稀土催化低温等离子体厨房油烟净化方法和装置文献综述

1.研究现状1.1 概述 随着国内经济的飞速发展，国民的生活水平不断地提高，民众对生活的环境质量的要求也在不断地提高。近年来，国民对大气质量的关注度也在不断上升。现在空气质量检测的项目在不断地增加，PM2.5等微小颗粒污染物也纳入检测项目中。而厨房油烟也是空气中微小污染物的重要来源之一，尤其是随着近几年我国饮食业的蓬勃发展，厨房油烟的排放不断增加，其对大气质量的危害已不能忽视。并且我国传统的烹饪方式以煎炒炸为主，因此产生的油烟会更加多。为了寻求有效的厨房油烟净化方法，本文研究了稀土催化低温等离子体净化厨房油烟的方法。 1.2 现有技术 厨房油烟机是一种很常见的家用电器，但是目前市面上的油烟机的效果仅仅是将室内的厨房油烟气体颗粒收集起来排至室外，并没有考虑到对厨房油烟进行降解处理，使其转化成为对大气环境无害的物质。目前已有的油烟净化技术有机械处理方法，高压静电处理方法，湿式处理法以及复合处理方法。这些技术或多或少都存在着很多缺点，比如，机械处理方法的运行成本高，去除效率低，不能有效地去除胡椒等刺激性气味；高压经典处理方法的极板清洗困难；湿式处理方法容易产生二次污染。为此，为了寻求更有效的油烟净化方法，本实验决定采用降解效率高且污染小的等离子体技术处理厨房油烟。 1.3 等离子体概述 等离子体是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”，也称“电浆体”，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为，这些离子浆中正负电荷总量相等，因此它是近似电中性的，所以就叫等离子体。等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。目前对等离子体技术的研究成为很多学科的热点，广泛运用于材料改性灭菌和环境保护等方面。 1.4 介质阻挡放电 目前市面上已有较为成熟的等离子发生装置，其中介质阻挡放电（DBD），是一种非平衡态、非稳定的和不均匀的放电。它是有绝缘介质插入放电空间的一种气体放电。当在放电电极上施加足够高的电压时，电极间的气体即使在很高的气压下也会被击穿而形成所谓的介质阻挡放电。这种放电表现很均匀、散漫和稳定，实际上时由大量细微的快脉冲放电通道构成的。介质阻挡放电被广泛运用于臭氧合成、紫外光源等场合，近几年里它也被运用于气体激光器的激励、材料的表面处理薄膜材料的制备等方面。 本实验采用双介质阻挡放电，即在两高压电极板之间插入两块介质，气体的电离发生在两层介质之间,可以防止放电等离子体直接与金属电极接触,避免反应受电极的影响，对于具有腐蚀性气体的放电可以获得高纯度等离子体。通过对高压电极板施以一定的高电压，电离经过两电极板的厨房油烟气体，可以将油烟中的有机大分子降解成小分子，并且同时对空气也进行了电离，电离空气产生臭氧，·OH和·O等强氧化性物质对油烟颗粒进行二次降解非常有效地处理了VOCs，大大提高了厨房油烟的净化效率，同时排放至室外的气体对大气没有很大的污染，不仅保护了室内环境，同时不会对室外大气的质量产生很大的影响，保护了大气的质量。 2、本课题研究的意义和价值 大气环境质量成为人们关注的重点，目前国家规定的每日大气常规检测项目也越来越多，而厨房油烟作为大气污染的重要来源之一，必须对其引起重视。并且厨房油烟作为引起人类呼吸道及肺部疾病的重要污染物，更加应该对厨房油烟进行有效的治理。寻找到有效的处理厨房油烟的技术可以减少VOCs的排放，也可以对人体的健康提供保护。等离子体技术处理效率高，二次污染小，相比传统的机械处理方法，湿式处理法，高压经典法具有更大的优势。等离子体电离气体产生的强氧化性物质对污染物的降解率极高，所以相对而言消耗的能量也将会减少，能耗低，处理效果高。等离子体技术的应用也越来越多，具有非常好的发展前景。 本实验通过低温等离子体技术协同稀土催化降解厨房油烟气体，能耗相对较低，且有很高的降解效率，通过控制实验的放电电压，放电电流，放电时间和油烟流量来确定最优的实验条件。将该技术运用到厨房油烟处理中，会大大提高油烟的净化效率，对厨房油烟的处理技术更新将有重要的意义，非常贴近实际的生产生活。 参考文献 [1] 沈拥军, 施佳鸣, 高丹丹等. 稀土催化低温等离子体厨房油烟净化方法及装置[P]. 中国201410156758.4, 2014-04-18. [2] 吴学军，余新民. 餐饮油烟净化处理技术与发展趋势[J].江汉大学学报,2004,32 (4) [3] 王春顺. 油烟净化处理技术现状及今后发展方向[J]. 大庆师范学院学报, 2005, 25(4)：110-112 [4] 单汝翠. DBD等离子体发生器激励电源相关问题的研究[D]. 大连理工大学硕士研究生学位论文, 2009 [5] 严金云，方志，钱晨. 不同电极结构介质阻挡放电特性比较[J]. 绝缘材料, 2014，47(5) [6] 董丽芳，杨玉杰，刘为远等. 不同电介质结构下介质阻挡放电特性研究[J]. 物理学报, 2011，60(2) [7] 齐晓华，佟慧，李杜. 不同介质层厚度对表面介质阻挡放电制动器的离子风速影响[J]. 渤海大学学报，2014，35(1) [8] 张远涛，孙典昂，焦元德. 不同介质条件下大气压脉冲放电特性的数值仿真研究[J]. 高电压技术，2015，41(6) [9] 章程, 方志，胡建杭等. 不同条件下介质阻挡放电的仿真与实验研究[J]. 中国电机工程学报，2008，28(34) [10] 骆阗彦. 大气压低温等离子体射流放电特性的仿真和实验研究[D].重庆大学硕士学位论文, 2016 [11] Yu-fang Guo,Dai-qi Ye,Ke-fu Chen ,Jian congHe,Toluene removal by a DBD-type plasma combined with metal oxides catalystssupported by nickel foam[J].Cataysis Today,2007,(126):328-337 [12] Ch.Subrahmanyam,A.Renken,L.Kiwi-Minsker,Novelcatalytic non-thermal plasma reactor for the abatement of VOCs,2007,(134)：78-83 [13] Inga Stasiulaitiene,Dainius Martuzevicius,VytautasAbromaitis,Comparative life cycle assessment of plasma -based and traditionalexhaust gas treatment technologies[J].Journal of Cleaner Production,2016,(112):1804-1812 [14] Peng Lang,Wanmin Jiang,Experimental studies of removingtypical VOCs by dielectric barrier discharge reactor of differentsizes[J].Process Safety ang Enviromental Protection,2015,(94):380-384 [15] Xiaoxin Xu,Junliang Wu,Weicheng Xu.Hign-efficiencynon-thermal plasma catalysis of cobalt incorporated mesoporous MCM-41 fortoluene removal[J].Catalysis Today ,2017,(281):527-533