全氟溫室SF6、NF3的降解途徑探索.pdf

1、隨著全球變暖的現(xiàn)象引起人們越來越多的關(guān)注,等離子體工業(yè)排放出來的SF6和NF3等全氟溫室氣體走進(jìn)了學(xué)者們的視野。很多學(xué)者對它們在大氣中濃度的增加表示憂慮。它們壽命長達(dá)幾千年,是迄今發(fā)現(xiàn)輻射強(qiáng)迫最強(qiáng)的氣體。已有研究表明,大氣中O·,OH·等氧化性自由基都不與SF6、NF3反應(yīng),造成它們在大氣層中不斷積累。已報道文獻(xiàn)中研究降解全氟化合物的技術(shù)主要有燃燒法、催化轉(zhuǎn)化法和等離子體技術(shù)(火花放電、微波、電弧放電)。但以上技術(shù)由于燃燒溫度高、催化劑

2、易失活、電極易腐蝕等缺點(diǎn)而難以被應(yīng)用于工業(yè)中;且上述研究面臨最大的難題是處理過程中會生成各種含F(xiàn)、O的有毒氣體,使得后續(xù)處理變得很困難。
　　 本文首次提出利用紫外光降解SF6和NF3及去除其有毒副產(chǎn)物的技術(shù)——紫外光緩釋法。其機(jī)理是天然橡膠在紫外光照下緩慢釋放的還原性自由基攻擊SF6和NF3分子,使之發(fā)生脫氟反應(yīng):然后含氟自由基通過聚合沉積到橡膠表面。還原性自由基生成速率受到控制,因此燈管表面無結(jié)焦。通過實(shí)驗(yàn)證明紫外光緩釋法在

3、原理上可行,且具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
　　 首先,本文探索了紫外光緩釋法降解SF6和NF3的方法和條件,提出了相應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理。SF6和NF3在與緩釋自由基(CRR)的反應(yīng)后被有效地去除。氣相中沒有檢測到有毒含氟產(chǎn)物。F加合到聚異戊二烯的骨架當(dāng)中;S元素則摻雜到橡膠的表面。Ar氣氛中SF6和NF3的光化學(xué)反應(yīng)呈現(xiàn)準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)的特征,準(zhǔn)一級反應(yīng)速率常數(shù)分別為5.16×10-5 S-1及1.53×10-4s-1。3h內(nèi)SF6和

4、NF3的降解率分別達(dá)到了40％和80％。通過研究反應(yīng)可能的途徑和反應(yīng)結(jié)果,我們提出了“CRR”反應(yīng)初步機(jī)理的框圖。進(jìn)一步,我們研究了空氣中O2和H2O對緩釋法降解SF6和NF3的影響。
　　 其次,本文研究了介質(zhì)阻擋放電處理SF6和NF3的方法和大氣中主要成分的分壓大小對其降解率的影響。在實(shí)驗(yàn)的濃度范圍內(nèi),SF6(＜0.054mol/m3)和NF3(＜0.54mol/m3)均能在60S的時間內(nèi)達(dá)到80％以上的降解率。介質(zhì)阻擋放電