采用等離子體輔助處理工藝可以減輕大氣污染造成的環(huán)境破壞。等離子體可以產(chǎn)生大量的活性組分。與傳統(tǒng)的熱激發(fā)方法相比,等離子體處理工藝可提供更多的反應(yīng)消解途徑。
非平衡等離子體中的電子能量分布不同于重粒子,且二者處于不平衡狀態(tài),因此可以認(rèn)為含電子氣體的溫度遠(yuǎn)高于含中性粒子和離子的氣體。由此可引導(dǎo)高能電子通過碰撞作用激發(fā)氣體分子,或使氣體分子發(fā)生分解和電離。上述過程中所產(chǎn)生的自由基則可分解污染物分子。等離子體的化學(xué)效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的化學(xué)轉(zhuǎn)化。與僅依靠等離子體的熱效應(yīng)進(jìn)行分子分解相比,利用等離子體的化學(xué)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的效率更高。許多情況下,有毒污染物分子十分稀薄,在這種情況下采用等離子體輔助處理是一種事半功倍的方法,其效果類似于焚燒爐采用的焚燒工藝。
低溫等離子體處理工藝采用高能電子轟擊載氣(氮?dú)夂脱鯕猓蛊浒l(fā)生電離和分解,隨后自由基/離子與目標(biāo)氣體分子發(fā)生反應(yīng);工藝中要生成大量不可利用的離子/自由基,同時耗費(fèi)大量電能。因此,美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室研究人員認(rèn)為,盡管低溫等離子工藝優(yōu)于熱等離子體工藝,但是其能量利用率太低。目前橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室正在努力開發(fā)一種新型等離子體化學(xué)處理工藝,該工藝的基礎(chǔ)在于橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的近期發(fā)現(xiàn),即對于特定分子,在電子處于高激發(fā)態(tài)時,會產(chǎn)生極大的附著電子的等離子體橫截面。此外,相關(guān)科研人員正在研究采用放電效應(yīng)的靶向激發(fā)應(yīng)以及亞穩(wěn)態(tài)稀有氣體的激發(fā)轉(zhuǎn)移效應(yīng),可以精確激發(fā)靶向氣體,而不會在含有氮?dú)夂脱鯕獾妮d氣上浪費(fèi)能量,因此可大幅度降低處理成本。