常壓等離子噴槍清洗原理

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：2024-11-29

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。

常壓等離子體噴槍

常壓等離子體噴槍裝置，包括等離子電源、供氣源、電極、等離子體放電區(qū)間和噴口等如圖1所示。

常壓等離子噴槍結(jié)構(gòu)示意圖

常壓等離子體噴槍是由一個(gè)圓柱體的金屬射頻電極和圓筒狀的金屬地電極構(gòu)成，在圓柱體電極和圓筒地電極之間有一個(gè)圓筒狀的放電縫隙，在電極的一端用絕緣材料密封，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。

常壓等離子體噴槍清洗原理

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。

(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

等離子體清洗過(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H2O、CO和CO2。
有機(jī)物(CxHyOz)+02→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。
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化物。