可持續發展的環境治理中低溫等離子處理技術的應用世界經濟的蓬勃發展,環境污染問題日益突出,各種環境污染形式層出不窮,嚴重危害著人類的健康和生存。治理環境問題是人類自身安全的迫切需要。近年來,世界范圍內出現了許多治理環境問題的高新技術,如超聲波、光催化氧化、等離子體、反滲透等,其中,低溫等離子技術作為一種高效、低耗、高處理量、操作簡便的新型環保技術,已成為近年來國內外研究的熱點。
在超細粉生產、廢氣處理、冶金精煉、腐蝕和材料表面處理、臭氧生產等領域,低溫等離子技術已廣泛應用于工業領域,其中以低溫等離子體處理環境治理應用于廢氣和廢水中有機污染物的研究居多,但目前這方面的技術還沒有成熟的工業化應用規模。
1、低溫等離子體的定義和特性,等離子體是一種電離度大于0.1%,并且其正負電荷相等的電離化氣體。電子、離子、中性原子、激發態原子、光子、自由基等組成,電子和正離子的電荷數相等,總體上表現為電中性,不同于物質的三態(固體、液體、氣體),是物質存在的第四種形式。
它的主要特點是:
(1)在帶電粒子之間沒有凈庫侖力;
(2)是一種優良的導電流體,利用這種特性可以產生磁流體發電;
(3)無凈磁力的帶電粒子;
(4)電離氣體對溫度有一定的影響。
一般認為,低溫等離子設備按其體系的能量狀態、溫度和離子密度可分為高溫等離子體和低溫等離子體。前一類電離度接近1,各粒子溫度基本相同,系統處于熱力學不平衡狀態,溫度一般在5×104K以上,主要用于研究受控熱核反應;而后一類粒子溫度不同,電子溫度遠大于離子溫度,系統處于熱力學不平衡狀態,宏觀溫度較低,一般氣體放電產生的等離子體均屬于這一類,它與現代工業生產密切相關。
2、低溫等離子體降污機理,等離子表面處理器在等離子體化學反應過程中的能量轉移,等離子體化學反應中的能量轉移大致如下:
(1)電場+電子→高能電子的組合;
(2)高能電子+分子(或原子)→活性基團(受激原子、受激基團、游離基團);
(3)活性基+分子(原子)→生成物+熱;
(4)活性基+活性基→生成物+熱。
由上述過程可以看出,電子從電場獲取能量,而得到能量的分子或原子則被激發,并通過激發或電離將能量傳遞給分子或原子,同時有部分分子被電離,從而形成活性基;隨后,這些活性基與分子或原子、活性基與活性基相互碰撞,產生穩定的產物和熱。此外,鹵素和氧的電子也可以親和高能電子。可持續發展的環境治理中低溫等離子處理技術的應用00224385