低溫等離子體淨化有機廢氣技術（簡體書）

本書以有機廢氣與惡臭氣體等離子體淨化的前沿研究成果為主要內容，共分為21章。主要介紹了揮發性有機物與有機廢氣，等離子體與等離子體淨化有機廢氣，電子束淨化器、輝光放電等離子體淨化器、介質阻擋放電等離子體淨化器、電暈放電等離子體淨化器、滑動弧放電等離子體淨化器、射頻放電等離子體淨化器、微波等離子體淨化器，等離子體與其他方法的聯合技術，包括等離子體協同光催化技術、吸附與等離子體組合淨化技術、等離子體與生物過濾組合處理技術，基於有機廢氣的結構分類介紹等離子體淨化效果，包括等離子體分解烷類氣體、等離子體淨化醛類氣體、等離子體淨化苯系物、等離子體淨化醇類氣體、等離子體淨化酮類氣體、等離子體淨化含氟烴類化合物、等離子體淨化含氯烴類化合物、等離子體淨化含氮惡臭氣體、等離子體淨化含硫惡臭氣體。本書具有較強的技術性和針對性,可作為從事環境、能源等領域的科研人員和工程技術人員的參考書，也可作為高等學校環境科學與工程、能源工程及相關專業師生的教材。

杜長明，中山大學 環境科學與工程學院，副教授，碩導。中山大學從事教學和科研工作，歷經助教，講師，副教授。2001年獲熱能工程學士學位，2006年獲浙江大學環境科學與工程博士學位。入選了中國發明協會銀獎(2008)，“珠江科技新星”(2013)，廣東省環境科學學會 “青年科技獎”(2014)，中國環境科學學會“青年科技獎”(2014)。國家科技專家庫專家(2015)，廣州市重大行政決策論證專家(2014)，廣東省突發事件應急管理專家(2014)，廣東省環境科學學會清潔生產專業委員會委員(2011)，金華市環保局環保專家(2015)，廣東省實驗中學鐘南山科學人才培養班校外導師(2015)，廣東省環境保護產業專家技術委員會專家(2015)，廣州市突發事件應急管理專家(2015) ，廣東省環境技術中心專家(2016)。

有機廢氣是大氣污染的源頭之一，已經引起了社會的高度關注。等離子體作為一種高效經濟的有機廢氣處理技術，在科研和工程領域具有廣闊前景。著者從2003年開始等離子體的研究工作，積累了大量公開發表和未發表的等離子體科技文獻資料和實物照片，一直致力於等離子體技術應用到能源、環保、材料、生物醫學等領域，積累了豐富的探索性實踐經驗。本書彙聚了多國的先進研究成果，從放電等離子體的發生基本原理和機理、發生器類型、物理化學特徵到有機物降解機理、工程案例均做了詳細介紹。

章揮發性有機物與有機廢氣11.1揮發性有機物11.1.1揮發性有機物定義11.1.2揮發性有機物來源41.1.3揮發性有機物危害51.2我國揮發性有機物的污染狀況及法規61.3揮發性有機物源強核算71.3.1揮發性有機物產生源強的核算方法71.3.2揮發性有機物排放源強的核算方法81.4有機廢氣治理技術81.4.1冷凝法81.4.2膜分離法91.4.3吸收法91.4.4吸附法91.4.5熱氧化法91.4.6催化氧化法91.4.7生物過濾法101.4.8光催化法101.4.9低溫等離子體法10參考文獻11第2章等離子體與等離子體淨化有機廢氣122.1等離子體122.1.1等離子體定義與特徵122.1.2等離子體分類122.1.3低溫等離子體應用142.2低溫等離子體淨化有機廢氣14參考文獻15第3章電子束淨化器173.1電子束原理173.2電子束反應器類型183.2.1電子束反應器193.2.2電子束協同催化反應器203.3電子束淨化有機廢氣影響參數233.3.1初始濃度233.3.2濕度233.3.3背景氣體233.3.4輻照劑量243.4電子束處理VOCs機理243.5工業應用實例253.6展望26參考文獻27第4章輝光放電等離子體淨化器304.1輝光放電原理304.2輝光放電反應器類型324.2.1針板型放電324.2.2微空心陰極管放電334.2.3毛細管輝光放電354.3輝光放電淨化有機廢氣影響參數384.3.1進氣流速和停留時間384.3.2初始濃度384.3.3針數的影響394.3.4能量密度394.4輝光放電處理VOCs機理404.5輝光等離子體處理系統的比較分析41參考文獻42第5章介質阻擋放電等離子體淨化器455.1介質阻擋放電的發展歷程455.2介質阻擋放電原理465.3介質阻擋放電反應器475.3.1線筒型475.3.2筒筒型495.3.3板板型505.3.4催化劑填充型515.3.5吸附劑填充型545.3.6多級串聯型565.3.7多級並聯型585.4技術影響參數585.4.1氣體流速585.4.2VOCs初始濃度585.4.3水汽濕度595.4.4背景氣體成分605.4.5反應器結構605.4.6供給電壓和頻率615.4.7電極尺寸和材料615.4.8介質性質625.4.9溫度625.4.10催化劑種類635.4.11催化劑位置645.4.12UV光源645.4.13能量密度655.4.14VOCs混合物655.5降解產物695.5.1氣態產物分析695.5.2液態和固態產物分析715.5.3能耗和能效725.6VOCs降解機理735.6.1活性粒子生成735.6.2VOCs的分解機理745.7工程案例785.7.1瀝青煙氣淨化785.7.2H2S和CS2淨化795.8結論和展望81參考文獻81第6章電暈放電等離子體淨化器906.1電暈放電原理916.2電暈放電等離子體反應器類型926.2.1正電暈和反電暈926.2.2脈衝電暈936.2.3線板電極966.2.4線筒電極976.2.5針板電極996.2.6線圈式電極1006.2.7噴嘴式電極1006.2.8刀板電極1016.2.9串並聯多極系統1026.3技術影響參數1046.3.1反應器結構1046.3.2電極形狀與材料1046.3.3串並聯級數1056.3.4峰值電壓1066.3.5水汽濕度1066.3.6背景氣體氧氣濃度1076.3.7填充介質1076.3.8反應器溫度1086.4降解結果分析1086.4.1氣態產物分析1086.4.2液態或固態產物副產物分析1106.5能耗與能效分析1116.6技術與經濟結果分析1126.7電暈放電放電降解VOCs機理1126.8工業應用案例1166.8.1煙氣淨化1166.8.2造紙廢氣處理1176.8.3垃圾焚燒尾氣淨化1186.9電暈放電等離子體淨化器對比與展望118參考文獻121第7章滑動弧放電等離子體淨化器1277.1滑動弧放電原理1277.2滑動弧放電等離子體反應器1297.2.1刀形電極1297.2.2多電極1327.2.3旋轉電弧放電1357.2.4龍旋風電弧放電1387.2.5縮放電極電弧放電1407.2.6滑動弧放電聯合其他技術1407.3技術參量1437.3.1氣體流速1437.3.2VOCs初始濃度1447.3.3水汽濕度1447.3.4背景氣體成分1457.3.5反應器結構1467.3.6供給電壓和頻率1477.3.7電極尺寸和材料1487.4降解產物1487.4.1氣態產物分析1487.4.2液態和固態產物分析1507.5能耗和能效分析1527.6滑動弧放電等離子體降解VOCs機理1537.7工程案例1577.8比較和展望159參考文獻162第8章射頻放電等離子體淨化器1678.1射頻放電原理1678.2射頻放電等離子體反應器1698.2.1電感耦合等離子體反應器（ICP）1698.2.2電容耦合等離子體反應器（CCP）1718.3技術影響參數與降解結果1738.3.1操作壓力1738.3.2輸入功率1748.3.3輔助氣體1758.3.4電極材料和結構1758.3.5氣態產物結果分析1768.3.6固態產物分析1778.4射頻放電降解VOCs機理1778.5展望178參考文獻178第9章微波等離子體淨化器1819.1微波放電原理1819.2微波放電等離子體反應器類型1829.2.1常規微波等離子體炬射流1829.2.2階梯型諧振腔微波等離子體射流1849.2.3微波等離子體燃燒器1869.2.4改進的低壓微波等離子體反應器1869.2.5雙焦等離子體源微波反應器1879.3技術影響參數1889.3.1微波功率1889.3.2背景氣體1899.3.3初始濃度1899.3.4噴嘴內徑與氣體流速1909.3.5水蒸氣的含量1909.3.6處理溫度1909.4產物分析1919.4.1氣態產物1919.4.2固態產物1919.5微波放電降解VOCs機理1929.6不同微波等離子體放電處理效果評價193參考文獻1940章等離子體協同光催化技術19710.1等離子體-紫外光催化技術機理19710.2等離子體-紫外光催化反應器19810.3工藝影響參數19910.3.1入口濃度19910.3.2濕度20010.3.3輸入功率20010.3.4處理順序20010.4工程案例20110.5總結與展望202參考文獻2031章吸附與等離子體組合淨化技術20411.1吸附與等離子體組合關鍵技術20411.1.1吸附-分離濃縮-等離子體分解20411.1.2吸附富集-等離子體原位分解再生20511.2吸附與等離子體耦合機制20911.3淨化效果影響因素分析21011.3.1吸附劑21011.3.2解吸氣體21011.3.3放電功率21111.3.4放電處理時間21111.3.5污染物種類和濃度21111.4工程實例21211.4.1吸附-分離濃縮-等離子體分解系統的應用21211.4.2吸附富集-等離子體原位分解再生系統的應用21211.5結論與展望213參考文獻2132章等離子體與生物過濾組合處理技術21512.1等離子體與生物過濾耦合機理21512.2等離子體與生物過濾組合反應器結構21612.2.1塔式等離子體-生物過濾組合系統21712.2.2濾池式等離子體-生物過濾組合系統21812.3工藝影響參數21912.3.1污染物濃度21912.3.2運行和停留時間21912.4結論和展望220參考文獻2203章等離子體分解烷類氣體22213.1含烷類氣體的危害22213.2等離子體處理含烷類氣體系統22213.2.1電暈放電22213.2.2介質阻擋放電22313.2.3滑動弧放電22313.2.4射頻放電22413.3技術影響參數22513.3.1初始濃度22513.3.2氣體流量22513.3.3催化劑22513.3.4溫度22613.3.5比能耗22613.3.6放電功率22713.3.7烴類化學結構22713.3.8空氣濕度22713.3.9氧氣濃度22713.3.10載氣22813.4降解產物與降解機理22813.5展望229參考文獻2294章等離子體淨化醛類氣體23114.1含醛廢氣的來源與處理23114.2等離子體處理含醛氣體系統23114.2.1電暈放電23114.2.2介質阻擋放電23214.2.3高頻電容耦合放電23214.3淨化技術影響參數23214.3.1反應器結構23214.3.2電壓23314.3.3VOCs初始濃度23414.3.4背景氣體成分23414.3.5VOCs化學結構23514.3.6催化劑23614.3.7氣體流速23714.3.8溫度23714.3.9輸入能量23814.4降解產物與降解機理23914.5展望242參考文獻2435章等離子體淨化苯系物24515.1苯系物揮發性有機物的來源與處理24515.1.1來源24515.1.2危害24515.1.3處理技術24615.2等離子體處理苯系物系統24715.2.1電暈放電24715.2.2介質阻擋放電24815.2.3滑動弧放電24915.2.4射頻放電24915.2.5輝光放電24915.2.6表面放電25015.3淨化技術影響參數25015.3.1施加電壓與電場強度25015.3.2輸入電流25115.3.3頻率25215.3.4輸入能耗25215.3.5反應器類型25315.3.6反應器尺寸與材料25415.3.7電極形狀25515.3.8電極材料25515.3.9載氣25615.3.10氣體停留時間和氣體流速25615.3.11苯系物種類25715.3.12單獨VOCs與混合VOCs25815.3.13初始濃度25815.3.14濕度25915.3.15催化劑26015.3.16各反應條件影響程度比較26415.4降解過程產物與降解機理26415.4.1苯降解機理26415.4.2甲苯降解機理26615.4.3對二甲苯降解機理27115.4.4鄰二甲苯降解機理27215.4.5苯乙烯降解機理27215.5風險評價27415.5.1苯降解副產物27415.5.2苯乙烯和鄰二甲苯降解副產物27515.6應用測試275參考文獻2766章等離子體淨化醇類氣體28416.1醇類氣體的特徵與淨化28416.1.1來源與特徵28416.1.2淨化技術28416.2等離子體處理含醇氣體系統28516.2.1電暈放電28516.2.2介質阻擋放電28616.2.3微波放電28716.2.4射頻放電28716.3降解產物與降解機理28716.4淨化技術影響參數28916.4.1初始濃度28916.4.2溫度28916.4.3含水量28916.4.4連續吸附/再生和連續處理29016.4.5輸入功率29016.4.6催化劑29116.4.7氣體流速29116.4.8載氣成分29216.4.9放電電壓29216.4.10放電頻率29216.4.11背景氣體29216.5展望292參考文獻2937章等離子體淨化酮類氣體29517.1含酮氣的來源與處理29517.2等離子體處理含酮氣體系統29517.2.1電暈放電29517.2.2介質阻擋放電29617.2.3高壓輝光放電29617.3淨化技術影響參數29617.3.1反應器結構29617.3.2電流29817.3.3濕度29817.3.4背景氣體成分29917.3.5輸入功率29917.3.6能量密度30017.3.7催化劑30117.4降解產物與降解機理30217.5展望305參考文獻3068章等離子體淨化含氟烴類化合物30818.1含氟揮發性有機物的來源與處理30818.2等離子體處理含氟揮發性有機物系統30818.2.1介質阻擋放電30818.2.2滑動弧放電30918.2.3電暈放電30918.2.4微波放電30918.2.5輝光放電30918.3淨化技術影響參數31018.3.1施加電壓31018.3.2輸入能量31118.3.3反應器結構31118.3.4背景氣體31218.3.5氣體流速31218.3.6初始濃度31318.3.7停留時間31318.3.8催化劑31418.3.9濕度31418.3.10溫度31418.4降解過程產物與降解機理31518.4.1C2F6的分解機理31518.4.2CCl2-CClF2的分解機理31518.4.3CF4的分解機理31618.4.4C2H2F4的分解機理31718.4.5SO2F2的分解機理31918.4.6CF2Br2的分解機理31918.4.7NF3的分解機理32018.4.8SF6的分解機理32218.5展望322參考文獻3239章等離子體淨化含氯烴類化合物32519.1含氯揮發性有機物的來源與處理32519.2等離子體處理含氯揮發性有機物系統32519.2.1電暈放電32519.2.2介質阻擋放電32619.2.3滑動弧放電32619.2.4微波放電32619.2.5輝光放電32619.3淨化技術影響參數32719.3.1背景氣體32719.3.2溫度32719.3.3初始濃度32719.3.4含水量32819.3.5放電功率32819.3.6氣體流速32919.3.7催化劑33019.3.8能量密度33019.3.9處理時間33119.3.10施加電壓33219.3.11脈衝與頻率33219.3.12污染物種類33319.3.13氣體檢測器管子長度33319.4降解機理分析33319.4.1C2HCl3分解機理33319.4.2CH2Cl2分解機理33519.4.3C2H3Cl3分解機理33519.4.4CCl4和CHCl3分解33519.5副產物風險評價337參考文獻337第20章等離子體淨化含氮惡臭氣體34120.1含氮類惡臭氣的來源與特徵34120.2含氮類惡臭氣的處理技術34120.3等離子體處理含氮惡臭氣體系統34220.3.1電暈放電34220.3.2介質阻擋放電34220.3.3滑動弧放電34320.3.4微等離子體34320.4淨化技術影響參數34320.4.1反應器結構34320.4.2電壓34520.4.3背景氣體成分34520.4.4氣體流速34620.4.5VOCs初始濃度34620.4.6溫度34720.4.7濕度34820.4.8催化劑34920.5降解產物與降解機理35020.6展望353參考文獻353第21章等離子體淨化含硫惡臭氣體35521.1含硫類惡臭氣的來源與特徵35521.2含硫類惡臭氣的處理技術35521.3等離子體處理含硫惡臭氣體系統35621.3.1電暈放電35621.3.2介質阻擋放電35621.3.3滑動弧放電35721.3.4射頻放電35821.4淨化技術影響參數35821.4.1反應器結構35821.4.2電壓35921.4.3電源頻率36021.4.4氣體流速36121.4.5背景氣體成分36121.4.6VOCs初始濃度36221.4.7濕度36321.4.8溫度36321.4.9催化劑36421.5降解產物與降解機理36521.5.136521.5.2硫醇類36621.5.3二硫化碳36821.5.4二甲基硫36821.6工程案例36921.7展望369參考文獻370