Плазмохимические технологии

Плазма — это состояние ионизированного газа, вызванное различного типа разрядами. В текстильной промышленности обычно используют тлеющий разряд, а плазма называется низкотемпературной. Основными компонентами плазмы являются:

- поток электронов;

- поток ионов, возбужденных молекул, атомов, радикалов;

- кванты жесткого ультрафиолетового излучения.

Ансамбль частиц газа, состоящий из электронов и ионов обоих полярностей, атомов молекул в основном и возбужденном состояниях и есть плазма. Все эти потоки частиц энергии, попадая на текстильный материал, могут вызывать разрушение молекул, их испарение и другие деструктивные процессы на его поверхности на глубине примерно 30—50 нм. Говорят, что происходит травление поверхности. Вслед за такими первичными процессами могут происходить и различные вторичные химические процессы. Основные преимущества плазмохимической технологии следующие:

- повышение производительности, поскольку продолжительность самих процессов сокращается в десятки и сотни раз;

- возможность модификации поверхности волокон с целью изменения смачиваемости, адгезии и других показателей;

- возможность снижения температуры процессов и сокращения их числа.

Однако нужно учитывать расход электроэнергии, сравнительно невысокий ресурс работы плазмохимической аппаратуры, а также необходимость в большинстве случаев вакуумирования систем. Опыт показывает, что обработка плазмой шерсти имеет определенные преимущества перед традиционным хлорированием, как более экономичная. Следует иметь в виду и влияние состава газовой среды плазмы на волокно. Так, кислородная плазма вызывает значительное травление поверхности волокна, а обработка воздушной плазмой — лишь небольшие физические модификации поверхности. Хорошие результаты дает плазменная обработка льна. При традиционном мокром способе прядения и отделки льна расходуется большое количество энергии, загрязняются сточные воды, тогда как «сухой» способ плазменной обработки способствует модификации поверхности, хорошей смачиваемости, причем наилучшие результаты наблюдаются в инертной аргоновой плазме.

Плазмохимическая технология уничтожения опасных отходов

При современном уровне развития промышленности проблема переработки отходов приобретает первостепенное значение. В большинстве стран с каждым годом вводятся новые законы, ужесточаются экологические нормы. Крупные промышленные компании и муниципальные структуры в этой ситуации вынуждены вкладывать значительные средства в уничтожение отходов. C каждым годом cоздание экологически безопасных технологий переработки отходов приобретает все большую инвестиционную привлекательность.

Далеко не все виды отходов могут быть утилизированы традиционным сжиганием в мусоросжигательных печах. Например, при обычном сжигании углеводородов, содержащих галогены, образуются высокотоксичные диоксины. Поэтому наиболее токсичные виды отходов помещаются в спецхранилища ввиду их крайней опасности и в связи с отсутствием технологий их утилизации. Наиболее перспективной технологией утилизации токсичных веществ является плазмохимическая технология, основанная на высокотемпературном плазмохимическом воздействии и полном разложении утилизируемых продуктов с помощью дуговой плазмы с получением полезного продукта, синтез-газа, который представляет собой смесь водорода и оксида углерода и является ценным энергетическим сырьем.

Основным преимуществом плазмохимической технологии является универсальность по отношению к типу вещества и малые габариты, позволяющие создать передвижные технологические модули. Однако, широкое практическое распространение плазменных технологий сдерживается отсутствием надежных дуговых плазмотронов с достаточным ресурсом непрерывной работы. Существующие плазмотроны, как правило, требуют для работы использования в качестве плазмообразующего дорогостоящего инертного газа, в то время как оптимальным, с точки зрения плазмохимических реакций, плазмообразующим газом является водяной пар. Электрическая дуга в мощных плазмотронах приводит к интенсивной эрозии электродов. Плазменные установки приходится часто останавливать для замены электродов. Нами разработан принципиально новый плазмотрон не имеющий каких-либо ограничений на ресурс электродов. На базе нового плазмотрона разработан плазмохимический реактор для утилизации самых опасных органических отходов.