水體中除含有無機(jī)污染物外，更含有大量的有機(jī)污染物，它們以毒性和使水中溶解氧減少的形式對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，危害人體健康。特定有機(jī)污染物是指那些毒性大、積累性強(qiáng)、難降解、被列為優(yōu)先污染物的有機(jī)化合物，其品種多、含量低。下面介紹幾種這類物質(zhì)。有機(jī)污染物是以碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有機(jī)物質(zhì)及某些其他可生物降解的人工合成有機(jī)物質(zhì)為組成的污染物?？煞譃樘烊挥袡C(jī)污染物和人工合成有機(jī)污染物兩大類。
等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。當(dāng)外加電壓達(dá)到擊穿電壓時(shí)，氣體分子被電離，產(chǎn)生包括電子、離子、原子和原子團(tuán)在內(nèi)的混合體。
近期，中科院合肥研究院智能機(jī)械所黃青研究員課題組選用氦氣、氬氣、氧氣、空氣和氮?dú)獾任宸N氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在惰性氣體、氧氣和空氣條件下，等離子體放電對PCB77的降解效果顯著。該研究對利用低溫等離子體技術(shù)降解多氯聯(lián)苯提供了理論支持，為持久性有機(jī)污染物的治理提供新的思路和方法。本項(xiàng)研究進(jìn)一步拓寬了低溫等離子體技術(shù)在環(huán)境污染物去除領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。
利用低溫等離子體技術(shù)在環(huán)保方面開發(fā)出了“低溫等離子體有機(jī)廢氣凈化設(shè)備”、“低溫等離子體廢水凈化設(shè)備”及“低溫等離子體汽車尾氣凈化技術(shù)”。低溫等離子體技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)、聚合物薄膜、材料防腐蝕、等離子體電子學(xué)、等離子體合成、等離子體冶金、等離子體煤化工、等離子體三廢處理等領(lǐng)域的潛在市場每年將達(dá)一千幾百億美元。
低溫等離子體技術(shù)
低溫等離子體是一種新興的高級氧化技術(shù),具有工藝靈活、操作簡便的特點(diǎn)。對于目前污染物難降解、體系復(fù)雜以及環(huán)境污染事故突發(fā)的特點(diǎn),研究低溫等離子體環(huán)境污染控制技術(shù)就顯得不可或缺，低溫等離子體中輝光放電(GDP)和介質(zhì)阻擋放電(DBD)用于降解水體、土壤中污染物是空氣強(qiáng)力殺菌凈化除臭技術(shù)， 低溫等離子體技術(shù)是一個(gè)集物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和環(huán)境科學(xué)于一體的交叉綜合性技術(shù)。該技術(shù)顯著特點(diǎn)是對污染物兼具物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)，且有能耗低、效率高、無二次污染等明顯優(yōu)點(diǎn)。低溫等離子體的凈化作用還具備顯著的生物效應(yīng)。發(fā)生的靜電作用在各種細(xì)菌、病毒等微生物表面產(chǎn)生的電能剪切力大于細(xì)胞膜表面張力，使細(xì)胞膜遭到破壞，導(dǎo)致微生物死亡。因此低溫等離子體除臭技術(shù)具有優(yōu)秀的消毒殺菌之功效。
其凈化作用機(jī)理包含兩個(gè)方面：一是在產(chǎn)生等離子體的過程中，高頻放電所產(chǎn)生的瞬間高能足夠打開一些有害氣體分子內(nèi)的化學(xué)鍵，使之分解為單質(zhì)原子或無害分子;二是等離子體中包含大量的高能電子、正負(fù)離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有強(qiáng)氧化性的自由基，這些活性粒子和部分臭氣分子碰撞結(jié)合，在電場作用下，使臭氣分子處于激發(fā)態(tài)。當(dāng)臭氣分子獲得的能量大于其分子鍵能的結(jié)合能時(shí)，臭氣分子的化學(xué)鍵斷裂，直接分解成單質(zhì)原子或由單一原子構(gòu)成得無害氣體分子。同時(shí)產(chǎn)生的大量·OH、·HO2、·O等活性自由基和氧化性極強(qiáng)的O3，與有害氣體分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成無害產(chǎn)物。低溫等離子體技術(shù)不僅可以凈化空氣，同時(shí)還可以消毒殺菌，從而使空氣維持在自然、清新的狀態(tài)。這是其他任何技術(shù)方法所無法比擬的。
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