大氣常壓等離子清洗機(jī)工作原理及清洗原理

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)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(shí)，會(huì)產(chǎn)生物理刻蝕、化學(xué)分解等物理和化學(xué)過(guò)程，從而分解或清除污染物。

大氣常壓等離子清洗機(jī)結(jié)構(gòu)組成：

大氣常壓等離子清洗機(jī)，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(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

大氣常壓等離子清洗機(jī)工作原理：

等離子體噴槍是由一個(gè)圓柱體的金屬射頻電極和圓簡(jiǎn)狀的金屬地電極構(gòu)成，在圓柱體電極和圓簡(jiǎn)地電極之間有一個(gè)圓簡(jiǎn)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(gè)噴口，當(dāng)工作氣體通過(guò)該電極之間的縫隙時(shí)被擊穿電離形成等離子體，在氣體壓力推動(dòng)下，從噴口向外噴出。從噴口向外噴出的等離子體束流的長(zhǎng)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(diǎn)進(jìn)行選擇。

大氣常壓等離子清洗機(jī)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(shí)，會(huì)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(jī)物的干化學(xué)過(guò)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(jī)物作用，把有機(jī)物分解為CO2。兩個(gè)清洗過(guò)程所生成產(chǎn)物是H20和CO2，無(wú)任何液體廢物排放，不存在二次污染。

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

等離子清洗過(guò)程

從反應(yīng)機(jī)理來(lái)看，清洗過(guò)程包括:(1)無(wú)機(jī)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(lái)看，清洗過(guò)程包括化學(xué)反應(yīng)與物理反應(yīng)兩種清洗過(guò)程。

(1) 化學(xué)過(guò)程:在化學(xué)等離子體過(guò)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(jī)物清洗應(yīng)用中，主要的副產(chǎn)物包括H20、C0和CO2。有機(jī)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(duì)去除有機(jī)污染物最為有效，缺點(diǎn)是會(huì)在表面產(chǎn)生氧化。典型的是采用氧氣等離子體。

(2) 物理過(guò)程:物理過(guò)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(guò)真空泵抽出。在清洗過(guò)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(diǎn)是會(huì)對(duì)表面產(chǎn)生損害，會(huì)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(jī)的工作原理及其清洗原理介紹，從應(yīng)用的角度來(lái)看，大氣常壓等離子清洗機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，由于等離子體在大氣壓開(kāi)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(jiǎn)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(dòng)性，材料處理工藝過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，操作方便、效率高。