大气射流等离子清洗机清洗(工作)原理

大气常压等离子射流是指大气常压环境下,高频电场激发气体,产生包含电子、激发态离子以及原子团自由基等多种活性粒子的等离子射流,进而利用等离子射流中高能态粒子的化学或物理作用实现污染物的去除。

所谓等离子体是指被电离的气体,它与固态、液态和气态物质比较有不同的物理和化学性质,因此等离子体也被称为物质的第四态。由于等离子体中存在大量的电子、正离子、自由基、亚稳态的分子和原子等,当等离子体与被清洗的物质表面相互接触时,会产生物理刻蚀、化学分解等物理和化学过程,从而分解或清除掉污染物,由于是采用的低温冷等离子体(温度一般小于2000℃),因此不会对基底材料造成任何损伤。

大气等离子清洗机介绍

大气等离子清洗机,包括射频电源、供气源、电极、等离子体放电区间和喷口等,如图1所示。在图1中,等离子体喷枪是由一个圆柱体的金属射频电极和圆筒状的金属地电极构成,在圆柱体电极和圆筒地电极之间有一个圆筒状的放电缝隙,在电极的一端用绝缘材料密封,另一端设有一个喷口,当工作气体通过该电极之间的缝隙时被击穿电离形成等离子体,在气体压力推动下,然后从喷口向外喷出,从喷口向外喷出的等离子体束流的长度取决于放电功率和进气量。供气源可以根据被清洗污染物的特点进行选择,例如,当清洗有机污染物时,一般是选用氧气作为反应气体。

大气等离子清洗机清洗原理

大气等离子清洗机结构示意图

大气等离子清洗机清洗原理

由于在等离子体喷枪的喷口处包含有大量的电子、离子、自由基和压稳态的分子和原子,当该等离子体束流成分与被清洗的物质接触时,会发生物理化学反应,从而清洗掉污染物。以下方程是活性氧原子的产生过程:

e+Ar—→Ar*+e

Ar*+O2—→Ar+O2*

O2*+e—→O+O*+e

活性氧原子(O*)是通过电荷之间的转换和再结合产生的。图3是氢等离子体和氧等离子体分别清洗氧化物和有机物的干化学过程。氢等离子体与氧化物作用,把氧化物分解成水;氧等离子体与有机物作用,把有机物分解为二氧化碳。两个清洗过程所生成产物是水和二氧化碳,无任何液体废物排放,不存在二次污染。

小型等离子清洗机清洗原理

大气等离子清洗机清洗原理示意图

用大气常压等离子体技术对有机和生化污染进行清洗,是能够替代目前所采用的湿化学方法的一种真正绿色手段,该放电技术在大气压下进行,不但开创了一个全新的低温等离子体物理领域,也为工业清洗技术开辟了崭新的一页。

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