在環(huán)保領(lǐng)域“放電”
2015-05-21 | 科技日報 | |
近日，復(fù)旦大學(xué)信息學(xué)院電光源研究所教授劉克富課題組開發(fā)的高壓納秒脈沖等離子體技術(shù)受到環(huán)保企業(yè)的格外關(guān)注。浙江一家環(huán)保企業(yè)從網(wǎng)上找到他們團(tuán)隊(duì)十年前發(fā)表的研究論文，要求與他們合作開發(fā)高壓納秒脈沖靜電除塵新技術(shù)，解決污染企業(yè)PM2.5排放問題。
全固態(tài)高壓納秒脈沖技術(shù)涉及電力電子、高電壓、脈沖功率以及等離子體放電等多學(xué)科交叉，在國防、科研、工業(yè)及環(huán)保領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
2002年，劉克富到英國一所大學(xué)作為訪問學(xué)者，了解到國外實(shí)驗(yàn)室采用高壓納秒脈沖放電技術(shù)用于食品處理，受到很大啟發(fā)。但國外當(dāng)時的技術(shù)受限于氣體開關(guān)壽命，難以在工業(yè)部門推廣應(yīng)用?；貒?，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立了“高功率電子學(xué)”這一新的交叉學(xué)科方向，堅(jiān)持展開固態(tài)高壓納秒脈沖技術(shù)及應(yīng)用前沿課題研究。
在多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助下，劉克富帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過不懈努力，通過技術(shù)突破和創(chuàng)新，解決了一系列難題，取得了多項(xiàng)研究成果。他們采用固態(tài)開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)百千伏高壓納秒輸出，研制的高頻納秒脈沖功率源的幅值、脈寬、極性、波形等多參數(shù)可調(diào)，具有壽命長、體積小、效率高等技術(shù)優(yōu)勢，在國防及工業(yè)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。
劉克富說，固態(tài)高壓納秒脈沖技術(shù)是高功率激光、高功率微波、高功率雷達(dá)、大型加速器等高科技裝備強(qiáng)勁驅(qū)動源，近年來已經(jīng)在國防科研中獲得成功應(yīng)用。他們已為中國工程物理研究院、中國電子集團(tuán)、國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和大連理工大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)和院校提供了多套全固態(tài)高壓納秒脈沖驅(qū)動源，用于國防科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，獲得好評。
同時，高壓納秒脈沖及其等離子體放電技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域開始獲得關(guān)注，他們采用高壓納秒脈沖放電等離子體“高級氧化技術(shù)”用于難降解污水和揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理，取得明顯效果，可望在環(huán)保領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
劉克富說，納秒脈沖放電等離子體廢水處理新技術(shù)是集高能電子、臭氧氧化、紫外輻射于一體的全新概念高級氧化法，其原理是利用高壓納秒脈沖驅(qū)動等離子體放電，產(chǎn)生大面積放電通道，在放電空間迅速傳播引起雪崩效應(yīng)，產(chǎn)生強(qiáng)紫外光、臭氧和高能電子協(xié)同作用，在反應(yīng)器中直接產(chǎn)生活性極強(qiáng)的自由基，通過自由基與有機(jī)化合物之間的聚合、取代、電子轉(zhuǎn)移、斷鍵等作用，使大分子難降解有機(jī)物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質(zhì)，甚至直接降解成CO2和H2O，達(dá)到降解效果。
近兩年，該研究團(tuán)隊(duì)與北京同仁堂中藥研究院合作，針對中醫(yī)藥廢水劇毒降解開展研究。同仁堂中藥研究院檢測結(jié)果表明，采用納秒脈沖放電等離子體放電處理，中藥川烏浸泡液毒性降解效果可達(dá)90%以上，已通過小鼠和斑馬魚的動物實(shí)驗(yàn)，目前該研究成果正在進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。
劉克富說，納秒脈沖等離子體放電環(huán)保技術(shù)具有多方面技術(shù)優(yōu)勢，多種物理效應(yīng)協(xié)同氧化效果，工藝結(jié)構(gòu)簡單，無需添加氧化劑，能源利用效率高，處理效果好，環(huán)保節(jié)能，格外受到環(huán)保領(lǐng)域的青睞。
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