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等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體，高溫等離子體是熱平衡態(tài)等離子體，重粒子和電子的溫度都很高，而且?guī)缀跸嗟?，主要?yīng)用在煤炭轉(zhuǎn)化、燃燒等方面；低溫等離子體放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個(gè)體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，又叫非熱平衡態(tài)等離子體，它由外電場驅(qū)動形成，產(chǎn)生時(shí)更多的能量被傳遞給電子，而原子、離子等重粒子只有通過碰撞才能有效地交換能量，整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)為低溫狀態(tài)。圖1-1所示為低溫等離子體使用方式與產(chǎn)生原理。

圖 1 -1 低溫等離子體使用方式與產(chǎn)生原理

低溫等離子體中蘊(yùn)涵的各種高能粒子和活性粒子在無規(guī)則運(yùn)動時(shí)相互碰撞，碰撞前后粒子的總動量和總能量相等。電子和完全電離的離子只具有動能，原子和部分電離的離子還具有內(nèi)能，可以被激發(fā)、激退、電離。當(dāng)在等離子體態(tài)中放入待處理樣品，各種活性粒子會通過輻射、粒子流和中性粒子流等方式與材料表面碰撞，發(fā)生能量交換、電荷轉(zhuǎn)移、分子分解或復(fù)合、電子吸附等，引起樣品表面相應(yīng)的物理或者化學(xué)反應(yīng)，使材料表面產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)或反應(yīng)作用，從而達(dá)到改變材料表面性質(zhì)的目的。

低溫等離子體在煤中有機(jī)質(zhì)去除（低溫灰化）中的應(yīng)用

高溫灰化會造成碳酸鹽分解，硫鐵礦氧化，粘土等硅鋁酸鹽礦物失水，碳酸鹽礦物分解釋出二氧化碳，硫化物氧化釋出二氧化硫或形成金屬氧化物，因此用干燥無灰基作為煤質(zhì)分析基準(zhǔn)并不準(zhǔn)確[85]。煤的低溫氧等離子體灰化(簡稱低溫灰化LTA),就是在高頻電場的作用下,低壓下的氧由于氣體放電而產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的氧等離子體,可在較低的溫度下（30~150℃）氧化分解煤中的有機(jī)物,而煤中礦物質(zhì)基本不受影響。通過等離子體低溫灰化得到的礦物質(zhì)含量一般要比正常高溫灰化得出的灰分產(chǎn)率高10%以上，更能準(zhǔn)確反映煤中礦物質(zhì)的原始狀態(tài)。等離子體低溫灰化裝置由氣體供給源、等離子體管、真空泵和高頻電源組成，其構(gòu)造如圖1-2所示?？諝庥蓺馄拷?jīng)減壓閥并通過流量計(jì)及機(jī)針閥流入等離子體管，在高頻電源的激勵(lì)下被激發(fā)為含有大量氧自由基的等離子體態(tài)，氧自由基與待處理樣品表面有機(jī)質(zhì)反應(yīng)，逐步將樣品氧化。

圖 1 -2 等離子體灰化裝置圖

等離子體低溫灰化是在較低溫度下，利用氧等離子體，對生物質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行氧化去除，其優(yōu)勢在于能夠再較溫和的條件下去除樣品中的有機(jī)組分，在此過程中無機(jī)礦物組分的存在形式改變較小，為分析煤中礦物質(zhì)的原始組成創(chuàng)造了大好條件。