在環保領域“放電”,有望廣泛應用
Column:Industry News Time:2015-05-26
復旦大學信息學院電光源研究所教授劉克富課題組開發的高壓納秒脈沖等離子體技術受到環保企業的格外關注。

近日,復旦大學信息學院電光源研究所教授劉克富課題組開發的高壓納秒脈沖等離子體技術受到環保企業的格外關注。浙江一家環保企業從網上找到他們團隊十年前發表的研究論文,要求與他們合作開發高壓納秒脈沖靜電除塵新技術,解決污染企業PM2.5排放問題。


全固態高壓納秒脈沖技術涉及電力電子、高電壓、脈沖功率以及等離子體放電等多學科交叉,在國防、科研、工業及環保領域具有廣泛應用前景。


2002年,劉克富到英國一所大學作為訪問學者,了解到國外實驗室采用高壓納秒脈沖放電技術用于食品處理,受到很大啟發。但國外當時的技術受限于氣體開關壽命,難以在工業部門推廣應用。回國后,他帶領團隊創立了“高功率電子學”這一新的交叉學科方向,堅持展開固態高壓納秒脈沖技術及應用前沿課題研究。


在多項國家自然科學基金項目資助下,劉克富帶領的團隊經過不懈努力,通過技術突破和創新,解決了一系列難題,取得了多項研究成果。他們采用固態開關技術實現了數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、波形等多參數可調,具有壽命長、體積小、效率高等技術優勢,在國防及工業領域具有重要應用價值。


劉克富說,固態高壓納秒脈沖技術是高功率激光、高功率微波、高功率雷達、大型加速器等高科技裝備強勁驅動源,近年來已經在國防科研中獲得成功應用。他們已為中國工程物理研究院、中國電子集團、國防科技大學、哈爾濱工業大學和大連理工大學等科研機構和院校提供了多套全固態高壓納秒脈沖驅動源,用于國防科學實驗研究,獲得好評。


同時,高壓納秒脈沖及其等離子體放電技術在環保領域開始獲得關注,他們采用高壓納秒脈沖放電等離子體“高級氧化技術”用于難降解污水和揮發性有機廢氣處理,取得明顯效果,可望在環保領域獲得廣泛應用。


劉克富說,納秒脈沖放電等離子體廢水處理新技術是集高能電子、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動等離子體放電,產生大面積放電通道,在放電空間迅速傳播引起雪崩效應,產生強紫外光、臭氧和高能電子協同作用,在反應器中直接產生活性極強的自由基,通過自由基與有機化合物之間的聚合、取代、電子轉移、斷鍵等作用,使大分子難降解有機物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質,甚至直接降解成CO2和H2O,達到降解效果。


近兩年,該研究團隊與北京同仁堂中藥研究院合作,針對中醫藥廢水劇毒降解開展研究。同仁堂中藥研究院檢測結果表明,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90%以上,已通過小鼠和斑馬魚的動物實驗,目前該研究成果正在進入推廣應用階段。


劉克富說,納秒脈沖等離子體放電環保技術具有多方面技術優勢,多種物理效應協同氧化效果,工藝結構簡單,無需添加氧化劑,能源利用效率高,處理效果好,環保節能,格外受到環保領域的青睞。