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等离子体技术在环境污染治理方面的应用 摘要：本文主要针对一项新兴的绿色技术—等离子体技术作了简单介绍，阐述了这项技术在社会中的广泛应用，并着重分子了等离子体技术在环境污染治理方面的用途。 关键词：等离子体技术 绿色技术 环境治理 1、前言 随着人类活动在地球上的增加以及工业生产的迅猛发展，环境污染日益严重，同时污染物的成分复杂、毒性大、不易分解。而传统的治理方法效率较低且易产生二次污染，治理效果并不能满足人们的要求。因此，寻找一种高效无二次污染的治理技术迫在眉睫。 等离子体技术是一门新兴的绿色技术，虽然发展时间并不长，但取得了很大成就，现在广泛应用于各个领域。在日常生活中，等离子电视让人们享受到了更高清的画面；在医疗卫生方面，采用低温等离子体技术进行杀菌消毒能有效解决医疗器械不耐高温的问题及医用材料的生物相容性问题；在军事方面，“等离子流气动减阻”提高了飞行的速度，且能很好的吸收雷达波，起到隐身的作用。在等离子体技术迅猛发展的同时，科学家们将其应用范围扩张到环境污染治理领域，并取得了突破性的进展。 等离子体技术概况 等离子体是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的导电性流体。整个体系呈电中性，具有与一般气体不同的性质，容易受磁场、电场的影响，称为物质第四态。当气体分子以一定的方式在外部激励源的电场被加速获能时，能量高于气体原子的电离电势时，电子与原子间的非弹性碰撞将导致电离而产生离子电子，当气体的电离率足够大时，中性粒子的物理性质开始退居次要地位。整个系统受带电粒子的支配，此时电离的气体即为等离子体。等离子体按照热力学状态不同和中性气体温度的高低可分为高温等离子体与低温等离子体。等离子体的应用技术因其特点而异，平衡态等离子体技术利用等离子体的物理特性；非平衡态等离子体则利用其中的高能电子参与形成的物理、化学反应过程，在此过程中，高能电子起决定性作用，离子的热运动只有负作用。低温等离子体技术正是利用此特点解决环境污染问题，同化学或其它的方法相比，等离子体具有更高的温度和能量密度，等离子体能够产生活性成分，从而引发在常规化学反应中不能或难以实现的物理变化和化学变化。 3、等离子技术在环境污染治理中的应用 等离子体污染控制技术是一种新兴的绿色技术，不仅可以对气相中的化学、生物废物进行破坏，而且可以对液相、固相中的化学放射性废物进行破坏分解；不仅对高浓度有机污染物有较好分解效果，更可对大流量、低浓度污染物进行分解；并且处理过程和结果无二次污染。这项技术正受到越来越多的关注，成为环境治理领域中最有发展前途的一项高科技技术。 3.1低温等离子体处理气态污染物 在工业废气中，对环境影响最为严重的污染物是硫氧化物和氮氧化物。和传统的脱硫、脱硝方法相比，等离子体烟气脱硫、脱硝是一种高效率、低成本的新方法。该法的基本原理是利用等离子体活化产生的强氧化的自由基，并在氨气的参与下，将烟气中的SO2和NOX转化为硝酸铵、硫酸铵和其复盐的固体微粒。目前，应用的等离子体烟气脱硝技术主要有两种基本方式即电子束法和脉冲电晕放电法，电子束法是靠电子加速器产生高能电子束[(400--800)keV]来辐照烟气，使其产生活性物质（如·OH,·HO2,·O)，促进分子间的化学反应；脉冲电晕放电法是从电子束法发展而来的烟气脱硫脱销技术，其机理与电子束法基本相同，它是靠脉冲高压电源在普通反应器中形成等离子体，产生高能电子[(5--20)eV]，形成如下： O2+e 2O+e·H2O+e· H+OH+e H+O2 HO2 O2+O O3 电子束系统方法去除SO2的总效率通常超过95%，而NOx的去除效率也达到80%-85%。虽然电子束法具有很好的降解效果，但它也存在着一些缺陷。等离子技术对空气的净化还包括其能降解挥发性有机物，净化汽车尾气、粉尘飘尘等。 3.2等离子体技术处理废水 等离子技术处理废水是一种兼具高能电子辐射、臭氧氧化、紫外光分解三种作用于一体的废水处理技术。高能电子处理作用是通过放电产生高能电子，这些高能电子与废水发生非弹性碰撞，将能量转化为基态分子的内能，经过激发、离解、电离等过程，使废水活化，然后打开废水分子键形成单质原子或单原子分子，同时产生大量的活性基团，这些活性粒子所引起的反应最终将废水中的复杂大分子污染物变为简单小分子无毒物质；臭氧氧化作用是指臭氧在水中发生氧化反应氧化有机物。而紫外光分解作用则是由放电产生的紫外光单独分解有毒有害物质，或与臭氧联合作用分解有毒有害物质。目前应用于废水处理的主要是低温等离子体技术，其处理装置主要分为两个部分—高压脉冲电源和反应器，高压脉冲电源用于在水中产生低温等离子体，反应器则利用产生的活性物质处理污水。 3.3等离子体技术处理固体废弃物 通常情况下，固体废弃物