低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達到降解污染物的目的。一般氣體放電，將會產(chǎn)生等離子，而這種放電現(xiàn)像就是通過某種機制使一個或者多個電子從氣體原理或分子中分離出來，形成氣體媒質(zhì)，這種媒質(zhì)就稱為電離氣體，如果外電場產(chǎn)生了電離氣體，傳導(dǎo)電流就形成了，這種現(xiàn)象就被稱為氣體放電。
低溫等離子體技術(shù)處理污染物的原理為：在外加電場的作用下，介質(zhì)放電產(chǎn)生的大量攜能電子轟擊污染物分子，使其電離、解離和激發(fā)，然后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵涡》肿影踩镔|(zhì)，或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無毒無害或低毒低害的物質(zhì)，從而使污染物得以降解去除。因其電離后產(chǎn)生的電子平均能量在10ev ，適當(dāng)控制反應(yīng)條件可以實現(xiàn)一般情況下難以實現(xiàn)或速度很慢的化學(xué)反應(yīng)變得十分快速。作為環(huán)境污染處理領(lǐng)域中的一項具有潛在優(yōu)勢的，等離子體受到了國內(nèi)外相關(guān)學(xué)科界的高度關(guān)注。
在環(huán)境工程中的應(yīng)用
低溫等離子體技術(shù)在廢氣處理中的應(yīng)用隨著工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，石油、制藥、油漆、印刷和涂料等行業(yè)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機廢氣也日漸增多，這些廢氣不僅會在大氣中停留較長的時間，還會擴散和漂移到較遠的地方，給環(huán)境帶來嚴重的污染，這些廢氣吸入人體，直接對人體的健康產(chǎn)生極大的危害;另外工業(yè)煙氣的無控制排放使性的大氣環(huán)境日益惡化，酸雨(主要來源于工業(yè)排放的硫氧化物和氮氧化物) 的危害引起了各國的重視。由于大氣受污染而酸化，導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境的破壞，重大災(zāi)難頻繁發(fā)生，給人類造成了巨大損失。因此選擇一種經(jīng)濟、可行性強的處理方法勢在必行。降解揮發(fā)性有機污染物(VOCs)傳統(tǒng)的處理方法如吸收、吸附、冷凝和燃燒等，對于低濃度的VOCs很難實現(xiàn)，而光催化降解VOCs又存在催化劑容易失活的問題，利用低溫等離子體處理VOCs可以不受上述條件的限制，具有潛在的優(yōu)勢。但由于等離子體是一門包含放電物理學(xué)、放電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)及真空技術(shù)等基礎(chǔ)學(xué)科之上的交叉學(xué)科。因此, 目前能成熟的掌握該技術(shù)的單位非常的少。大部分宣傳采用低溫等離子技術(shù)處理廢氣的宣傳都不是真正意義上的低溫等離子廢氣處理技術(shù)。
