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低温等离子体技术的降解机理的详细介绍

时间:2019-06-25 来源:http://www.jnlanghua.com/news/100.html
等离子体是指电离度大于0.1%,且其正负电荷相等的电离气体。它是由大量的电子、离子、中性原子、激起态原子、光子和自在基等组成,电子和正离子的电荷数相等,整体表现出电中性,它不同与物质的3态(固态、液态和气态),是物质存在的第四形态。其主要特征是:(1)带电粒子之间不存在净库仑力;(2)它是一种优秀导电流体,应用这一特征已完成磁流体发电;(3)带电粒子间无净磁力;(4)电离气体具有一定的热效应。
依据体系能量状态、温度和离子密度,等离子体通常能够分为高温等离子体和低温等离子体,前者的电离度接近1,各种粒子温度简直相同,体系在宏观上处于热力学均衡状态,体系温度可到达上万度,主要应用于受控热核反响研讨方面;然后者各种粒子温度并不相同,电子温度远大于离子温度,系统在宏观上处于热力学非均衡状态,整个体系的表观温度还是很低,其与现代工业的消费关系更为亲密。

低温等离子体降解VOCs主要包括2个局部:(1)气体离子间的再分离过程;(2)同气体分子的反响。普通气体放电等离子体可分为辉光放电、电晕放电、射频放电和微波放电,而用于处置挥发性有机物的主要是电晕放电,其降解的主要机理如下:在外加电场的作用下,电极空间里的电子取得能量开端加速运动。电子在运动过程中和气体分子发作碰撞,结果使得气体分子电离、激起或吸附电子成负离子,电子在碰撞过程中,会呈现3种状况,一种是电离中性气体分子产生离子和衍生电子,衍生电子又参加到电离电子的行列维持放电的继续;第二种是与电子亲和力高的分子(如O2、H2O等)碰撞,被这些分子吸收构成负离子;第3种是和一些气体分子碰撞使其激起,激起态的分子极不稳定,很快回到基态辐射出光子,具有足够能量的光子映照到电晕极上有可能招致光电离而产生光电子,光电子有利于放电的维持。经过电子碰撞过后的气体分子,构成了具有高活性的粒子,这些活性粒子就对VOCs分子停止氧化、降解反响,从而终将有毒有害污染物转化为CO2、H2O等无毒无害物质。

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科学家Space对低温等离子体降解VOCs提出如下假定:氧气、超氧化物、过氧化物和羟氢氧基均属于“活性氧元素”(ReactiveOxygenSpecies—ROS)[7],这3种元素通常是由UV射线或空气氧化电离而得到,其中,氧气O2能够由˙O-、˙O2-和˙O3-电离氧化得到,由于˙O2-活性小,处于
稳定状态,因而有可能反响生成四周大气中的氧气,这个化学反响请求有水的参与,以构成羟基离子[8]。反响式如下:
2O2+2H2O—O2+HO2+HO
O2-和H2O反响一方面可以产生人体必需的氧气,另一方面有得到羟氢氧基(自在基)HO-˙和过羟氢氧基(自在基)HO-˙2,后两种激起态粒子,能够有效的降解挥发性有机物。
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