等离子体技术处理有机废气的原理为在外加电场的
作用下，介质放电产生的大量携能电子轰击污染物分
子，使其电离，解离和激发，然后便引发了一系列复 杂的物理、化学反应，使复杂大分子污染物转变为简
单小分子安全物质，或使有毒有害物质转变为无毒无
害或低毒低害物质，从而使污染物得以降解去除。等 离子体技术降解有机气体不需要外加吸收剂或催化剂，
实验项目的凋整与增多、科研团队的不断壮大、学生人数的增 加、学生进入实验室时间的延长以及实验室开放力度的不断加
大，因此实验室承担着更加繁重的教学和科研任务。而许多学
科实验室进行的实验及研究大多要用到化学分析方法，实验材 料的使用所引发“三废”环境污染问题已到了不容忽视的地步。

以下仅以江苏大学数间较易产生有机废气的实验室
只与强电离放电中产生的OH•反应生成CO2和H2O，实
现无污染化。在强电离放电中，OH•的浓度对有机废气 的降解作用十分重要。

等离子体分解破坏挥发性有机污染物的两种途径如下
（1）高能级电子直接作用于污染物分子： e + 污染物分子 —— 各种碎片分子
（2）高能级电子间接作用于污染物分子：
e +O2 (N2,H20) ——2O(N,N*,OH) +污染物分子 — —中性分子
如医学院解剖实验室，化学实验室，环工程大气实验室为例证，对排放的气体进行定性及含量分析。

在江苏大学医学院解剖实验室通风橱的排放口，经
一个月不间断的测量得知解剖实验室排放的甲醛浓度
50ppm-230 ppm之间。 材料与化学化工综合实验室及基础化学实验室排放 的污染物种类繁多，经过收集到的气样进行分析，发 现排放的有机废气主要由苯 （21-250 ppm），甲醛 （30-500 ppm），二甲苯（ 3-170 ppm）组成。 环境工程大气实验室排放甲醛的浓度7-210ppm，苯 的浓度范围为10-230ppm。

综上所述，采用强电场电离放电极端物理方法，可 以把H2O、O2电离后按羟基分子结构直接加工出高浓度
大产量的羟基自由基。可以有效的把可挥发性有机污
染物VOCs最终降解为CO2、H2O等无害物质。
强电离放电降解甲醛实验流程图

实验采用强电离放电方式，主要从外加电压、初 始浓度、气体流量、停留时间来进行甲醛气体和苯
产生羟基自由基(OH•)的方法主要是强电离放电。而
羟基自由基具有以下特点。 羟基自由基具有极强的氧化性能,羟基自由基是强氧化 剂( E0 = + 2. 80V) ,与氟(F2)的氧化能力( E0 =+ 2. 87V) 基本相当。 羟基参与的化学反应是属于游离基反应,所以它的化学 反应速度极快。 剩余羟基最终生成物是O2 、H2O。
气体的净化实验。实验还采用气相色谱仪分析苯与
甲醛的净化效率。 外加电压、初始浓度、气体流量、停留时间对降解

通过对这些实验室的现场测定，我们不难发现，高
校实验室排放的有机废气浓度较高，且排放量较大，
持续时间长，不加治理随意排放会对学生、老师和周 围居民的身体健康产生很大的威胁。对实验室排放有 机废气的净化势在必行。
国内外有机废气治理技术的研究进展


总体来说有机废气处理分为回收法与消除法两类
回收法是通过物理方法,在一定温度、压力下,用选择 性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离挥发性有机化 合物(VOCs) ,主要包括活性碳吸附、变压吸附、冷凝法 和生物膜法等
与之相对应的我国各类场所空气中甲醛浓度的限量
No 使用场所 民用建筑工程室内 标准依据 GB50325- 2001 限量值（ppm） Ⅰ类8 备注
1
环境污染物浓度限量 室内空气质量标准
居室空气中甲醛的卫生标准 公共场所卫生标准 室内空气质量卫生规范
表 GB/ T18883-2002 表1
GB/ T16127- 1995 GB966～9673-1996 卫法监发(2001)255号

消除法是通过化学或生物反应,用光、热、催化剂和 微生物等将有机物转化为水和二氧化碳,主要包括热氧 化、催化燃烧、生物氧化、电晕法、等离子体分解法、
光分解法等。

去除甲醛和苯方法众多，而本次PPT将采用等离子体
反应器，利用强电离放电产生的羟基自由基，使实验
室排放的甲醛和苯废气降解成无害无毒气体。
等离子体治理有机废气的基本原理
羟基等离子体反应过程
在外加电场的作用下，产生的大 量羟基及其他活性自由基,如图所 示，H2O分子和O2分子在强电场中 受到高速电子(电子平均能Te > 13eV) 强烈地激励后产生大量的 OH•、HO2•、O3 、HO2•、O3OH• 、O3•、HO3•、O2•、OH• 、H2O2 等活性粒子。生成羟基的等离子体 反应过程是极复杂的连锁反应,等 离子体中HO2-同O3 反应生成OH•; 另一条反应过程是从产生OH•再经 由与O3 OH•、HO2•、O2•、O3•、 HO3•等反应后再度生成OH•的连锁 反应系。
Ⅱ类12 ≤10
≤8 ≤ 12 ≤(8～ 12)
供验收用
2
3 4 5
小时平均
最高容许浓度
小时平均
6
7 8
饭馆(餐厅) 卫生标准
人防工程平时使用环境卫生标准 工作场所有害因素职业接触限值
GB16153- 1996
GB/ T17216- 1998 GBZ. 2- 2002
≤ 12
≤ 12 50 最高容许浓度
危害非常大，严重影响人们的健康，因此引起了人们的关注。
在众多挥发性气体中，甲醛和苯的危害居于前两位，在实 验室有机废气中也最为常见。本次PPT将以甲醛和苯作为主要探
讨对象，使用等离子体技术来净化这两种有机废气。
高校实验室有机废气的浓度
随着高等学校办学规模的不断扩大，实验室的规模也随之扩
大，数目增多、功能更加齐全、实验设备更新和增加、可开设
等离子体净化处理实验室有机废气的 研究
江苏大学环境与安全工程学院 依成武
前言
在大气污染物质体系中，气态有机污染物占很大部分，这 恶化人们的生存环境。 在近年来我国教育飞速发展，实验室数量增加，以及日益 严重的大气污染的大环境下，实验室排放的有机废气对环境的
些带有异味(臭或香)的气态污染物会严重干扰居民的日常生活，