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低温等离子技术在环境治理中的应用

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发布时间：

2020-12-31

低温等离子技术在环境治理中的应用：

伴随着经济的发展，环境污染问题日益突出，各种环境污染形式层出不穷，严重危害着人类的健康和生存。治理环境问题是人类自身安全的迫切需要。近年来，世界范围内出现了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，低温等离子技术作为一种高效、低耗、高处理量、操作简便的新型环保技术，已成为近年来国内外研究的热点。

在超细粉生产、废气处理、冶金精炼、腐蚀和材料表面处理、臭氧生产等领域，低温等离子技术已广泛应用于工业领域，其中以低温等离子体处理环境治理应用于废气和废水中有机污染物的研究居多，但目前这方面的技术还没有成熟的工业化应用规模。
1、低温等离子体的定义和特性，等离子体是一种电离度大于0.1%，并且其正负电荷相等的电离化气体。电子、离子、中性原子、激发态原子、光子、自由基等组成，电子和正离子的电荷数相等，总体上表现为电中性，不同于物质的三态(固体、液体、气体)，是物质存在的第四种形式。
它的主要特点是：
(1)在带电粒子之间没有净库仑力；
(2)是一种优良的导电流体，利用这种特性可以产生磁流体发电；
(3)无净磁力的带电粒子；
(4)电离气体对温度有一定的影响。
一般认为，低温等离子设备按其体系的能量状态、温度和离子密度可分为高温等离子体和低温等离子体。前一类电离度接近1，各粒子温度基本相同，系统处于热力学不平衡状态，温度一般在5×104K以上，主要用于研究受控热核反应；而后一类粒子温度不同，电子温度远大于离子温度，系统处于热力学不平衡状态，宏观温度较低，一般气体放电产生的等离子体均属于这一类，它与现代工业生产密切相关。
2、低温等离子体降污机理，等离子表面处理器在等离子体化学反应过程中的能量转移，等离子体化学反应中的能量转移大致如下：
(1)电场+电子→高能电子的组合；
(2)高能电子+分子(或原子)→活性基团(受激原子、受激基团、游离基团)；
(3)活性基+分子(原子)→生成物+热；
(4)活性基+活性基→生成物+热。
由上述过程可以看出，电子从电场获取能量，而得到能量的分子或原子则被激发，并通过激发或电离将能量传递给分子或原子，同时有部分分子被电离，从而形成活性基；随后，这些活性基与分子或原子、活性基与活性基相互碰撞，产生稳定的产物和热。此外，卤素和氧的电子也可以亲和高能电子。