等离子体技术在固体废弃物处理中的应用

林小英

(

福建工程学院环境与设备工程系　福建福州　

350007)

摘　要 　简要介绍等离子体的相关概念及其处理污染物的工作原理 ,阐述等离子体技术在

固体废弃物治理方面的应用研究概况 ,并对等离子体在固体废弃物治理中的应用作了市场前景

分析 ,说明该技术在固体废弃物治理中具有一定的应用前景。

关键词 　等离子体　固体废弃物　处理

中图分类号 :X705 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :1672 - 9064 (2005) 01 - 0046 - 03

　　随着环境污染的日益严重 ,传统的废弃物处理技

术已不能适应污染治理的需要 ,研究开发费用低、

处

理彻底、

无二次污染的新型固体废弃物处理技术成为

环境保护领域一个急待解决的重要课题。在环境污
染的治理研究中 ,已经涌现出许多高新技术 ,如超声
波、

超临界流体、

等离子体、

中空纤维膜分离技术、

反

渗透技术、

光化学氧化技术等。其中 ,等离子体具有

高效率、

低能耗、

安全、

无二次污染的特点 ,为固体废

弃物的无害化 ,减量化、

资源化处理开拓了一个新途

径。

　基本概念

等离子体 (plasma) 这个术语是由美国科学家

Langmuir 于 1929 年在研究低气压下汞蒸汽中放电现

象时提出的。所谓等离子体就是离子化呈电中性的

气体 ,是物质固、

液、

气 3 种存在状态之外的第四种形

态 ,又称为第四态。它由大量的正负带电粒子和电中
性的粒子组成 ,粒子的能量一般为几个到几十电子伏
特 ,大于聚合材料的结合能 ,因此可以将固体废弃物
中的分子彻底分解 ,再重新组合 ,这时有害物质被分
解 ,重金属被分离开来 ,其余部分被熔融后固化成玻
璃体。

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。其
产生方法包括大气压下电极间的交流 (AC) 与直流

(DC) 放电、

常压电感耦合等离子体、

常压微波放电等。

最典型的例子是电感耦合等离子体 ( ICP) 。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 10

K ,而离子温度一般只有 300～500 K) ,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。要产生能够长时间稳定连续的稠

密低温等离子体流 ,必须设计和采用等离子炬或等离
子体发生器 (即等离子喷枪) 。目前 ,等离子体领域内
有工业价值的连续的等离子体流的产生方法主要有 3
类 :采用电弧等离子炬、

采用高频等离子炬及采用等

离子体发生装置。前两种方法是焦耳加热法 ,后一种
是化学加热法。

近几年来 ,等离子体技术在能源、

信息、

材料、

化

工、

物理医学、

军工、

航天等领域中大量应用 ,同时 ,国

外许多研究机构不断将等离子体技术应用在环境工
程中。目前 ,等离子体技术处理废水、

废气及固体废

弃物的研究已经取得了一定进展。在环境监测中电
感耦合等离子体原子发射光谱法和质谱法已广泛应
用于生态环境监测体系中 (包括大气、

水、

土壤等) 微

量元素的测定。在大气污染治理中主要应用于烟气
净化、

脱硫、

脱硝等方面。在水污染治理中主要应用

于高浓度有机废液、

垃圾渗滤液等废水的治理。在固

体废物处理方面 ,等离子体技术逐渐取代传统的焚烧
法应用于城市固体废弃物及生物武器、

化学武器、

化

学毒品等特种固体废物的处理。1997 年 ,美国开始采
用等离子体废物处理系统处理军方废弃武器 ,1999 年
初 ,美国、

欧盟、

日本等逐渐关闭焚化炉后开始转向等

离子废物处理系统 ,目前 ,瑞典、

美国、

德国、

日本等国

已建立了一定规模的城市固体废物的等离子体处理
厂。

作者简介

林小英

(1974

～

) ,

女

福建上杭人

毕业于西安工程科技学院环境工程专业

福州大学硕士研究生、

福建工程学院

教师

主要从事污染控制与资源再生利用研究。

环保技术

能

源

与

环

境

ISSN1672 - 9064

CN35 - 1272/ aTK

2005 年第 1 期