第1章概述001
1.1揮發性有機污染物來源及危害  001
1.1.1VOCs的來源  002
1.1.2VOCs的危害  003
1.2揮發性有機污染物治理技術  004
1.2.1吸收法  005
1.2.2吸附法  005
1.2.3燃燒法  006
1.2.4冷凝法  007
1.2.5生物法  008
1.2.6膜分離法  008
1.2.7光催化氧化法  009
1.2.8低溫等離子體法  009
1.2.9揮發性有機物污染治理發展趨勢  011

第2章等離子技術原理013
2.1等離子體定義  013
2.2等離子體的分類及發生裝置  014
2.3等離子體的基本參量及等離子體判據  017
2.3.1粒子密度和電離度  017
2.3.2電子溫度和粒子溫度  017
2.3.3德拜長度  018
2.3.4等離子體鞘層  018
2.3.5等離子體頻率  020
2.3.6沙哈方程  020
2.3.7等離子體的時空特征限量  021
2.3.8等離子體判據  021
2.4輝光放電  021
2.4.1陰極區  022
2.4.2負輝區  023
2.4.3法拉第暗區  023
2.4.4正柱區  023
2.4.5陽極區  024
2.5電弧放電  024
2.5.1電弧放電的基本性質和特征  024
2.5.2電弧的分類  025
2.5.3電弧的啟動  025
2.6火花放電  026
2.6.1火花放電的特征  026
2.6.2火花放電的形式  027
2.6.3流注  027
2.7電暈放電  028
2.7.1電暈放電的定義  028
2.7.2電暈放電的特征  028
2.7.3電暈放電的分類  029
2.8介質阻擋放電  029
2.8.1介質阻擋放電基本原理及應用  029
2.8.2介質阻擋放電特征  035

第3章低溫等離子體化學反應過程及技術原理043
3.1概述  043
3.2等離子體產生原理  044
3.2.1湯森放電  045
3.2.2帕邢定律  046
3.2.3氣體原子的激發轉移和消電離  046
3.3低溫等離子體化學反應過程  047
3.3.1踫撞參數  047
3.3.2等離子體中的基本粒子  048
3.3.3等離子體中的化學反應  050
3.3.4化學反應鏈  056
3.3.5電離過程分析——電子雪崩現像  057
3.4電源和反應器繫統及優化  058
3.4.1電源和反應器  058
3.4.2脈衝電參數測量  058
3.4.3高壓窄脈衝電源及優化  061
3.4.4電源和反應器繫統優化  061

第4章直流電暈放電伏安特性065
4.1多針對板電暈放電伏安特性  066
4.1.1電暈放電伏安特性分析  066
4.1.2伏安關繫式推導  067
4.1.3c值確定  069
4.2多電極管線電暈放電伏安特性  070
4.2.1實驗裝置的建立  071
4.2.2實驗結果與討論  073
4.3管線極電暈放電伏安特性  079
4.3.1實驗裝置  079
4.3.2實驗結果  079

第5章流向變換等離子體用於揮發性有機物去除083
5.1流向變換-等離子體技術去除VOCs研究  083
5.1.1流向變換-等離子體反應繫統熱量分布研究  083
5.1.2流向變換-等離子體反應繫統降解甲苯性能研究  088
5.1.3流向變換-等離子體-催化反應繫統降解甲苯性能研究  098
5.2VOCs降解產物研究及降解途徑分析  103
5.2.1氣相副產物分析  103
5.2.2氣溶膠態副產物分析  106
5.2.3副產物臭氧分析  108
5.2.4等離子體繫統光譜分析研究  112
5.2.5低溫等離子體繫統VOCs降解途徑探討  119

第6章低溫等離子體協同催化技術去除VOCs123
6.1低溫等離子體協同催化技術  123
6.1.1低溫等離子體和催化協同作用處理有機廢氣的原理  123
6.1.2低溫等離子體與催化劑結合方式  124
6.1.3催化劑  124
6.1.4等離子體與催化劑相互影響  125
6.1.5等離子體催化繫統  125
6.2低溫等離子體協同催化技術去除VOCs研究現狀  126
6.2.1低溫等離子體協同無機化合物催化淨化技術  127
6.2.2低溫等離子體協同光催化淨化技術  127
6.2.3低溫等離子體聯合吸附淨化技術  128
6.2.4低溫等離子體協同催化降解VOCs影響因素  128
6.3產物分析  130

第7章低溫等離子體協同吸附技術淨化VOCs135
7.1概述  135
7.1.1VOCs的吸附淨化過程  135
7.1.2等離子體與吸附協同淨化VOCs的機制  138
7.2常與低溫等離子體技術協同應用的吸附劑類型  139
7.2.1活性炭及改性活性炭吸附材料  139
7.2.2分子篩吸附材料  142
7.2.3碳納米管吸附材料  144
7.2.4多孔黏土異質結構材料  145
7.3低溫等離子體協同吸附淨化VOCs技術  147
7.3.1低溫等離子體協同活性炭吸附  147
7.3.2等離子體協同分子篩吸附  152
7.3.3等離子體協同γ-Al2O3吸附  153
7.3.4等離子體協同碳納米管吸附  154
7.3.5等離子體協同多孔黏土異質結構材料吸附  156
7.4等離子體-吸附協同淨化繫統  157
7.4.1常見等離子體-吸附協同淨化VOCs的繫統  157
7.4.2等離子體-吸附協同淨化VOCs繫統的工藝分析  158
7.4.3低溫等離子體-吸附協同工藝淨化VOCs的影響因素  159
7.5低溫等離子體-吸附協同技術的優化  160
7.5.1等離子體旁路淨化型VOCs吸附脫除繫統  160
7.5.2改良等離子體旁路淨化VOCs吸附脫除繫統  162
7.5.3內置型吸附-催化-等離子體VOCs淨化繫統  164
7.6等離子體協同吸附技術淨化VOCs應用實例  165
7.6.1印刷廠VOCs淨化應用實例  165
7.6.2瀝青攪拌站VOCs淨化應用實例  167

第8章低溫等離子體協同吸收技術去除VOCs170
8.1低溫等離子體協同吸收技術概述  170
8.1.1VOCs的吸收淨化機制  170
8.1.2低溫等離子體-吸收協同去除VOCs的機制  173
8.2低溫等離子體-吸收協同淨化繫統  173
8.2.1低溫等離子體-吸收一體式協同淨化繫統  174
8.2.2低溫等離子體-吸收協同串聯式淨化繫統  176
8.3低溫等離子體-吸收協同淨化VOCs技術  179
8.3.1一體化協同技術對VOCs的去除效果  179
8.3.2一體化協同技術淨化VOCs的能耗研究  183
8.3.3一體化協同技術淨化VOCs的尾氣分析  185

第9章低溫等離子及生物技術協同去除VOCs188
9.1低溫等離子體協同生物技術  188
9.2生物技術去除VOCs研究現狀  189
9.2.1生物技術的基本原理  189
9.2.2生物技術的主要工藝  190
9.2.3生物法處理VOCs的研究現狀  192
9.3低溫等離子體協同生物技術去除VOCs研究現狀  202
9.3.1低溫等離子體協同生物滴濾技術的研究背景  202
9.3.2低溫等離子體協同生物滴濾技術的研究現狀  203

參考文獻212

等離子體作為物質存在的一種基本形態，自18世紀中期被發現以來，對它的認識和利用在不斷深化。等離子體是物質除氣、液、固三態之外的第四態。等離子體中存在的大量高能電子、激發態的原子或分子等活性基團，可與各類型分子發生化學反應。從20世紀60年代開始，等離子體化學能的研究和利用逐漸受到人們的重視，隨著對等離子體中各種粒子化學活性和化學行為認識的不斷深入，形成了一門新興的交叉學科——等離子體化學。近幾十年來等離子體技術得到了突飛猛進的發展，其研究重心也從熱等離子體及等離子體物理應用擴展到低溫等離子體及其化學方面的應用。
低溫等離子體工業廢氣處理技術在處理揮發性有機物方面有著獨特的優勢，但也存在副產物生成、效率不高等問題。近年來，圍繞低溫等離子體與相關大氣污染控制技術聯用的研究和應用也越來越多，比如，低溫等離子體與吸收、吸附、催化等協同技術用於揮發性有機物處理是近年來的研究和工程應用的熱點。因此，針對這些問題和解決途徑，本書較為繫統地進行了回顧和梳理，繫統介紹了低溫等離子體的產生過程、機理，給出了脈衝電暈放電、直流電暈放電、交流電暈放電、介質阻擋放電等多種放電的基本原理、理論以及該技術結合吸收、吸附、催化等技術在處理揮發性有機物方面的研究進展。
本書第1章介紹了揮發性有機污染物的概況，包括其來源、危害及常用的治理技術；第2章詳細介紹了等離子體的概念、分類及基本的放電形式；第3章針對低溫等離子體化學反應過程進行介紹，將對理解污染物在等離子體繫統的降解機理有所幫助；第4章針對直流電暈放電的特性進行介紹；第5章結合編著者多年的研究成果，針對低溫等離子體去除揮發性有機物性能方面進行介紹；第6章到第9章分別圍繞低溫等離子體協同催化技術、低溫等離子體協同吸附技術、低溫等離子體協同吸收技術以及低溫等離子體協同生物技術進行繫統全面的介紹，使讀者能對本領域內的研究和應用進展有較為全面的了解。
本書編著者長期從事大氣污染防治方面的工作，在低溫等離子體協同相關技術的理論研究和實踐中獲得了較為豐富的資料、理論和實踐經驗。參加本書編寫的人員有：北京工業大學梁文俊和劉佳，華北電力大學（保定）李晶欣，中國礦業大學（北京）竹濤。對在本書編寫過程中付出辛勤勞動的石秀娟、郭書清、武紅梅、鞠浩琳、方宏萍、魯少傑、李萍等同學表示感謝。
感謝國家自然科學基金、北京市自然科學基金和北京市青年撥尖人纔等項目給予的專項科研資助。本書在編寫過程中得到了化學工業出版社責任編輯的支持和幫助，在此表示衷心的感謝！此外，在編寫中編著者參考並引用了大量文獻資料，在此向所有被引用的參考文獻的作者們致以誠摯的謝意！由於編著的疏漏，書中所列出的參考文獻未必全面，在此，特向書中未能列出引用的作者們致以深深的歉意。
限於編著者時間和水平，書中難免出現疏漏和不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。

編著者
2022年6月於北京