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等离子体可以按温度分为高温等离子体和低温等离子体两大类。当温度高达10[sup]6[/sup]-10[sup]8[/sup]K时,所有气体的原子和分子完全离解和电离,称为高温等离子体;当温度低于10[sup]5[/sup]K时,气体部分电离,称为低温等离子体。在实际应用中又把低温等离子体分为热等离子体和冷等离子体。当气体压力在1.013X10[sup]5[/sup]帕(相当1大气压)左右,粒子密度较大,电子浓度高,平均自由程小,电子和重粒子之间碰撞频繁,电子从电场获得动能很快传递给重粒子,这样各种粒子(电子、正离子、原子、分子)的热运动能趋于相近,整个气体接进或达到热力学平衡状态,此时气体温度和电子温度基本相等,温度约为数千度到数万度,这种等离子体称为热等离子体。例如直流等离子体喷焰(DCP)和电感耦合等离子体炬(ICP)等都是热等离子体,如果放电气体压力较低,电子浓度较小,则电子和重粒子碰撞机会就少,电子从电场获得的动能不易与重粒子产生交换,它们之间动能相差较大电子平均动能可达几十电子伏,而气体温度较低,这样的等离子体处于非热力学平衡体系,叫做冷等离子体,例如格里姆辉光放电、空心阴极灯放电等。
电感耦合高频等离子(ICP)光源 等离子体是一种由自由电子、离子、中性原子与分子所组成的在总体上呈中性的气体,利用电感耦合高频等离子体(ICP)作为原子发射光谱的激发光源始于本世纪60年代。 ICP装置由高频发生器和感应圈、炬管和供气系统、试样引入系统三部分组成。高频发生器的作用是产生高频磁场以供给等离子体能量。应用最广泛的是利用石英晶体压电效应产生高频振荡的他激式高频发生器,其频率和功率输出稳定性高。频率多为27-50 MHz,最大输出功率通常是2-4kW。 感应线圈一般以圆铜管或方铜管绕成的2-5匝水冷线圈。 等离子炬管由三层同心石英管组成。外管通冷却气Ar的目的是使等离子体离开外层石英管内壁,以避免它烧毁石英管。采用切向进气,其目的是利用离心作用在炬管中心产生低气压通道,以利于进样。中层石英管出口做成喇叭形,通入Ar气维持等离子体的作用,有时也可以不通Ar气。内层石英管内径约为1-2mm,载气载带试样气溶胶由内管注入等离子体内。试样气溶胶由气动雾化器或超声雾化器产生。用Ar做工作气的优点是,Ar为单原子惰性气体,不与试样组分形成难解离的稳定化合物,也不会象分子那样因解离而消耗能量,有良好的激发性能,本身的光谱简单。 当有高频电流通过线圈时,产生轴向磁场,这时若用高频点火装置产生火花,形成的载流子(离子与电子)在电磁场作用下,与原子碰撞并使之电离,形成更多的载流子,当载流子多到足以使气体有足够的导电率时,在垂直于磁场方向的截面上就会感生出流经闭合圆形路径的涡流,强大的电流产生高热又将气体加热,瞬间使气体形成最高温度可达10000K的稳定的等离子炬。感应线圈将能量耦合给等离子体,并维持等离子炬。当载气载带试样气溶胶通过等离子体时,被后者加热至6000-7000K,并被原子化和激发产生发射光谱。
目前,我国对废气处理的重视程度越来越高,越来越多的企业投资于等离子废气处理设备。 等离子废气处理设备工业尾气的放电等离子体处理因其自身的特点受到企业的青睐。 下面介绍了一种等离子体废气处理设备的放电等离子体处理方法。 等离子废气处理设备 等离子废气处理设备的放电等离子体处理方法是通过高压放电获得非热平衡等离子体; 产生大量的由电子产生的O、OH、N基活性粒子,破坏C-H、C-C等化学键,引起置换反应。 尾气分子中H、Cl、F等的作用,然后产生CO_2和H_2,即工业废气经排放处理以后不再对人的健康有害。 等离子废气处理设备是目前处理有害气体的有效方法之一。 世界对协同催化剂和反应器进行了大量的研究工作。 在等离子体中添加催化剂,可以提高污染物的去除效率,大大降低能耗和副产物。 世界上对这种协同催化剂的研究主要集中在金属氧化物和二氧化钛催化体系。 利用等离子体和催化反应的协同作用,提高有机废气的净化率,使能耗降低是成功的。