大氣常壓等離子清洗機工作原理及清洗原理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-04-11

等離子體是指被電離的氣體，它與固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)物質(zhì)比較有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，常被稱為物質(zhì)的第四態(tài)。由于等離子體中存在大量電子、正離子、自由基、亞穩(wěn)態(tài)的分子和原子等，當(dāng)?shù)入x子體與被清洗物質(zhì)表面相互接觸時，會產(chǎn)生物理刻蝕、化學(xué)分解等物理和化學(xué)過程，從而分解或清除污染物。

大氣常壓等離子清洗機結(jié)構(gòu)組成：

大氣常壓等離子清洗機，包括高頻電源、供氣源、電極、等離子體放電區(qū)間和噴口等，如圖1所示。

圖一 大氣等離子清洗機結(jié)構(gòu)簡圖

大氣常壓等離子清洗機工作原理：

等離子體噴槍是由一個圓柱體的金屬射頻電極和圓簡狀的金屬地電極構(gòu)成，在圓柱體電極和圓簡地電極之間有一個圓簡狀的放電縫隙，在電極的--端用絕緣材料密封，另一端設(shè)有一個噴口，當(dāng)工作氣體通過該電極之間的縫隙時被擊穿電離形成等離子體，在氣體壓力推動下，從噴口向外噴出。從噴口向外噴出的等離子體束流的長度取決于放電功率和進(jìn)氣量。供氣源可以根據(jù)被清洗污染物的特點進(jìn)行選擇。

大氣常壓等離子清洗機清洗原理：

由于在等離子體噴槍的噴口處包含有大量電子、離子、自由基和亞穩(wěn)態(tài)的分子和原子，當(dāng)該等離子體束流成分與被清洗的物質(zhì)接觸時，會發(fā)生干化學(xué)反應(yīng)，從而清洗掉污染物。圖2是氫等離子體和氧等離子體分別清洗氧化物和有機物的干化學(xué)過程。氫等離子體與氧化物作用，把氧化物分解成水氧等離子體與有機物作用，把有機物分解為CO2。兩個清洗過程所生成產(chǎn)物是H20和CO2，無任何液體廢物排放，不存在二次污染。

圖2 干化學(xué)清洗過程示意圖
(a)干化學(xué)氧化物清洗工藝; (b)干化學(xué)有機物清洗工藝

等離子清洗過程

從反應(yīng)機理來看，清洗過程包括:(1)無機氣體被激發(fā)到等離子態(tài);(2)氣相物質(zhì)被吸附在固體表面;(3)被吸附基團(tuán)與固體表面分子反應(yīng)生成了產(chǎn)物分子;(4)產(chǎn)物分子解析形成氣相;(5)反應(yīng)殘余物脫離表面。

從反應(yīng)方式來看，清洗過程包括化學(xué)反應(yīng)與物理反應(yīng)兩種清洗過程。

(1) 化學(xué)過程:在化學(xué)等離子體過程中，自由激進(jìn)分子與待清洗物表面的元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)產(chǎn)物是非常小的易揮發(fā)分子，可以用真空泵抽出。在有機物清洗應(yīng)用中，主要的副產(chǎn)物包括H20、C0和CO2。有機物(C,H,O)+0-→H20+CO2+CO以化學(xué)反應(yīng)為主的等離子體清洗，清洗速度快、選擇性好、對去除有機污染物最為有效，缺點是會在表面產(chǎn)生氧化。典型的是采用氧氣等離子體。

(2) 物理過程:物理過程中，原子和離子以高能量、高速度轟擊待清洗物表面，使分子分解，通過真空泵抽出。在清洗過程中，為使原子和離子達(dá)到最大的速度需要高能量和低壓力。以物理反應(yīng)為主的等離子體清洗，本身不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，清洗表面不留下任何氧化物，缺點是會對表面產(chǎn)生損害，會有很大的熱效應(yīng)。典型的是氫氣等離子體清洗。

以上就是關(guān)于大氣常壓等離子清洗機的工作原理及其清洗原理介紹，從應(yīng)用的角度來看，大氣常壓等離子清洗機具有很多優(yōu)點，由于等離子體在大氣壓開放環(huán)境條件下產(chǎn)生和應(yīng)用，因此，一方面，等離子體自身的產(chǎn)生和維持系統(tǒng)變得簡單、設(shè)備的制造和維護(hù)成本大大降低，等離子體源具有更好的移動性，材料處理工藝過程易于實現(xiàn)自動化，操作方便、效率高。