江苏省厌氧生物处理重点实验室（北京化工大学科研团队）

北京化工大学机电工程学院的研究人员王瑞雪、李忠文、虎攀、杨亚文、夏章川，在2021年第13期《电工技术学报》上撰文， 主要探究了低温等离子体化学毒剂洗消技术的研究进展。该研究成果对促进低温等离子体技术在化学毒剂中洗消应用具有一定的参考价值。

化学毒剂是指可以引起人体死亡或者机能丧失的所有化学物质的通称。化学毒剂因其具有毒性极强、危害广、持续时间长、制造方便等优点，得到恐怖分子的青睐。1993年1月13日，国际社会签订了《关于禁止发展、生产、储存和使用化学武器及销毁此种武器的公约》，简称《化学武器公约》（Chemical Weapons Convention, CWC），该公约于1997年4月29日生效，对维护国际和平与安全具有重要意义。然而，现实是化学武器不但没有被禁止，反而越禁越发展，这是因为化学毒剂有着巨大的杀伤能力，费效比高，且发展与扩散很难控制，后果严重。

化学武器问题已成为影响和颠覆国家政权的重要因素。近年来，以日本东京地铁的3.20沙林毒气事件为代表的恐怖暴力活动日益猖獗。“俄罗斯前特工中毒事件”和“叙利亚毒袭事件”使化学武器再次成为国际世界关注的焦点。这也说明化学武器并没有远离战争舞台，而是在关键时刻被作为大国扭转战局的利器。因此，借助消毒剂消除化学战剂的毒害作用具有重要意义。

传统化学毒剂洗消技术成熟、应用广泛，在过去几十年里一直作为化学毒剂主流洗消技术，但因其洗消效率差、处理费用昂贵、污染环境等问题，已逐渐走向淘汰的边缘。

北京化工大学机电工程学院的研究人员总结了国内外传统化学毒剂洗消技术、催化剂化学毒剂洗消技术和等离子体化学毒剂洗消技术的研究进展。

催化剂洗消技术安全、高效、环保等，逐渐应用于洗消领域。但其所展现出来的问题突出，如催化剂易失活，制备费用高昂，再生困难，处理时间长，矿化效果不佳，使用后的催化剂成为危险废弃物等，使得催化剂在洗消领域的发展和应用受到阻碍。由于现代战争趋于智能化，各种电子设备和精密仪器的洗消需要更有效、更快速更简便的绿色洗消技术。

目前具有应用潜力的洗消技术包括氧化法、光催化技术、金属有机骨架化材料（MOFs）洗消技术、低温等离子体技术等。其中，低温等离子体技术可以在温和的条件下实现化学毒剂分子的有效降解，无二次污染的问题，是一种极具前景的化学毒剂洗消技术。

图1 不同等离子体电极结构示意图

常用的等离子体洗消技术包括等离子体射流、介质阻挡放电、电晕放电及微波等离子体等。由于电极结构的差异，等离子体射流多用于表面洗消，而介质阻挡放电技术侧重于气态化学毒剂洗消。

研究人员指出，等离子体洗消技术总体上还处在实验探索阶段，要使其发展成新一代的大型洗消装备及系统，还需要解决许多技术难题：

1）洗消装置开发方面：等离子体洗消化学毒剂发生装置包括高压电源、放电模块及其他辅助模块。当前等离子体消洗装置较少，亟需开发新型高性能等离子体激励源，精确调控等离子体能量并提高洗消效率。此外，仍待解决高压源与放电装置之间的匹配问题、装置的可便携、小型化、大面积等离子体放电产生及稳定性等问题，开发适用于实际应用的等离子体洗消工艺及技术。

2）等离子体洗消机理方面：尽管等离子体洗消效果已被证实，在该应用领域，对等离子体的洗消过程中的物理化学反应过程尚不明确，应对等离子体参量、反应过程及产物调控进行系统研究，建立精准的实验诊断技术和开发数值模拟方法，对反应的分子动力学过程进行全面的研究。

另外，研究人员在本研究中对等离子体协同催化剂洗消技术做了简述。目前等离子体与催化剂协同洗消的研究比较少，主要源于反应的复杂性所导致的不同反应体系技术移植比较困难。等离子体协同催化剂洗消技术相比于单一的等离子体洗消技术有更好的处理能力，是未来研究发展的方向。该方面的研究难点和热点在于需开发适于等离子体条件下的高活性洗消催化剂，并解决催化剂失活和催化系统工程化放大的问题。

以上研究成果发表在2021年第13期《电工技术学报》，论文标题为“低温等离子体化学毒剂洗消技术研究进展”，作者为王瑞雪、李忠文 等。