低温等离子体简介

低温等离子体新能源12级4班12191092

朱文兵低温等离子体

一、等离子体的定性认识

二、低温等离子体

三、低温等离子体污染治理及应用目录一、等离子体的定性认识1-1等离子体严格定义等离子体是大量具有相互作用的带电粒子组成的有宏观时空尺度的体系,它实际上就是电离率足够大时的一种电离气体,其系统的性质受带电粒子的支配,但整个系统是电中性的,被称为物质第四态。它是气体在加热或强电磁场作用下电离而产生的,主要由电子、正负离子、原子、分子、活性自由基以及射线等组成。

冰升温至0℃会变成水，如继续使温度升至100℃，那么水就会沸腾成为水蒸气。随着温度的上升，物质的存在状态一般会呈现出固态→液态→气态三种物态的转化过程，我们把这三种基本形态称为物质的三态。那么对于气态物质，温度升至几千度时，将会有什么新变化呢?由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组成的混合物（蜡烛的火焰就处于这种状态）。我们把物质的这种存在状态称为物质的第四态，即等离子体(plasma)。

因为电离过程中正离子和电子总是成对出现，所以等离子体中正离子和电子的总数大致相等，总体来看为准电中性。在人工生成等离子体的方法中，气体放电法比加热的办法更加简便高效，诸如荧光灯、霓虹灯、电弧焊、电晕放电等等。夜空中的满天星斗又都是高温的完全电离等离子体。据印度天体物理学家沙哈(M．Saha，1893-1956)的计算，宇宙中的99.9%的物质处于等离子体状态。而我们居住的地球倒是例外的温度较低的星球。此外，对于自然界中的等离子体，我们还可以列举太阳、电离层、极光、雷电等。自然分类

生活1-2等离子体大致分类二、低温等离子体2-1何为低温等离子体平衡态等离子体非平衡态等离子体电子温度和离子温度相等时，等离子体在宏观上处于热力学平衡状态，因体系温度可达到上万度，故又称之为高温等离子体。恒星等离子体和热核聚变反应中的等离子体均属于这一类型电子温度>>离子温度，电子温度可达上万度，而离子和中性粒子的温度却可低至室温，因此，整个体系的表观温度还是很低，故又称为低温等离子体。一般气体放电产生的等离子体属于这一类型按粒子温度划分

气体放电2-2低温等离子体产生方法电晕放电介质阻挡放电直流辉光放电脉冲辉光放电电容耦合射频常压辉光放电磁控管放电微波诱导放电2-3

介质阻挡放电示意图：介质阻挡放电的电极结构

具有电子密度高和常压下进行的特点；电荷的传递和能量分散有限，大部分的能量被应用于激发原子和分子，产生自由基等活性粒子；双介质层的阻挡放电不直接与放电气体发生接触,避免了电极腐蚀。三、低温等离子体污染治理及应用3-1低温等离子体分解气态污染物的机理

能量传递过程：电场＋电子→高能电子高能电子＋污染物→受激原子受激分子自由基活性基团活性基团＋氧气→生成物＋热活性基团＋活性基团→生成物＋热以H2S为例说明：O2在电场下产生O原子和臭氧

H2S+O3→H2O+SO2

O2+e→2O

O+O2→O3

进而H2S被O原子和臭氧氧化分解。

H2S+O→H2O+S

3-2低温等离子体的应用研究方向深入研究等低温离子体降解污染物的机理；低温等离子体降解污染物是一个十分复杂的过程,而且影响这一过程的因素很多。虽然目前已有大量有关低温等离子体降解污染物机理的研究,但还未形成能指导实践的理论体系,使其工业应用缺乏理论保障。提高污染物降解效率,降低能耗。处理装置的大型化与小型化。3-3其他的应用—抗生素的有效竞争者低温等离子体焰炬(低温等离子体燃烧器)

绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌（这些细菌经常出现在伤口感染处，但对抗生素具有耐药性，因为它们拥有被称作生物膜的保护层）。

5分钟后，等离子体焰炬杀死了一个皮氏培养皿里生长的99%的细菌。10分钟后，它杀死一只