六氟化硫在氧化及还原高周波电浆试验中的应用-凯发k8国际首页登录

  六氟化硫(化学式:sf6)是一种无色、无味、无毒的气体,不可燃,微溶于水，同时它也是温室气体中的一员。解决sf6尾气排放的问题，对于保护环境有极大的意义。研究人员利用高周波电浆系统，添加氧化剂(o2)或还原剂(h2或h2s)，将六氟化硫(sf6)于室温环境下进行分解。主要操作参数为输入功率及反应物进流比(o2/sf6、h2/sf6与h2s/sf6比例)。研究内容包括探讨反应物分解反应及最终产物分布，氧化电浆与还原电浆产物之毒性当量分析，并推论电浆系统之反应路径，建构sf6/ar电浆模型进行数值模拟及比较与实验值差异，最后，提出sf6较佳处理方法之建议。

  结果显示，输入功率与反应物进流比皆为影响分解率(ηsf6)及产物分布之主要因素。分解率方面，在氧化与还原系统中，ηsf6皆随著功率提高而增加，然而，当输入功率小于40w时，ηsf6于氧化与还原系统则有不同趋势。随著进流o2/sf6比提高，抑制电子碰撞形成自由基，使得sf6分解降低。由于 氟自由基容易与氢形成稳定hf产物，因此，当进流h2/sf6或h2s/sf6比提高时，促使ηsf6随之明显增加，然而，当功率增加至40w时，氧化与还原系统中ηsf6受到反应物进流比影响较不明显。

  产物分布方面，氧化与还原电浆系统主要共同分解产物为sif4、so2、so2f2、sof2、sof4。然而，hf及硫元素沉积只有在还原电浆系统中发现。氧化电浆系统中，f2为sf6分解时含氟主要产物，且随著功率提高而明显增加。还原电浆系统中，hf为sf6分解时含氟之主要产物，同样随著功率提高 而增加。sif4来自氟自由基对sio2反应器蚀刻作用产生，在氧化与还原电浆系统中，sif4随著功率提高皆有增加趋势。然而，还原电浆系统中，hf形成与sio2蚀刻作用彼此竞争氟自由基，因此，sif4生成较不明显。还原电浆系统中，硫元素沉积为含硫主要产物，且随著功率提高而增加。然而，在氧化电浆系统中，并未发现硫沉积物。输入功率是影响系统中so2生成重要参数，氧化电浆系统中，低功率下，含硫产物以氟氧硫化物及so2为主，而高功率下，含硫产物则从氟氧硫化物转成以so2为主。还原电浆系统中，so2或是氟氧硫化物生成受制于sio2蚀刻作用。

  反应物进流比也是影响产物分佈重要因子。氧化电浆系统中，sf6分解率随著加氧比提高而降低，使得f2生成降低，同时，蚀刻生成sif4也随之下降。氟氧硫化物随著o2/sf6比提高而逐渐增加，然而，so2生成随著o2/sf6比提高而逐渐降低。当氢气或硫化氢加入还原电浆系统时，hf生成随著加氢比提 高明显急速上升，f2也由于氢之竞争反应而从系统消失，同时，蚀刻作用受到抑制，使得sif4生成明显下降。还原电浆系统中，由于蚀刻作用释出之氧供应量不足，so2生成则明显受到抑制，且大部分含硫产物皆以元素硫存在。此外，随h2/sf6比提高，氟氧硫化物则从还原电浆系统中消失。

  氧化电浆与还原电浆产物毒性当量(teq)方面，sf6/o2/ar电浆系统皆高于sf6/h2/ar电浆系统。sf6/o2/ar电浆系统中，teq毒性随著功率提高急速增加，然而，sf6/h2/ar电浆系统中，teq毒性随著输入功率提高，未有明显增加。进流h2/sf6与o2/sf6比对于氧化及还原电浆系统teq毒性则无明显影响。由于回收hf可减少系统毒性，回收元素硫可减少so2排放，同时避免后续处理大量排放气体之困扰，因此，以还原式rf电浆处理含sf6排放气体，将是较佳的选择。

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