低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态,当外加电压达到气体的放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。利用高频高压的电场与光辐照在电场作用下,离子发生器产生大量的粒子, 粒子与空气中的氧分子进行碰撞而形成正、负氧离子。光与废气气体分子的相互作用又可以看做是辐射场(震荡电场)与电子(震荡偶极子)会聚时的一种能量交换。使废气物质分子的能态发生了改变,即分子的转动、振动或电子能级发生变化,由低能态被激发至高能态,这种变化是量子化的。且在与 VOC 分子相接触后打开有机挥发性气体的化学键,经过一系列的复杂的化学反应,终生成二氧化碳和水等稳定无害的小分子。
(1)在产生等离子体的过程中,高频放电所产生的瞬间高能量能够打开某些有害气体分子的化学能,如:苯、甲苯、二甲苯、氨、胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯、乙烯,硫化物H2S、VOC类的分子链结构,使有机或无机高分子恶臭化合物分子链分解为单质原子或无害分子。
(2)等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基,这些活性粒子和部分废气分子碰撞结合,在电场作用下,废气分子处于激发态,当废气分子获得的能量大于其分子键能的结合能时,废气分子的分子键断裂,直接分解成单质原子或由单一原子构成得无害气体分子。
反应过程如下:
O2 e(3.6eV)→•O O
H2O e(5.09eV)→•OH H- O •OH→•OH2
H2S •OH→HS H2O HS O2 O2+ O2-→SO3 H2O
NH3•OH→NH2 H2O CH2O O2+ O2→ •OH→H•COOH H2O