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 。

2

　等离子体处理固体废弃物

2. 1　等离子体处理固体废弃物的原理

等离子体技术应用于污染治理的研究开始于 20世纪 50年代 ,由于等离子体中的电子

具有较宽的能量分布 ,电子能量高 ,可与原子 、

分子碰撞 ,产生各种粒子 ,从而进行热化学较

困难甚至不可能进行的化学反应

[ 1 ]

。等离子体技术的应用因其特点而异 ,高温等离子体是

应用等离子体的物理特性 ,其研究的目的是利用高温下氘氚核聚变反应解决未来的能源问
题 。在目前的实验研究和所期望的商业运行之间仍存在各种极富挑战性物理及工程技术障

碍 。而低温等离子体是利用其中的高能电子 (0～10 eV )参与形成的物理化学反应过程 ,通
过这些物理化学过程可以完成许多普通气体及高温等离子体难以解决的问题 。

从化学角度看 ,等离子体空间富集的离子 、

电子 、

激发态的原子 、

分子及自由基 ,是极活

泼的反应物种 。譬如 ,氢等离子体中富集了高活性的原子氢 。同样的 ,氧气 、

水和有机物之

类 ,也都可以形成各自的等离子体 ,产生相应的高活性物种 。低温等离子体中重要的单元过
程大致如表 1

[ 2 ]

:

表

1

　低温等离子体中重要的单元过程

Table 1

　

The m ajor p rocess of p lasm a at low temperature

基元过程

主要类型

过程 、

结果

电离

结合电离 、

潘宁电离 、

间接电离 、

光电离 、

电子附着

产生离子和电子

分子离解

e + A

m

→

A

m

+ B

n - 1

+ B + e

产生化学活性的自由基

激发

A + e

→

A

3

+ e

提高化学活性

离子分子反应

积聚 、

离子原子交换 、

置换

产生新的反应粒子或物质

辐射

A + e

→

A

3

+ e (

碰撞辐射

)

A

+

+ e

→

A + h

γ

(

复合辐射

)

产生分立 、

连续光谱辐射

　　以上过程可以看出 ,系统首先电离产生离子和电子 ,通过激发或电离将能量转移到分子

或原子中去 ,那些获得能量的分子或原子被激发 ,同时部分分子或原子被激发 ,从而成为活
性基团 。然后这些活性基团与分子 、

原子 、

活性基团之间相互积聚 、

交换 、

置换后成为稳定的

反应离子和产物 。

2. 2　等离子体技术处理固体废弃物系统的一般组成

等离子体处理系统主要有进料系统 、

等离子体处理室 、

熔化产物处理系统 、

电极驱动及

冷却密封系统组成 。固体废物通过进料系统进入等离子体处理室 ,有机物被分解气化 ,无机
物则被熔化成玻璃体硅酸盐及金属产物 ,气化产物主要是合成气 ( CO、H

2

、CH

4

)和少量的

HF、

HC l等酸气

[ 10 ]

。熔化产物被收集到处理器中被冷却为固态 ,金属可回收 ,熔化的玻璃体

可用来生产陶瓷化抗渗耐用的玻璃制品 ,合成气通过过滤器去除烟尘和酸气后排向大气 。

2. 3　处理流程

[ 3 ]

工艺流程见图 1。

9

2

1

第

26

卷 　第

2

期 　　　　　　林小英等

:

等离子体技术在固体废弃物处理中的应用