一、等离子体火炬处理固体废物的工作原理

    （一）等离子体的概念

    等离子体是物质存在的第四态，它是气体电离后形成的，是由电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体，它具有宏观尺度内的电中性与高导电性。等离子体是极活泼的反应性物种，使通常条件下难以进行或速度很慢的反应变得快速，尤其有利于难消解污染物的处理。

    在人工生成等离子体的方法中，气体放电法比加热的办法更加简便高效，诸如荧光灯、霓虹灯、电弧焊、电晕放电等等。

    （二）等离子体的分类

    按粒子的温度等离子体可分为两大类，热平衡等离子体(或热等离子体) 与非热平衡等离子体(或冷等离子体)。

    冷等离子体的特征是它的能量密度较低，重粒子温度接近室温而电子温度却很高，电子与离子有很高的反应活性。相对地，热等离子体的能量密度很高，重粒子温度与电子温度相近，通常为10000K 至20000K 的数量级，各种粒子的反应活性都很高，本文后面所提到的等离子体如未特别说明即指热等离子体。

    （三）等离子体的产生方法

    热等离子体的产生方法，它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。下面介绍微波等离子体炬(microwave plasma torch)：

    微波等离子体炬（MPT）是一种开放结构的等离子体源，是由金钦汉等于1985年首先提出来，目前实验室常用的微波源是2.45GHz，MPT炬管是一个直接耦合的同轴波导微波谐振腔，腔内存在着固定的电场和磁场分布，而这种特定的能量分布维持了等离子体放电，将一段同轴线一端短路，另一端开路，就构成了同轴谐振腔。MPT炬管的内管和中管是相连通的终端短路活塞的存在使其成为一个同轴微波谐振腔，同轴谐振腔有三种耦合方式：直接耦合，电容耦合和电感耦合。

    直接耦合又称为电导耦合，其方法是在同轴腔外导体上开孔，将同轴传输线（天线）的内导体直接连接导同轴腔的内导体上，MPT炬管就是采用的这种方式。当炬管顶端到调谐活塞端面的距离是λ/4的奇数倍时（一般为3λ/4），顶端的电场为最强，就可在顶端形成和维持等离子体。图4是电子科技大学高能所的微波等离子体火炬系统，微波的工作频率为2.45GHz，磁控管产生的微波通过波导系统、三端调配和短路活塞耦合到同轴传输线（天线），并在离内管端口几厘米的地方形成特定的电磁场分布，从而使空气等工作气体电离形成等离子体火炬，图中的等离子体火炬的火焰长度只要几厘米，它的主要应用是金刚石薄膜、材料的表面改性、化学分析、纳米材料制备、废物处理等。

    微波等离子体的参数：

    工作频率：2450±50MHz

    输出功率：1.0－2.0kW

    工作范围：100 Torr 至大气压

    波导接口：BJ-26

    微波等离子体炬设备组成：

    磁控管提供能源

    微波能从波导谐振腔引出微波传输系统喷嘴

    微波等离子体火炬作为处理医疗垃圾系统可行性还值得进一步研究，因为它不仅可以利用等离子体火炬冲击、分解垃圾，还可以利用微波高效的热作用进行医疗垃圾的热解，达到高效的废物处理。

    二、等离子体技术在环境污染物处理上的应用

    （一）等离子体技术处理废物的特点

    利用大功率等离子体处理危险有害的废弃物和一般的焚烧方式大不一样，等离子体火炬的中心温度可高达摄氏2～3万度，火炬边缘温度也可达到3千度左右。当高温高压的等离子体去冲击被处理的对象时，被处理物的分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质，甚至能变为可再利用的资源。因此等离子体废物处理是一个废料分解和再重组过程，它可将有毒有害的有机、无机废物转成有价值的产品。等离子体高温分解特性是：第一，温度越高产生的分子的分子量越小；且C/H比越高，炭沉积为烟灰；第二，高温分解的许多产物的化学反应随温度降低而降低。炭，氢，氯在300○C左右容易形成致癌物质：二氧(杂)芑，呋喃等，由于等离子体在处理废物时温度高，不易形成致癌物质，所以可以达到“零排放”。

    等离子体分解有机废物可得到氢气及一氧化碳，并可通过一个附属设备提取。它们可以用作化学原料去生产其它产品，如聚合物或其他化学产品。氢气是十分有价值的商业气体，可应用在多种制造日用品的工艺中，例如：氨及塑料、药物、维生素、食油等。它亦可为燃料电池提供能量。燃料电池被广泛认为是未来解决污染问题的洁净能源。从无机废物中得到的可再用的产品包括可用于冶金工业的合成金属，可用于建筑及研磨材料的玻璃状的硅石。

标签：

相关文章： 智能时代的“智者”ChatGPT如何革新我们的生活与工作  百度SEO关键词快速上位法  SEO优化，快速提升企业排名  2020荆楚抗洪记  土壤污染修复技术与费用计算  爬虫可以爬付费内容吗？揭秘数据抓取背后的伦理与技术挑战  数字营销SEO：企业网络营销制胜法宝  高效作文助手，轻松应对挑战！  网络运营新策略，创新高效赢未来  优化关键词排名策略平台  石家庄抖音SEO怎么做更有效？  淘宝店铺标志尺寸是多少？如何制作？  班优大师，咨询热线：400-xxx-xxxx → 班级优化，400热线速达！  上海营销策划，首选行业翘楚  99大聚惠促销活动何时开启？优惠有哪些？  地板保养需要留意的14个小细节  百度最新版，一键速下！  网络营销公司实力榜，一榜定乾坤  SEO关键词刷洗神器  OC创作关键词：创意世界，定义你的独特角色  百度推广，一键登录官网  “校园饮品新潮流，创意营销赢未来”  筛选70-80数，新列表生成  Steam交易链接快速上手指南  南昌SEO全网推广专家  时尚品牌，一触即达！  营销体系：产品、渠道、推广、服务、反馈  单页SEO优化：一站式提升网站排名的秘诀  AI赋能，未来内容速产新纪元  语文提升，一招制胜！  株洲宏达物业管理有限责任公司  高效SEO优化，快速提升网站曝光！  京城SEO精优化  线上引流新渠道，精准触达用户心  SEO秘籍：快速提升网站曝光与转化  天猫女装前十名店铺是哪些？哪家最热门？  厦门打造创新网站软件平台  SEO自学可行，掌握核心技巧！  淘宝登录入口在哪？注册步骤详解？  成都SEO神器，高效优化利器  淘宝推广新招式，轻松吸粉涨销量  专业关键词推广：打开精准流量的大门，让您的品牌脱颖而出  全新搜索，一触即达  网速快，营销更精彩！  酒店客房清洁与保养成功之道：注重细节  教育SEO，精准引流秘籍  清洁卫生服务的内容  实现环保与经济双赢的切人点是清洁生产与技术创新  高效网站，快速上线，一站式服务  南京SEO优化，高效建站专家