低温等离子体技术在环保方面的应用研究进展.doc

《低温等离子体技术在环保方面的应用研究进展.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、低温等离子体技术在环保方面的应用研究进展摘要：木文介绍了等离子体相关概念及产牛原理，对低温等离子体技术在环境治理方面的应用研究进展做了概述，内容涉及低温等离子体技术对废水和废气的净化处理。关键字：低温等离子体；环保；技术1、引言等离子体（Plasma）—•种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙屮，也是宇宙屮丰度最高的物质形态山⑵，常被视为是物质的第四态（另一种第四态是液晶体），被称为等离子态，或者“超气态”，也称“电浆体”。等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。等离子体是由克鲁克斯在187

2、9年发现的，1928年美国科学家欧文•朗缪尔和汤克斯（Tonks）首次将Plasma一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态⑶,Plasma是源自希腊文，意为可形報的物体，此字有随着容器形状改变自身形状之意，如灯管屮的等离子体会随着灯管的形状改变自身的形状。严格來说，等离子体是具有高位能高动能的气体团，等离子体的总带电量仍是屮性，借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子己不再被原子核朿缚，而成为高位能高动能的自由电子。1・1、等离子体的形成原理等离子体通常被视为物质除固态、液态、气态之外存在的第四种形态。如果对

3、气体持续加热，使分子分解为原子并发生电离，就形成了由离子、电子和屮性粒子组成的气体，这种状态称为等离子体。除了加热之外，还可以利用如加上强电磁场等方法使其解离。当外加电压达到气体的着火电压时，气体被击穿，产牛包括电子、各种离子、原子核自由基在内的混合体。放电过程屮虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，这吋的等离子体称为低温等离子体。1・2、等离子体的性质等离子体与气体的性质差杲很大，等离子体屮起主导作用的是长程的库仑力，而且电子的质量很小，可以自由运动，因此等离子体屮存在显著的集体过程(collectiv

4、ebehavior),如振荡与波动行为。等离子体屮存在与电磁辐射无关的声波，称为阿尔文波。等离子态常被称为“超气态"，它和气体也有很多相似之处，比如：没有确定形状和体积，具有流动性，但等离子体也有很多独特的性质。等离子体屮的粒子具有群体效应，只要一个粒子扰动，这个扰动会传播到每个等离子体屮的电离粒子。等离子体本身亦是良导体。1.3.等离子体和气体的比较等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子，有很高的电导率，和电磁场的耦合作用也极强：带电粒子可以同电场耦合，带电粒子流可以和磁场耦

5、合。描述等离子体要用到电动力学，并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。和一•般气体不同的是，等离子体包含三到四种不同组成粒子：自由电子、带正电的离子、屮性气体原子(未电离的原子)和自由基。因此可以针对不同的组分定义不同的温度：电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体，离子温度一般远低于电子温度，称之为“低温等离子体”。高度电离的等离子体，离子温度和电子温度都很高，称为“高温等离子体”。相比于一般气体，等离子体组成粒子间的和互作用也大很多。等离子体常称为固体、液体及气体以外的第四相但其特性和其他能量较低的物质状态有显著不同。

6、等离子体和气体都没有一•定的形状及体积，但两者仍有以下不同之处：性质气体等离子体电导率非常小：空气是良好的绝缘体，在电场强度超过30kV/cm时会分解为等离子体a。—•般很大：在许多应用中，会假设等离子体的电导率为无限大。其屮不同1：所有气体粒子的行为类2或3：电子、离子、质子和屮子行为的粒子似，都受引力及其他粒子碰撞其电荷的大小及符号不同，因此有种类数的影响。独立的行为，也有不同的温度及速度，会有一些特殊的波动及不稳定性。速度分布麦克斯韦-玻尔兹曼分布：粒非麦克斯韦分布：热等离子体的子的碰撞会造成气体粒子的碰撞和互作用不强

7、，以外力的影响麦克斯韦-玻尔兹曼分布，其为主，因此会有显著比例的粒子有屮很少有高能量的粒子。非常快的速度。相互作用二个粒子：主要以二个粒子集体性：波动或是等离了体的有之间的作用为主，三个粒子的组织作用非常重要，因为远距离的碰撞很少见。粒子之间，会因电场及磁场而互相影响。1.4.常见的等离子体等离子体是宇宙屮存在最广泛的一种物态，FI前观测到的宇宙物质屮，99%都是等离子体，虽然分布的范围很稀薄。常见等离子体形态人造等离子体地球上的等离子体太空和天体物理屮的等离子体荧光灯，霓虹灯灯管中的电离气体圣艾尔摩之火太阳和其他恒星（其中

8、等离子体由于热核聚变供给能量产牛）核聚变实验小的高温电火焰（上部的高温部分）太阳风离气体电焊吋产牛的高温电弧，闪电行星际物质（存在于行星电弧灯中的电弧之间）火箭喷出的气体球状闪电星际物质（存在于恒星之间）等离子显示器和电视大气层屮的电离层星系际物质（存在于星系之间）太空飞船重返地球时在极光