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等离子体概述

2.1等离子体的基本概念

1. 从微观角度来看，带电粒子虽有正负带电粒子之分，但在宏观尺度内呈电中性；
2. 带电粒子之间不存在净库仑力；
3. 它是一种优良导电流体，利用这一特征已经实现磁流体发电；
4. 带电粒子之间无净磁力；
5. 电离气体具有一定的热效应。

等离子体的分类方法有很多，根据其离子的温度不同可分为平衡等离子体（也称高温等离子体）和非平衡等离子体（也称低温等离子体）。再平衡等离子体中，电子与其他粒子的温度箱等，一般在5000k以上。在非平衡等离子体中，电子温度一般要高达万度，而其他粒子的温度只有300-500k。根据产生源的不同，等离子又可分为辐射等离子和放电等离子体。

2.2、低温等离子体的产生方法

低温等离子体主要是由气体放电产生的。所为气体放电是指，通过某种机制使一个或几个电子从气体原子或分子中电离出来，形成的气体煤质称为电离气体，如果电离气体由外电场产生并形成传导电流，这种现象称为气体放电。

      气体放电方式可分为以下几种：

1. 辉光放电

               直流辉光放电是在10^-2-102Torr（1Torr=1.33×102Pa）的低气压下，在两个导电电极（阴极和阳极）之间加上102-103V的直流电压。放电腔体重的游离电子（宇宙射线产生的）在电场的作用下，被加速而获得能量，从而与中性气体碰撞电离形成等离子体。

1. 电晕放电

电晕放电分为脉冲电晕放电和直流电晕放电。电晕放电是使用曲率半径很小的电极，如针状电极或细线状电极，并在上加高压，由于电极的曲率半径很小，靠近电极区域的电厂特别强，发生非均匀的局部稳定放电，形成等离子体，电晕放电可在常压下进行，但能量过于集中，很难获得大体积的等离子体；

1. 介质阻挡放电

介质阻挡放电结合了前两者的优点，是由大量丝状击穿通道组成，用电介质层将两电极隔开，在两电极加上足够高的交流电压时，电极间隙的气体就会击穿，形成放电。介质阻挡放电可以在常压下产生大面积的低温等离子体；

1. 射频放电

射频放电的电极通常安装在放电空间的外部，利用高频率通过电感和电容耦合使反应器中的气体放电形成等离子体。由于射频低温等离子的放电能量高、放电的范围大，现在已经在材料的表面处理和有毒废物清除和裂解中得到应用。

1. 微波放电

微波等离子是用微波能电离形成的，其发生器本身没有内部电极，从而消除了电极污染和腐蚀，有利于高纯化学反应和延长设备的使用寿命。

目前，上述五种放电方式中，脉冲电晕放电和介质阻挡放电在工业中应用较广泛。

           三、低温等离子处理VOC的机理

               低温等离子体中通过突变电、磁场获得具有*化学活性的高能粒子（电子、离子、活性基团和激发态分子）与气体分子、原子发生非弹性碰撞，将能量转换成基态分子、原子的内能，发生激发、离解、电离等一系列过程使气体处于活化状态，以至很多需要很高活化能的化学反应能够发生。当垫子能量较低时（小于10eV），产生活性自由基，活化后的污染物分子化学键结合能时，污染物分子发生断裂而分解，同时高能电子激发产生.O.OH.N等自由基。由于.O和.OH具有很强的氧化性，可将VOC转换为SO2,NOx，CO2,H2O研究表明，等离子体分解气态污染物可以通过以下两种途径进行：

1. 高能级电子直接作用于污染物分子

e+污染物分子→各种碎片分子

1. 高能级电子间接作用于污染物分子

E+O2（N2,H2O）2→O（N,N*,OH）+污染物分子→中性分子

当低温等离子体电离度不高、气态污染物浓度也不高时，途径（2）成为主要反应。