常壓下微波等離子體處理四氟化碳的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，溫室氣體排放與日俱增。在眾多溫室氣體中，全氟化碳(PFCs)因其具有低毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。PFCs在大氣中具有較長的存在年限和強(qiáng)烈的紅外吸收能力，PFCs直接排放到大氣中將引起強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)。微波等離子體處理PFCs氣體具有去除率高，沒有二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的新工藝。本研究設(shè)計了一套微波等離子體反應(yīng)器，在大氣壓下激發(fā)并維持穩(wěn)定的等離子體。利用發(fā)射光譜對常壓下(大氣壓)微

2、波等離子體特性進(jìn)行了診斷。采用微波等離子體對CF4這種最難分解的PFCs氣體進(jìn)行分解，考察了載氣種類、微波功率、氣體流量、初始濃度、添加氣體等因素對去除率的影響。對CF4分解的產(chǎn)物進(jìn)行了分析。采用自由基診斷實(shí)驗(yàn)及熱分解實(shí)驗(yàn)論證了CF4在大氣壓微波等離子體中的分解過程和機(jī)理。開發(fā)了催化劑與微波等離子體協(xié)同分解CF4的新方法。研究結(jié)果表明，大氣壓微波等離子體具有較高的電子溫度和電子密度，其中含有多種活性粒子和自由基。CF4氣體的最高分解率可

3、達(dá)99％以上，分解率隨微波功率的提高而增加，隨氣體流速的增加而減小。適量的添加氣(如O2、H2O)可以提高PFCs的分解效率，但過多的添加氣體消耗等離子體中的高能電子，導(dǎo)致去除率下降。當(dāng)O2和H2O在最適宜添加量時，CF4去除率最高可提高17％和10％左右。在有氧氣等添加氣存在的條件下，CF4完全分解時的最終產(chǎn)物主要為CO2和F2。CF4在微波等離子體中分解機(jī)理是首先通過高能電子碰撞逐次失去一個F原子生成CFi基團(tuán)，隨后O自由基與CFi