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環(huán)保先鋒·檢測精準

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在環(huán)保領域“放電”

2025-03-05

　　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(fā)的高壓納秒脈沖等離子體技術受到環(huán)保企業(yè)的格外關注。浙江一家環(huán)保企業(yè)從網上找到他們團隊十年前發(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，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(yè)及環(huán)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(fā)。但國外當時的技術受限于氣體開關壽命，難以在工業(yè)部門推廣應用。回國后，他帶領團隊創(chuàng)立了“高功率電子學”這一新的交叉學科方向，堅持展開固態(tài)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(chuàng)新，解決了一系列難題，取得了多項研究成果。他們采用固態(tài)開關技術實現(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，具有壽命長、體積小、效率高等技術優(yōu)勢，在國防及工業(yè)領域具有重要應用價值。

　　劉克富說，固態(tài)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(yè)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(tài)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(huán)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(fā)性有機廢氣處理，取得明顯效果，可望在環(huán)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(xié)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(yī)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(huán)保技術具有多方面技術優(yōu)勢，多種物理效應協(xié)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(huán)保節(jié)能，格外受到環(huán)保領域的青睞。

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