低温等离子体处理污水的技术与应用
低温等离子体技术的发展和应用
低温等离子体技术的发展和应用低温等离子体技术是近年来发展迅速的一项新兴技术，它不仅在材料加工、环境治理等领域得到广泛应用，也在医疗、农业等领域展现出巨大的潜力。
本文将从低温等离子体技术的定义、发展历程、应用领域等多个角度对其进行探讨。
一、低温等离子体技术的定义低温等离子体技术是指将气体通过某种方式加以激发，使得其分子或离子发生局部电离，从而产生等离子体的一种技术。
与常规等离子体技术不同的是，低温等离子体技术能够在较低的温度下实现等离子体的产生，一般要求气体温度低于室温并保持在几十到几百摄氏度之间。
低温等离子体技术由于其不产生高温、高压，不易产生副作用，因此被视为一种环保、高效、高品质的新兴技术。
二、低温等离子体技术的发展历程低温等离子体技术的研究可以追溯到上世纪80年代，当时电子学家发现，将电极电压调整到一定范围内后，可以在二氧化碳等气体中形成低温等离子体。
1989年，法国科学家特里斯坦•帕昂等人首次在一块厚度仅为数微米的工艺膜上形成了等离子体。
此后，国际上对低温等离子体技术的研究取得了很多重要进展，逐渐形成了一个完整的技术体系。
三、低温等离子体技术的应用领域1.材料加工低温等离子体技术在材料加工领域的应用逐渐被广泛接受，主要包括表面处理、微纳加工、涂层等方面。
其主要优点在于能够实现高效、高精度的表面加工，生产成本低，对环境无污染。
2.环境治理低温等离子体技术在污染治理方面也有广泛应用，尤其是在废气处理、水处理等领域。
通过低温等离子体的电化学反应和氧化还原反应等作用，能有效将废气中的有机物、重金属等有害物质转化为无害物质。
3.医疗保健低温等离子体技术在医疗领域也有着极大的应用前景，如利用低温等离子体技术制备纳米材料，可以有效治疗某些癌症；利用等离子体处理技术，对一些病菌进行灭菌、杀菌等工作也十分有效。
4.农业生产低温等离子体技术在农业生产领域也有着广阔的应用前景。
如利用低温等离子体技术制备的氮氧化合物，可以促进植物的生长和发育；用氧分子和水分子等物质组成的低温等离子体，可对农作物进行杀菌、抗虫等农业生产工作。
低温等离子体技术在废气净化中的应用
低温等离子体技术在废气净化中的应用废气是指各种工业生产过程中产生排放的气体，其中包括大量的有害气体。
如何控制和净化废气成为了一个亟待解决的问题。
传统的废气净化方法依靠化学氧化、吸附等方式处理，但这些方法存在着处理效率低、设备大、耗能高等缺点。
近年来，低温等离子体技术逐渐被人们所重视，该技术不仅可以有效净化废气，还可以降低环保成本，被广泛应用于环保行业。
一、低温等离子体技术的概述等离子体是由电离气体中带正电荷离子和带负电荷电子组成的气体。
根据等离子体的温度区别，可以将其分为高温等离子、室温等离子和低温等离子。
低温等离子体是处于室温下的等离子体，与传统的等离子体相比，低温等离子体具有成本低、消耗小、处理效率高、适应性强等优势。
低温等离子体技术是指将废气作为介质，通过高压电场、微波等方式将废气中的气体电离成等离子体，通过等离子体中产生的等离子体反应，使废气中的有害气体被分解和转化成无害气体，从而达到净化目的。
二、低温等离子体技术在废气净化中的应用近年来，低温等离子体技术在废气处理中得到了广泛的应用。
常见的废气净化技术包括有机废气净化、重金属废气净化、焊接废气净化等。
1. 有机废气净化有机废气是指加工或生产有机物质所产生的废气，常见的有机废气有苯、甲苯、二甲苯、苯酚等有机物，这些有机物对人体具有很大的危害。
低温等离子技术可以将有机废气中的有害物质分解成水和二氧化碳等无害物质，减少有机废气的排放和对环境的影响。
2. 重金属废气净化重金属废气常见的有铬、镍、铜、锌等元素，这些重金属对环境和人体健康产生很大的危害。
低温等离子技术可以将重金属离子还原为元素形态，在成为普通废物排放，或者在处理完重金属废气后，在引入水中进行沉降处理。
3. 焊接废气净化焊接废气是指焊接所产生的废气，常见的焊接废气有氮氧化物、氧气化合物、氟气等有害气体。
低温等离子技术可以将焊接废气中的有害气体分解，减少氮氧化物和氧气化合物的排放，同时又不会对环境和人体健康产生不良影响。
等离子体水处理技术 (I)
低温等离子体
等离子体 冷等离子体 如：极光、日光灯 热等离子体 如：电弧、碘钨灯
等离子体氧化机理
01
高能电子作用
03
紫外光分解作用
02
臭氧氧化作用
等离子体氧化机理
等离子体化学反应过程
低温等离子体废水处理技术是一种兼具高能电子辐射、臭氧氧化、紫外光分解等三种作用于一体的废水处理技术。 三种方法协同作用时，处理效果优于各方法单独作用。
固体 冰
00C
液体 水
1000C
气体 水汽
100000C
等离子体 电离气体
单击此处添加文本具体内容
宇宙中90％物质处于等离子体态
星云 极光 太阳表面 闪电
美国宇航局提供的照片-----南极上空的椭圆形极光
人造等离子体
日常生活中：日光灯、电弧、等离子体显示屏、臭氧发生器；
01
工业应用：等离子体刻蚀、镀膜、表面改性、喷涂、烧结、冶炼、加热、有害物处理；
焦化废水和垃圾渗滤液
实验对象：
将废水装入反应器中，经空心正电极送入压缩空气进行放电，总的持续时间为30分钟，当放电进行到20分钟时进行一次采样，然后放电结束时再次进行采样，最后将处理后水样的各种指标与原水的指标进行对比从而得出一些结论。
实验步骤：
实验结论
焦化废水
分析表明：
处理20分钟与处理30分钟水样的各项指标变化不大； 处理20分钟后各项指标的去除率：COD降低了62.2%，BOD降低了65.2%，PH值基本保持不变。
种珊
等离子体水处理技术
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主要内容
等离子体水处理技术 45页PPT文档
塘或灌溉
超等AOP技术→外排或灌
溉
80,000 ～ 120,000
80,000 ～ 120,000
500 ～3,000
300 ～ 1,000
1000 25,000以上
1000 1,500 ～ 2,000
3～7
5(沼气发电)
HRT（停留时间） 投资总成本(万元)
7天 1500 ～ 2000
5天 1,300
的运行成本较高。
等离子高级氧化(AOPs)污水预处理机
• 生活污水： 市政、大型酒店宾馆、 休闲旅游度假村的生活污水 处理及中水回用。
• 高浓度难生物降解工业废水： 如印染污水、电镀污水、造纸废水、化工污水、冶金 厂污水、石化污水、酒精制糖污水、淀粉厂污水、填 埋场垃圾渗滤液等。
• 医院污水消毒深度处理： 代替二级生化处理，代替二氧化氯、臭氧消毒。
• 微波放电的电离度高，气体具有更高的活化程度，因而能 在更低温度下获得和维持具有更高能量的等离子体，更适 合对温度敏感材料如有机薄膜的处理，但设备造价较高。
• 国内外现在已有许多利用微波放电的例子，如大连化学物 理研究所曾用微波放电来脱除一氧化氮。
高压脉冲放电等离子体
滑动弧放电等离子体
介质阻挡放电等离子体
甲基紫、苯酚和纺织品染料水溶液
辉光放电等离子体
苯、酚类水溶液（苯酚、硝基甲苯、1-萘胺、2，4二氯苯酚、苯、硝基苯、4-氯苯酚、苯酚、 甲苯酚、 邻苯二胺）；
染料模拟废水（茜素红、亮绿、甲基紫）
介质阻挡放电等离子体 苯、酚类水溶液（苯酚、氯苯酚、苯、甲苯、二甲
苯）；
染料模拟废水（靛蓝二磺酸钠、茜素红、酸性橙-7）
宇宙中90％物质处于等离子体态
等离子体技术在环境保护中的应用
等离子体技术在环境保护中的应用一、等离子体介绍等离子体是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的导电性流体。
整个体系呈电中性,具有与一般气体不同的性质,容易受磁场、电场的影响,称为物质第四态。
它为化学反应提供必须的能量粒子和活性物种,在化学工业、材料工业、电子工业、机械工业、国防工业、生物医学和环境保护等方面有着广泛的应用。
当气体分子以一定的方式在外部激励源的电场被加速获能时,能量高于气体原子的电离电势时,电子与原子间的非弹性碰撞将导致电离而产生离子电子,当气体的电离率足够大时,中性粒子的物理性质开始退居次要地位。
整个系统受带电粒子的支配,此时电离的气体即为等离子体。
等离子体的分类方法有很多,根据温度和内部的热力学平衡性,可将等离子体分为平衡态等离子体和非平衡态等离子体。
在热力学平衡等离子体内,电子温度与离子温度相同,属于一个处于热力学平衡的整体,体系温度非常高,因此又称为高温等离子体。
最典型的例子是电感耦合等离子体(ICP)。
此外,在较高电压下的火花放电和弧光放电也能获得此类等离子体。
非平衡态等离子体内部的电子温度远远高于离子温度(电子温度可高达104K,而离子温度一般只有300～500K)系统处于热力学非平衡态,其表观温度较低,所以被称为低温等离子体。
此类等离子体通常可通过气体放电得到。
常见的有辉光放电,射频放电和微波放电等。
二、等离子体在环境保护中的应用2.1等离子体技术在大气污染治理中的应用2.1.1原理利用电子加速器产生高能电子束辐照需要治理的废气，使其产生活性物质（如OH，HO，O），促进分子间的化学反应。
活性粒子和气体分子碰撞，打开气2，从而将污染物氧体分子键，同时产生大量OH，HO2等自由基和氧化性极强的O3化，达到净化空气的效果。
2.1.2应用大气中的主要污染物有：总悬浮颗粒、飘尘、硫氧化物、氮氧化物、硫化氢、氨、碳氧化物和挥发性有机物（VOCs）等。
它们分别来自于生活污染源、工业污染源和交通污染源。
低温等离子工作原理
低温等离子工作原理低温等离子技术是一种在低温条件下产生等离子体的技术，它在物理、化学、材料科学等领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍低温等离子工作原理，包括等离子体的生成、等离子体的性质和应用领域。
一、等离子体的生成低温等离子体是在低温条件下产生的电离气体，其主要成分是电子、离子和中性粒子。
低温等离子体的生成通常需要外加能量，常见的激发方式包括电场激发、磁场激发和光激发。
1. 电场激发电场激发是通过施加电场来激发气体分子，使其电离和激发。
通常使用电极产生电场，气体通过电极间的空间时，电子会受到电场的作用而被加速，与气体分子碰撞后发生电离和激发。
这种方式产生的低温等离子体被称为电弧等离子体。
2. 磁场激发磁场激发是通过施加磁场来激发气体分子，使其电离和激发。
磁场可以改变气体分子的运动轨迹，使其与其他分子碰撞的概率增加，从而增加电离和激发的几率。
这种方式产生的低温等离子体被称为磁控溅射等离子体。
3. 光激发光激发是通过激光或其他光源来激发气体分子，使其电离和激发。
光激发通常需要选择适当的波长和能量的光源，以使气体分子吸收光能并发生电离和激发。
这种方式产生的低温等离子体被称为激光等离子体。
二、等离子体的性质低温等离子体具有一系列特殊的性质，这些性质使其在科学研究和工业应用中发挥着重要的作用。
1. 密度和温度低温等离子体的密度通常较低，约为10^14-10^18个/cm^3。
温度通常在室温以下，一般为几十到几百摄氏度。
这种低密度和低温的特性使得低温等离子体对材料的热损伤较小，适用于一些对温度敏感的材料。
2. 反应性低温等离子体具有较高的反应性，可以与气体、液体和固体发生化学反应。
等离子体中的电子和离子能够提供能量和活性基团，促进化学反应的进行。
这种反应性使得低温等离子体在材料表面处理、气体清洁和材料合成等方面有着广泛的应用。
3. 电磁特性低温等离子体对电磁场具有较强的响应能力，可以被外加电场和磁场操控。
这种特性使得低温等离子体在等离子体显示、等离子体加速器和磁约束聚变等领域有着重要的应用。
低温等离子体处理废液技术_吴向阳
化 工 环 保 2002年4月EN VIRO NMENTAL PROTECT ION OF CHEMICAL INDUSTRY第22卷第2期环保新技术低温等离子体处理废液技术吴向阳,仰榴青,储金宇,陈钧(江苏大学化学化工学院,江苏镇江212013)[摘要]低温等离子体技术包括热等离子体技术和冷等离子体技术。
该技术处理废液具有范围广、快速、高效、无二次污染等优点,尤其对难降解有毒废液的处理,其先进性和优越性更为突出,被认为是21世纪环境污染物处理领域中最有发展前途的新技术之一。
综述了低温等离子体处理废液技术的研究和应用进展,重点分析了冷等离子体技术处理难降解有机废液的作用机理,探讨了两种技术现存的主要问题,并指出了今后需要研究的方向。
[关键词]等离子体;低温等离子体;废液处理[中图分类号]X703 [文献标识码]A [文章编号]1006-1878(2002)02-0111-04 就废液处理而言,常规的处理技术有物理处理、化学处理和生物处理,但它们对难降解有毒废液的处理效果不佳。
低温等离子体处理废液技术是近年来引起人们极大关注的一项新技术,它对污染物兼具物理作用、化学作用和生物作用,具有处理范围广、快速、高效、无二次污染等特点,特别是用于难降解有毒废液的处理,例如多氯联苯(PCB)、农药六六六、DDT、制药、印染以及生物技术、医院等行业的有毒废液,与常规处理方法相比,其效果和优越性更为突出。
本文综述了低温等离子体处理废液技术的研究和应用进展,分析了其作用机理,并对现存的主要问题和今后需要研究的方向进行了探讨。
1 低温等离子体的分类、特点及产生方法 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。
低温等离子原理与应用
低温等离子体技术在环境工程中的应用：低温等离子体技术在废气处理中的应用随着工业经济的发展，石油、制药、油漆、印刷和涂料等行业产生的挥发性有机废气也日渐增多,这些废气不仅会在大气中停留较长的时间，还会扩散和漂移到较远的地方，给环境带来严重的污染，这些废气吸入＊*＊，直接对**＊的健康产生极大的危害；另外工业烟气的无控制排放使全球性的大气环境日益恶化,酸雨（主要来源于工业排放的硫氧化物和氮氧化物) 的危害引起了各国的重视.由于大气受污染而酸化，导致了生态环境的破坏，重大灾难频繁发生，给人类造成了巨大损失.因此选择一种经济、可行性强的处理方法势在必行.降解挥发性有机污染物（VOCs）传统的处理方法如吸收、吸附、冷凝和燃烧等，对于低浓度的VOCs很难实现,而光催化降解VOCs又存在催化剂容易失活的问题，利用低温等离子体处理VOCs可以不受上述条件的限制,具有潜在的优势.但由于等离子体是一门包含放电物理学、放电化学、化学反应工程学及真空技术等基础学科之上的交叉学科。
因此，目前能成熟的掌握该技术的单位非常的少。
大部分宣传采用低温等离子技术处理废气的宣传都不是真正意义上的低温等离子废气处理技术。
是否是低温等离子体处理技术的简单判断方法:现在，各传媒上宣传低温等离子废气处理的产品和技术很多，可这些产品的宣传大部分都是在炒低温等离子体概念。
如何判断是否是真正意义上的低温等离子体技术？可以用下面两个简单的规则来判断，即使你不懂低温等离子体技术也能判断出是真是假。
（1）在废气处理的通道上必须充满了低温等离子体.这条规则判断很简单，只要用眼睛观察一下处理通道是否充满紫蓝色的放电就可以直观的了解是否是低温等离子体了（需要注意的是不要将各种颜色的灯光当作电离子体放电）.如果在废气处理的通道上只零星的分布若干的放电点或线，则处理的效果是非常有限的，因为，大部分的(VOCs)气体没有进过低温等离子体处理区域。
（2) 低温等离子体处理系统必须要有一定的放电处理功率。
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低温等离子体处理污水的技术与应用
目前，城市化进程加速，城市污水处理成为一个重要的环境问题。
传统的污水处理方法往往存在诸多问题，如处理时间长、效
果不佳等，而低温等离子体处理污水成为一种新型的污水处理技术。
本文将介绍低温等离子体处理污水的技术原理、优势及其应用。
一、低温等离子体处理污水技术原理
低温等离子体处理污水，是一种先进的氧化技术。
该技术主要
是通过产生等离子体来降解污水中的有机物和氨氮等有害物质，
从而达到净化污水的效果。
在低温等离子体处理污水中，等离子
体通常包括氮和氧等原子的激发态和离子态，并且温度很低（在
常温下），因此被称为低温等离子体。
低温等离子体处理污水的主要反应为氧化反应，即等离子体通
过氧化污水中有机物，将其转化为二氧化碳和水等不含有害物质。
同时，氮氧化为硝酸盐，其中部分也将氨氮等有害物质转化为无
害物质。
在低温等离子体处理污水的过程中，还会产生一些自由
基和有害物质，但这些物质会在反应后很快被转化为无害物质，
因此对环境影响非常小。
二、低温等离子体处理污水技术优势
1. 安全环保：低温等离子体处理污水过程中，不需要添加任何
化学药剂，也不需要投加其他物质，因此对环境污染极小，非常
安全环保。
2. 处理效果好：低温等离子体处理污水的技术能够将我国主要
水质指标CODcr、NH4+-N、TP去除率分别达到98%、85%、80%以上。
3. 适用范围广：低温等离子体处理污水的技术适用于各种污水
处理，如城市生活污水、农村污水、工业污水等。
4. 维护成本低：低温等离子体处理污水的设备维护成本低，设
备运行维护成本大约在传统处理工艺的1/3左右。
三、低温等离子体处理污水技术应用
低温等离子体处理污水技术具有实用性，目前已经广泛应用于
污水处理领域。
其中，主要应用于以下方面：
1. 市政污水处理：低温等离子体处理污水技术适用于城市废水
处理，效果好，成本低，便于运维，因此在城市污水处理中应用
较为广泛。
2. 工业废水处理：工业废水中污染物种类繁多，有机物质含量
较高，传统的污水处理技术效果不佳。
低温等离子体处理污水的
技术在此方面应用也趋于成熟。
3. 农村污水处理：近年来，随着农村环境整治的进一步加强，
农村污水处理成为一个重要问题。
低温等离子体处理污水技术在
农村污水处理中也逐渐得到了应用。
四、低温等离子体处理污水技术发展前景
低温等离子体处理污水技术在国内已经逐渐得到了发展和应用。
未来，随着环保意识的逐渐加强和城市化进程的加速，污水处理
成为国内的一个重要问题。
因此，低温等离子体处理污水技术的
发展前景非常广阔。
总之，低温等离子体处理污水成为污水处理技术的一种先进技术，它在处理污水过程中更加安全、环保、维护成本低，因此成
为当前污水处理领域越来越受欢迎的一种技术。