低温等离子体技术在环境工程中的研究进展
随着全球经济的发展,环境污染问题日益突出,各种类型的环境污染层出不穷,严重危及了人类的健康与生存。为了人类自身的安危,治理环境问题迫在眉睫。近年,全球涌现出许多治理环境问题的高新技术,如超声波、光催化氧化、等离子体、反渗透等,其中等离子体作为一种高效、低能耗、处理量大、操作简单的环保新技术来处理有毒及难降解物质,是近来研究的热点。
低温等离子体已经被用于超细颗粒生产、废气处理、冶金提炼、刻蚀和材料表面处理、臭氧生产等,它们当中许多已实现了工业化 ,其中以低温等离子体处理废气和废水中的有机污染物的研究居多,但目前这方面的技术尚未形成成熟的工业化应用规模。
1 低温等离子体的定义及特点
等离子体是指电离度大于0. 1 % ,且其正负电荷相等的电离气体。它是由大量的电子、离子、中性原子、激发态原子、光子和自由基等组成,电子和正离子的电荷数相等,整体表现出电中性,它不同与物质的三态(固态、液态和气态) ,是物质存在的第四种形态。
其主要特征是:
(1) 带电粒子之间不存在净库仑力;
(2) 它是一种优良导电流体,利用这一特征已实现磁流体发电;
(3) 带电粒子间无净磁力;
(4) 电离气体具有一定的热效应。
根据体系能量状态、温度和离子密度,等离子表面处理机通常可以分为高温等离子体和低温等离子体。前者的电离度接近1 ,各种粒子温度几乎相同,体系处于热力学平衡状态,温度一般在5 ×104K以上,主要应用于受控热核反应研究方面;而后者各种粒子温度并不相同,电子的温度远远大于离子的温度,系统处于热力学非平衡状态,体系在宏观上温度较低,一般气体放电产生的等离子体都属于这一类型,其与现代工业的生产关系更为密切 。
2 低温等离子体降去除污染物的机理
2. 1 等离子表面处理机的等离子体化学反应过程中能量的传递
等离子体化学反应过程中能量的传递大致如下:
(1) 电场+ 电子→高能电子
(2) 高能电子+ 分子(或原子) → (受激原子、受激基团、游离基团) 活性基团
(3) 活性基团+ 分子(原子) →生成物+ 热
(4) 活性基团+ 活性基团→生成物+ 热
从以上过程可以看出,电子首先从电场获得能量,通过激发或电离将能量转移到分子或原子中去,获得能量的分子或原子被激发,同时有部分分子被电离,从而成为活性基团;之后这些活性基团与分子或原子、活性基团与活性基团之间相互碰撞后生成稳定产物和热。另外,高能电子也能被卤素和氧气等电子亲和力较强的物质俘获,成为负离子。这类负离子具有很好的化学活性,在化学反应中起着重要的作用。
关键词：等离子处理机,载带包装机,USB绕线机,钢化玻璃贴合机,非标
