等离子体简介

1、低温等离子体简介前言n看似“神秘”的等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99%。现在人们已经掌握利用电场和磁场产生来控制等离子体。 一：等离子体的概念 等 离子体又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。 等离子体等离子体极光二：等离子体的产生的过程 少数离子或电子在高频高压电场中被加 速而得到较大动能，能量足够大的粒子碰 到其他分子使其电离产生新的自由电子、 离子、自由基等粒子，其中荷电粒子又被 继续加速，在碰到其他分子如此循

2、环反复 形成等 离子体三：等离子体的分类（1）：高温等 离子体（2）：低温等 离子体（3）：混合等 离子体（1）：高温等离子体 由大气电弧、电火花和火焰产生的，组成等离子体的分子、离子和电子都处于热平衡，温度高达几千度，也称平衡态等 离子体和热等 离子体！（2）：低温等离子体 在减压（1.331330Pa）和高频电场下发生辉光放电，少量气体分子被电离产生高温电子，穿梭在常温或接近常温的气体中发生碰撞，此时电子温度高达104105K，而气体的离子和分子的温度与环境相同，约10K，远远低于电子的温度，是一种非平衡体系，也称为非平衡等 离子体和冷等离子体。低温等离子体 （3）：混合等离子体 在常压或

3、低于常压下，使用550kV直流或高阻抗的电源，在电极间发生电晕放电或臭氧发生器产生的等离子体，一般也将其归入低温等 离子体的范畴！四：低温等离子体中基本粒子能量范围n电子 020eVn离子 02eVn亚稳态离子 020eVn紫外光/可见光 340eV五：等离子体的应用 现在,低温等离子体物理与应用已经是一个具有全球影响的重要的科学与工程，对高科技经济的发展及传统工业的改造有着巨大的影响。例如，1995年全球微电子工业的销售额达1400亿美元，而三分之一微电子器件设备采用等离子体技术。塑料包装材料百分之九十都要经过低温等离子体的表面处理和改性。科学家预测：二十一世纪低温等离子体科学与技术将会产生

4、突破。 半导体集成电路及其它微电子设备的制造 工具、模具及工程金属的硬化 药品的生物相溶性包装材料的制备 表面防蚀及其它薄层的沉积 特殊陶瓷（包括超导材料） 新的化学物质及材料的制造 金属的提炼 聚合物薄膜的印刷和制备 有害废物的处理 焊接 磁记录材料和光学波导材料 精细加工 照明及显示 电子电路及等离子体二极管开关 等离子体化工(氢等离子体裂解煤制乙炔、等离子体煤气化、等离子体裂解重烃、等离子体制炭黑、等离子体制电石等) 等离子体的应用还有很多，下面介绍一种有关保护环境应用！一：低温等离子体废气处理技术 双介质阻挡放电（Double Dielectric Barrier Discharge，

5、简称DDBD） DDBD技术采用形式产生等离子体，所产生等离子体的密度是其他技术产生等离子体密度的1500倍，该技术是派力迪公司与复旦大学共同研发成功的。 二：技术作用原理二：技术作用原理 n低温等离子体当外加电压达到气体的 放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。 DDBD等离子体反应区富含极高的物质，如高能电子

6、、离子、自由基和激发态分子等，废气中的污染物质可与这些具有较高能量的物质发生反应，使污染物质在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到讲解污染物的目的。 图为DBDD等离子体双介质阻挡放电示意图 图为DDBD等离子体放电管三：等离子体去除污染物基本过程三：等离子体去除污染物基本过程过程一： 高能电子的直接轰击 过程二： O原子或臭氧的氧化 O2+e2O过程三： OH自由基的氧化 H2O+eOH+HH2O+O2OHH+O2OH-+O过程四： 分子碎片+氧气的反应 等离子体化学反应过程大致如下： 图为废气处理工艺路线示意图四：四：DDBD技术特点技术特点 nDDBD介质阻挡放电产生电子能量

7、高，低温等离子体密度大，达到常用等离子技术（电晕放电）的1500倍，几乎可以和所有的恶臭气体分子作用；nDDBD技术反应速度快，气体通过反应区的速度达到3-15米/秒，即达到很好的处理效果，其他技术气体通过反应区的速度0.01米/秒都很难达到DDBD的处理效果； n气体通过部分，全部采用陶瓷、石英、不锈钢等防腐蚀材料，电极与废气不直接接触，根本上解决了低温等离子体技术设备腐蚀问题；其他技术是气体与电极直接接触，电极在3个月或1年内会造成严重腐蚀，即使通过的气体没有腐蚀性，自身所产生的臭氧也会把电极造成腐蚀； nDDBD主机为成套工业废气处理装置，前面配有DDBD专用塔，能有效去除废气中的粉尘和水分，操作简单；n自动化程度高，设备启动、停止十分迅速，随用随开，对于部分化工生产的不连续性，可以在生产时开启，不生产的间隙停止运行，大量的节约能源；n运行成本较低，比常用的蓄热式燃烧炉RTO节约运行费用5-8倍，每立方米气量运行费用仅为0.30.9分钱，部分高浓度废气可以通过空气稀释后用DDBD技术处理；n 应用范围广阔，基本不受气温和污染物成分的影响，对恶臭异味的臭气浓度有良好的分解作用，恶臭异味的去除率达80-98%，