等离子体废物处理开发

高 密 度等离子体 中， 可程容 易地使其离 解成氢 、 水蒸气 、 硅蒋 膜及敉柬状 固体 ． 此在送 入泵 阻
之前 只需将 嗣体物和气体分离便可。蚀刻 处理 时 用氟 或台 氯气体 ． 有时也 采用混合气体 。 因此需要根据不 同情 况采取不同的处理方法 ．废 ｂ 理装置 的性能取 决于等离 子体 电子 密
用 工 作 气 体 中 加 有 水 蒸 气 ， 人 功 率 １ ２ Ｗ 的 高 预 炬 ， ４ ｋ ／ １ ２／ ａ ） 速 度 处 理 输 ８ｋ 以 ８ ｇ ｈ（． ｔｄｙ 的
Ｃ Ｃ １ ， 解率 达 ９ ． ９ 以上 。 法 尚存的问题 是二氧六环类的排 出量与提高炬材料 的耐 Ｆ 一２分 ９ ９ 此
剧增 加的趋势 ， 由此对地球环境带来 了很大 的影 响 ， 而传统的化学 处理以及燃烧等废物处 理 方 法 已远远不 能满 足昔要 ．采用等离 子体 的方 法 ， 以使所有物质 产生化学 括化 ， 可 也容 易获 得高 于任何传统方法 的温 度 。 为此 ， 等离子体废物处理 技术的研究近来引起了各方面的关 对 注并得 到了积极 的开晨 ．一般 说来 ， 莓离子庠是利用高 价放 电电能方式产生 的 ， 因此将其应
颗 粒 ． 用 作 混 凝 土 结构 钧 的 混 合 料 。 电弧 放 电 的形 式 与 传 统 的 电 弧 熔 解 炉 基 本 相 同 ， 要 可 主
问题在于 电极 的寿命 。在 输入功率 ２ Ｍｗ 的条件下 ， —４ 熔解处理 能力 ２ ０ ｇ ｈ的直流 等离 ５ ｋ／ 子体炬 电弧炉 的 电极寿命为 １ ０ ５ 小时左右 ， 这璜示 着连 续处理的时闻极其有限 ． 经过 电弧 放
流量 ４ｓｅ 输入功率密度 １ ｃ ０ｅｍ， ｗ／ｃ的条件 下实现 的．不过 ， 除率 并不完全 依靠等离子体 ． 击 ●Ｉｌｌ＿ 电功率却相 同。若 采用传统 预处理方法 可使去鲦 率达到 ９ 这是 固为攘 度量低 ｔ 消耗 的放 Ｏ
左右 ． 处理 ＮＦ 等蚀剡气体时 。 ， 有时要同时用ｊ 为 防止 ＮＯ 的产 生 ， 匮， 采用了无撅放 电， 在流 量 ＮＦ１ ０ｃｍ＋０ ２０￣ｒ ， ，５５ｃ ｊ０ｓｃ 压力 ０ ３ ｏ ｆ ， ｎ ． Ｔ ｒ 时 获得的分 解率为 ７ （ ７ 输入 电功率 ３０ ） ０Ｗ ； ９ （０Ｗ ） 由此可见 ， ７ ６０ ． 采用等离子体 处理废气 的主要特 点如 下 ： ①装置结构 简单 ， 易维护 ． ＠ 减步了装置体积 ， 可在各发生源处放置 。 ⑨可采用传统的预处理 方法 ． 能处理 传统方 法 ④
离子体 处理 的方法倘若能处理衡底 ， 那么 ， 可以说采 用这 种方 法的条 件 巳趋于成熟 ． 高额等离 子体炬分 解氧里昂气体 氟里 昂等挥发性 商化礅对环 境的污染会 引起对臭 氧 层 的破坏 。这 种 卤的氧化物只要有投少量聚集在大气层上 ， 就会周期性 地持 续破坏臭 氧层 。
多采用 空芯电报． 熔融疳舶熔渣投入水中做成颓越 ， 可再幸 用于道路铺装或混凝土的混台 Ｉ Ｊ
材料 。 这种热等离手 体蹉物熔 解娃理法还可望 用芋金庸资源的 回收 ， 如用氢作工作气体进 行 还原 和熔解 ， 可从钽 电窖嚣 中圊收到金庸钽 ． 此时使用的装置为等离子 体射流型等离子体发
度、 电子温度及反虚嚣尺寸 、 形状等 ． 装置压强可考虑在 １Ｔ ｒ－１ Ｔ ｒ 范围． ０ ｏｒ Ｏ ｏｒ 如果 确实 需要 在低 气压下工 作． 则要 配置有和于俘获 电子的磁场 及 电场等 ．以 硅烷 气体 处理 为倒 ， 为
保证 在较 宽的压 力范匿下工作 ， 采用永久磁体 Ｐ Ｇ（ 离子 俸情性气 体 ） 电形式 ． Ｉ 等 放 用外 侧 电 极 作阳极 。 使被处理气体通 过等 离子 体 ．结果 表明 ； 处理 能 力以 ０ ５ 的ｊ ． —１ 隽余量 趋于 饱 和 ．因此 。 以 ９ 处理量的电功率为处理功率的条件下 ， 在 ９ 处理 功率 与流量基本戚 正 比． 将 浓度 １ ０ 的硅烷气体进行离 解去昏 后 ， 余量 达到 ｄ ５ ． ０ 鲁 残 ． 一ｌ 这一效 率是 在 ０ ６ ／ｃｒ ， ．Ｗ ｓｏ ｎ
化处 理 ， 不仅可 以解决上述 问题 ， 可以通过在各反应器 上分 别安设 等离子 体发 生装 置 ， 还 利 用组 合方 式在停机 的情 况下对设备 进行 维护 ， 安全性较 高 ．如果能进行某 种程度的顶处理 ，
还 可以显著减 少后期处理 设备的投资 ． 缩小规模 。 目前半 导体 硅为主 ， 如让硅烷 气体通过
出的 Ｈ Ｉ ， Ｏ 等气体用碱 水溶液及 固体碱剂 除去．用此反应器分 解 Ｃ Ｃ １ Ｃ， Ｃ ， ＨＦ Ｆ －１的结果表 明， 只让 Ｃ Ｃ １ 反 应 时 ， 解率 为 ６ ． Ｆ 一１ 分 ２ 但反应 后 的气 体 尚存 在 有 ｃ ｋ Ｃ Ｆ ． ＣＦ ， Ｃ ， ｜Ｃ Ｉ Ｃ Ｃ Ｃ。ＧＣ Ｆ ， １ ， Ｉ Ｆ等 ． 同时还产 生了 碳黑．Ｃ Ｃ １ Ｆ 一１与水 蒸气 共同反应 时 ， Ｆ ．１的分 解率 Ｃ Ｃ１ 大幅度 提高 至 ９ ％ 。 ７ 不均匀反应 、 二聚化反 应的生成 物 及碳 黑的产生量显 著减少 ， 反应后 的
气 体 只有 ＨＣ 。 ＩＨＦ及 Ｃ ． Ｏ
直 流 等离 子 体 炬 处 理 垃圾
城 市 的 垃 圾 处 理 一 般 采用 燃 烧 的方 法 ．燃 烧后 的 垃 圾 灰 用
于填土等 ． 但是 ． 这种燃烧灰 仍残余有 ３ ％的可崧物 ． Ｏ 另外 ， 垃圾灰壤土后 时闻一长会析出 地 面 ， 环 境 造 成 再 污 染 。为 此 ， 对 采用 电弧 放 电 的 方 法 使 燃 烧 灰熔 融 后 投人 水 中做 成 玻璃 状
所 不 能 处理 的废 气 等学 会志 （ ． ９３ ６ ；１ 日） Ｉ９ ．９ ９ ９
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１ ９ 年 第 ２期 ９４
等离 子悻应用技术 快报
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等 离子 体 废 物处 理 开 发 、 ／ ／
随着工业社 会的进步 ， 工业 规模 的扩 大以及工 业结构 的复杂化 ， 工业废物量和种类呈 息
因此除 了要 防止 氟里 昂气体进人大气 之外 ． 还必须 想办 法分 解 已经存 在于大气 中的氟里 昂 ， 从大气 中彻 底除掉古 卤气 体．与燃烧 分解 、 僵化剂分解 等ｌ 学方 法 比较 ， 高援 等离 子体炬 化 用 的方法可 以更 快速 、 大量地分解气体 ． 目前试运 行 中的高援等离子俸氟里 昂气体分解炉矗 利
生装 置 ．、’ ，
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等离子体处理半 导体 器件生产 中的气体 目前 ， 离子 体蚀刻 和沉积 已成 为半导体 元 等
件、 超大规模集成 电路 、 感光板、 液晶显示板等 生产时 不可缺少 的工艺 。 但由于操作时 使用 危 险气 体 ， 如不 对使用后的废气作菜种处理 ， 是不 能往大气 中排放的 。 目前对废气的处理 方法
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等 离 子 体 应 用 技 术 快 报
１９ ９ ４年 第 ２期
电熔 渣化 处 理 ， 弃 物 的 体 积 减 少 到 ｚ ３或 ４ ｓ 二 恶 英 等 有 害 物 质 也 教 高 温 分 解 掉 ， 熔 废 ／ ／， 在
渣 中基本探测不到 ， 而且产 生 的热量 的 ５ ％可以回收利用 ．电弧放 电的 电极结 构有等离子 ４ 体射 流型 、 钨芯 片电撅型及铜 空芯 电极型等 。 由于垃圾处理均 以大气或水作工 作气体 ， 因此
主要 有湿式法和干 式法两种 ． 湿式法 是通过洗 净机等 ， 用水对气体进 行清洗或作其他化学处 理 ； 式法则采用吸附荆 。两种方法都需要 再作 后处理 ， 千 却使有可 能将 气体还原为水加 以再 剥用． 也必须将 固体钧佯 无害化处 理后精理 出来 。 通常的处理办法 是将各 反应装置排 出的气 体收 集起来后《常压 下作统一处理 ， 比较适 合于工厂等大 规模 生产时 ， 但像研究室等 使用 的 小规模反应装置 ， 平时利用率极低 ， 用这种处理 方法 ， 采 经挤上 不划算 。另外 ， 未处理 的废 气 由于耍通过旋转 泵 ， 样不仅加遂了泵油 的劣化 ， 缩短了泵 率身的 寿命 ， 装 ｔ的维 护也 这 还 对 极 为不利 ． 如果在反应窖嚣 和泵之间产生某种等离子体 ， 用等离子 体对捧出的废气 作无 害 利
用 于废 物处理 ， 很难想像其经济上能否成立 ． 是 ， 但 随着周 置环境的 日益严竣 ， 对废糟处理的 认识有 了进一步 的提高 ， 发现根 据不 同的场合和情况 ， 等离 子体方 法具有 其综合 的优势 。 尤
其 对 毒性 强 的 物 质和 对 环 境污 染有 关 的 糟 质 ． 果 把 产 生 问 题 后 的 处 理 成 本 考 虑 在 内 ， 等 如 用
久性等 。 水野等 人利用一种高频感应等离子体反应器分解氟 里 昂气体 ， 反应器的铜制线 圈最
大可通 １ ｋ 、ＭＩ 的高频。使石英 管 内的 Ａ 气流成等离子庠状态后 ， ５Ｗ ４ － Ｉ ｚ ｒ 导人氟里 阜和水蒸
气进 行分解 ， 等离 子体的中心温度可达 １ ，Ｏ＊ 氟里 昂ｌ 水蒸气 由蒸发 器供给 ， ０ＯＯ Ｃ． 及 反应后排