高压脉冲放电等离子体技术在水污染治理中的研究进展
[摘要]高压脉冲放电等离子体技术在水污染治理中的研究经过20多年的时间取得了一定的成果。作者从该技 术的反应原理、在水处理中的效能研究、生产应用的可行性分析和存在的问题与发展几个方面对其作了系统、全面 的分析和总结。
[关键词]高压脉冲电场；等离子体；水污染治理
等离子体具有化学反应性，是不同于固、液、气 三种物质存在状态的第4种物质存在状态。一般认 为等离子体是由电子、正负离子、激发态的原子、分 子以及自由基等粒子组成[1]。等离子体的分类方法 很多，按温度的不同可将等离子体划分为平衡态等 离子体和非平衡态等离子体 ]。非平衡态等离子体是 指体系中电子的温度(高达万K以上)远高于体系中 其他粒子温度的等离子体，但其整个体系的表观温 度却很低，故又称之为低温等离子体。高压脉冲放电 法能产生等离子体，自1987年J．S．Clements等0 首 次将这种方法应用于水处理后，引起了研究者们的 普遍关注，并对其进行了深入、系统的研究。
1 反应原理
利用高压脉冲电源在水中或空气中放电可得到 低温等离子体，同时伴随有物理效应和化学效应[4]。 在两电极之间施加脉冲高压，可形成强电场，电极之 间会产生高能电子(5～20 ev)。这些高能电子携带放 电电场的能量，高速同放电介质发生非弹性碰撞，将 能量转化为基态分子的内能，产生激发、离解和电离 等一系列复杂的物理化学反应，形成低温等离子体 (·OH、·H、·0、O2、HO2·、H202、03等) 。另外还可产 生等离子通道内的高温热解、等离子通道表面的紫 外光解以及由于通道临近处产生的气泡而引起的液 电空化效应和超临界水氧化等物理效应(43。由于高 压脉冲电源的脉宽小，脉冲前沿上升时间短．其能量 基本上不消耗在对产生自由基无用的质量较大的离 子加速迁移上，而是只加速质量较小的电子，使其具 有形成高活性自由基所需的能量．促进水中有机物 质的激发、裂解或电离，因此能量利用率高。
在水中高压脉冲放电过程中起原始主导作用的 是高能电子与介质微粒的撞击。目前最常用的是 Joshi所建立的水中脉冲流道电晕放电反应模型。在 脉冲电晕放电过程中，高能电子与水分子发生非弹 性碰撞反应，水分子被激发、电离和离解。
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