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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)缀跸嗟龋饕獞迷诿禾哭D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，整個體系呈現低溫狀態(tài)，又叫非熱平衡態(tài)等離子體，它由外電場驅動形成，產生時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，整個系統(tǒng)表現為低溫狀態(tài)。圖1-1所示為低溫等離子體使用方式與產生原理。

圖 1 -1 低溫等離子體使用方式與產生原理

低溫等離子體中蘊涵的各種高能粒子和活性粒子在無規(guī)則運動時相互碰撞，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能，可以被激發(fā)、激退、電離。當在等離子體態(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、電荷轉移、分子分解或復合、電子吸附等，引起樣品表面相應的物理或者化學反應，使材料表面產生化學交聯(lián)或反應作用，從而達到改變材料表面性質的目的。

低溫等離子體在煤中有機質去除（低溫灰化）中的應用

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分析基準并不準確[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生具有強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物,而煤中礦物質基本不受影響。通過等離子體低溫灰化得到的礦物質含量一般要比正常高溫灰化得出的灰分產率高10%以上，更能準確反映煤中礦物質的原始狀態(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，其構造如圖1-2所示。空氣由氣瓶經減壓閥并通過流量計及機針閥流入等離子體管，在高頻電源的激勵下被激發(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質反應，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，對生物質中的有機質進行氧化去除，其優(yōu)勢在于能夠再較溫和的條件下去除樣品中的有機組分，在此過程中無機礦物組分的存在形式改變較小，為分析煤中礦物質的原始組成創(chuàng)造了大好條件。