等离子体在大气污染防治中的应用

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1、等离子体技术在大气污染防治中的应用班级：应用物理0802姓名：徐凡学号：u200810219摘要：随着现代工业文明的发展，环境污染越来越成为一个不容轻视的问题，而低温等离子体技术的发展为环境污染的综合治理提供了可行的方案之一。本文介绍了低温等离子体治理污染物的基本原理，并着重介绍了低温等离子协同催化技术的概念和低温等离子体技术在大气污染治理中的应用研究，且与传统方法比对，虽然等离子体应用到实际中还需要一定时间，但是由于其良好的应用前景，必将成为未来环保产业发展的方向之一。关键词：低温等离子体低温等离子协同催化技术大气污

2、染物防治前言：随着现代工业文明的发展，环境污染越来越成为一个不容轻视的问题。大气污染直接影响人体健康，打乱生态系统的正常运转，加速房屋的损坏，导致气候反常变化。由于大气污染类型多变、移动性强以及可预测性低，所以大气污染的治理任重而道远。而低温等离子体技术的发展为环境污染的综合治理提供了可行的方案之一。低温等离子体简介：按热力学状态不同和中性气体温度的高低，等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体，按温度可将等离子体划分为热力学平衡态等离子体和非热力学平衡态等离子体。当电子温度(Te)与离子温度(Ti)、中性粒子温度(T

3、g)相等时，等离子体处于热力学平衡状态，称之为平衡态等离子体(EquilibriumPlasma)。因为温度一般在5000K以上，故而又称其为高温等离子体(ThermalPlasma)。当Te>>Ti时，称之为非平衡态等离子体(Non—thermalEquilibriumPlasma)。其电子温度高达10的四次方K以上，而其离子和中性粒子的温度却低至300~500K，因此，整个体系的表观温度还是很低的，故又称之为低温等离子体(ColdPlasma),而低温等离子体可分为热等离子体、冷等离子体和燃烧等离子体。等离子体的应

4、用技术因其特点而异：高温等离子体技术是利用等离子体的物理特性。低温等离子体技术则利用其中的高能电子(0～10eV)参与形成的物理、化学反应过程，通过这些物理化学过程可以完成许多普通气体及高温等离子体难以解决的问题。低温等离子体技术：低温等离子体技术是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性技术。应用低温等离子体技术处理大气污染是目前国内外大气污染治理中最富有前景最行之有效的技术方法之一，该技术显著特点是对污染物兼具物理作用、化学作用和生物作用。其原理为：在外加电场的作用下，介质放电产生的等离子体中大量的活

5、性电子、离子等轰击污染物分子，使其电离、解离和激发，在内置催化剂的协同作用下，引发了一系列复杂的物理、化学反应，打开污染物分子之间的分子键，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质（如二氧化碳和水），或使有毒有害物质转变为无毒无害或低毒低害物质，并能有效地清除病毒和细菌，从而使污染物得以降解去除。其净化作用机理包含两个方面：1、在产生等离子体的过程中，高频放电所产生的瞬间高能量能够打开某些有害气体分子的化学能，如：氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC类，苯、甲苯

6、、二甲苯的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链分解为单质原子或无害分子。2、等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子和部分废气分子碰撞结合，在电场作用下，废气分子处于激发态，当废气分子获得的能量大于其分子键能的结合能时，废气分子的分子键断裂，直接分解成单质原子或由单一原子构成得无害气体分子。同时产生的大量·-OH、·HO2、·O等活性自由基和氧化性极强的O3，能与有害气体分子发生化学反应，最后生成无害产物。物理作用表现在具有荷电集尘作用。等离子体中的大量电子与颗粒

7、污染物发生非弹性碰撞并粘附其表面从而使其荷电，在电场作用下，颗粒污染物被集尘极收集。生物作用表现在具有消毒杀菌之功效。机理为：等离子体中的正负粒子使微生物表面产生的电能剪切力大于其细胞膜表面张力，致使细胞膜遭到破坏而导致微生物死亡。低温等离子体协同催化：低温等离子体催化技术就是指低温等离子体的多相催化技术．也就是在低温等离子体放电电极表面、反应器内表面、或者在放电空间置入缺电子的异相介质．利用它对低温等离子体化学反应产生的催化作用．来提高处理效率。在催化反应中主要包括：反应物分子在催化剂表面的吸附、吸附分子表面的化学反

8、应和反应产物的脱附过程在放电状态下．低温等离子体空间富集了大量极活泼的高活性物种，如离子、高能电子、激发态的原子、分子和自由基等。这些高活性物种在普通的热化学反应中不易得到．但在低温等离子体中可源源不断地产生有机物分子在等离子体中降解主要有以下3个途径：1、电子碰撞电离；2、自由基碰撞电离；3、离子碰撞电离。低温等离子体中的这些活