大气压下双电极和三电极介质阻挡放电的比较研究

电极结构对介质阻挡放电(DBD)的特性有重要影响,研究DBD的电极结构以及等离子体参数对优化DBD反应器运行参数和提高放电效率具有重要意义.针对于此,本文研究了交流电源激励下的双电极DBD和三电极DBD的放电特性,比较了它们的放电图像,电压和光信号波形的异同,不同电压幅值下放电参量的变化,以及放电在300~800 nm的发射光谱.结果表明,双电极DBD和三电极DBD由于放电装置的不对称性,正负半周期的放电均存在不对称性;发射光谱中都包含N₂的第二正带系(C-B)(含波长为337.1 nm的谱线),N₂的第一正带系(B-A),N⁺₂的第一负带系(A-X)(含波长为391.4 nm的谱线),以及777.4 nm处氧原子谱线,但相对强度不同;与双电极DBD相比,三电极DBD具有起始电压低,放电产生活性粒子多,发光强度大的特点.     

碱协同介质阻挡放电等离子体破解污泥

通过响应曲面法分析研究Ca(OH)2与介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体对污泥破解的协同作用,并推测其可能机制.结果 表明:仅使用Ca (OH)2破解污泥,投加量在300 mg/g MLSS(混合液悬浮固体)时,得到较好的破解效果,反应60 min后,污泥溶解性化学需氧量(solluted chemical oxigen demand,SCOD)、蛋白质、多糖释放量分别为836.00、296.11、64.21 mg/L;仅使用DBD等离子体处理污泥,破解效果与放电电压、放电时间呈正相关关系.碱协同DBD等离子体破解污泥效果优于单独破解,通过实验和模型预测放电电压10.29 kV,放电时间24 min,碱投加量288.77 mg/g MLSS,碱处理时间60 min为最佳联合破解条件,该条件下SCOD为2 021.03 mg/L.推测液相OH-提高了O3氧化能力和效率,同时碱对纤维与脂类的溶解有利于活性物质发挥破壁作用.     

常压低温等离子体灭菌实验研究

利用介质阻挡放电(DBD)开展了常压低温等离于体灭菌的实验研究.探讨了细菌种类、细菌裁片和放电气体对灭菌效果的影响.实验结果显示,DBD等离子体能在短时间内杀灭细菌,具有比常规灭菌技术更高的灭菌效率.另外,O2等离子体能在12 s内杀死所有大肠杆菌,远快于N2和Ar等离子体.表明在灭菌过程中占据主导地位的是活性物质O2,而不是紫外辐射.     

常压介质阻挡放电等离子体处理纤维的ESR研究

探讨常压介质阻挡放电(DBD)等离子体的反应机理,采用电子自旋共振技术研究经DBD处理的3种典型纺织纤维所产生的自由基.分析比较了不同处理时间,不同纤维含潮率下羊毛纤维中所产生的各种自由基的电子自旋共振谱,以及同一处理条件下不同种类纤维的ESR谱.结果表明,常压DBD等离子体反应能够有效地促成纺织纤维表面自由基的生成.纤维含潮率是平行于等离子体处理时间,纤维大分子结构等参数,是影响自由基产物的重要因素之一.当纤维中的水分含量达到一定程度时,纤维回潮会抑制等离子体处理过程中自由基的生成.     

基于DBD的均匀大面积等离子体射流研究

为了在标准大气压下获得均匀的大面积等离子体射流,本文提出了一种新的共面介质阻挡放电(Dielectctric Barrier Discharge, DBD)结构.该结构由两个同轴环形介质管形成放电气隙,通过管外金属膜电极施加交流电场形成气隙内的介质阻挡放电,并以此为基础实现了均匀的环形射流,其覆盖区的直径为12 mm,厚度为2–3 mm.本文研究了所提出结构的放电特性、等离子体射流发展过程,诊断了电子温度、电子密度等参量.研究结果表明,本文所获得的大面积射流其物理特性与传统的小管径DBD射流基本一致,认为大面积射流的物理发展过程为大量"正电晕放电"相互耦合推进过程.通过实验,进一步研究了电极结构和气隙结构对大面积DBD等离子体射流特性的影响,并提出了大面积DBD等离子体射流的优化原则.     

四电极装置产生片状氩气等离子体羽的特性

利用四电极结构的介质阻挡放电(DBD)装置,在大气压环境中,产生了一个弥散的氩气等离子体羽.结果 表明:随着交流电压峰值和氩气流量的增大,等离子体羽的长度变长,且在此过程中氩原子谱线强度也增大.电压电流波形表明放电既可以出现在电压的上升沿也可以出现在其下降沿.利用高速摄像不断缩短曝光时间,发现正负放电存在明显差别.正放...     

DBD固体燃料液化多相介质作用机理分析

针对介质阻挡放电(DBD)条件下的多相介质作用问题,从等离子体鞘层的特性分析着手,采用流体动力学方法,通过对一维鞘层的时空演化过程进行数值模拟,获得等离子体鞘层中离子速度、离子浓度、电子浓度、电位等参数的分布特性.数值模拟结果显示,在一定的电压下,粒子的速度是一定的;放电电压越高,粒子的速度越大,对应的能量越高.与固体燃料液化实验相对比,DBD放电可以提供气液固三相状态转变所需要的能量.根据不同反应的能量需求,通过控制放电电压,可以控制反应的进程,定制反应生成的产物,为DBD固体燃料液化实验提供理论依据.等离子体鞘层特性研究为分析DBD条件下的三相物质相互作用架起了桥梁,是分析DBD多相介质作用机理的一种有效的途径.     

介质阻挡放电及其在聚合物表面刻蚀中的应用

介质阻挡放电(DBD)是在大气压条件下产生非平衡等离子体的一种常规技术,在许多方面有着广泛的应用.介绍了笔者自行研制的DBD装置,讨论了使用该装置所产生的常压低温等离子体对聚合物材料表面刻蚀处理后,材料上染率、粗糙化、润湿性、生物相容性和表面形貌等方面的变化.探讨了DBD在这些方面的应用前景.     

大气压氩气介质阻挡放电光谱

采用单色仪测量了大气压氩气介质阻挡放电(DBD)中的激发光谱,实验在300～800 nm的范围内测量了大气压氩气DBD的发射光谱,经分析发现,氩的发射谱线集中在690～800nm的范围内,且全部为氩原子的谱线.研究了这些谱线的强度随外加电压的变化,本工作的结果对大气压介质阻挡放电具有较重要参考价值.     

大气压下介质阻挡放电用于污水处理的研究——放电结构设计

介质阻挡放电(DBD)可以在大气压下产生低温等离子体,在污水处理技术方面具有广阔的应用前景。本文对介质阻挡放电结构进行设计,采用同轴型放电结构。实验表明,该结构安全可靠,放电功率低,放电均匀,利用其产生的等离子体进行污水处理方便易行,切实有效。     

非热等离子体对柴油机尾气中NO_x的治理

为去除柴油机尾气中的氮氧化物(NOx),设计了一套基于介质阻挡放电形式的非热等离子体(non-thermal plasma,NTP)反应器。通过改变放电电压及模拟气体组分,考察了NTP对NOx的还原效果以及对BaO/Al2O3催化剂储存NOx的促进作用。结果表明,NTP直接还原NOx效率不高,但可将NO氧化成NO2;从NO向NO2的转化率随放电电压及含氧量的升高而增加;加入丙烯能提高直接净化NOx的效率;由于NTP的协同,催化剂的NOx储存能力在300℃下提高了68%。     

活性氧含量对NO脉冲放电脱除的影响

NO是大气污染的主要成分,从微观上研究其脱除机理是提高NO脱除效率的关键问题.本研究采用发射光谱方法,分别对不同氧含量条件下NO负脉冲流光放电等离子体脱除过程进行了实验研究.研究结果表明:在无氧气参加反应的情况下,纯NO的脱除主要是快电子与NO的激发解离碰撞,即NO+e^*→NO^*+e→N^*+O^*+e,生成N原子和O原子,继而还原成N₂和O₂,从而达到NO脱除的目的;在富氧情况下,NO的脱除主要是在快电子参与下,NO与氧原子或氧分子发生氧化反应,转化为NO₂,而不再是前者的还原脱除反应.     

反应器参数对低温等离子体脱除NO的影响研究

设计并制作了实验用同轴圆柱介质阻挡放电反应器,研究了N2/NO体系下NO脱除效率随单双介质层、介质材料、放电间隙等反应器结构参数的变化情况;同时探讨了NO脱除过程中还原和氧化两种反应途径。结果表明：单介质反应器NO的脱除率和NO2的生成率要高于双介质反应器,但当供电电压较高时,双介质反应器的脱除效果较好;与石英双介质反应器比较可知,内外介质组成分别为陶瓷和石英的反应器对NO的脱除效果较好;放电间隙为1．5mm的反应器比3．5mm的NO脱除率高,特别是电压较低时,脱除优势更明显,但不利于NO2的生成。     

脉冲电晕对燃煤烟气中NO和SO_2的脱除研究

利用手烧炉燃煤所产生的烟气和高压脉冲电源，研究脉冲电晕放电对真实烟气中ＮＯ和ＳＯ２的脱除规律，结果表明：随着脉冲电压和脉冲重复频率的增大，电晕对ＮＯ和ＳＯ２的氧化脱除量增大，但随烟气流速的增大（即处理时间缩短）而变小；负脉冲电晕对ＮＯ和ＳＯ２的氧化脱除量比正脉冲电晕的低；当氨浓度为ＳＯ２浓度的４～５倍时，氨本身对ＳＯ２的脱除效率可达到８８％，但氨本身对ＮＯ没有脱除作用；在氨本身对ＮＯ和ＳＯ２脱除的情况下，脉冲电晕放电促使了ＮＯ脱除，但若氨不过量（能完全被ＳＯ２吸收），则放电对ＳＯ２没有进一步的脱除作用。     

Removal of NO<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript> by radical injection

Removal of NOx(DeNOx, NOx is the total of NO and NO2) from flue gas by radical injection has been investigated .the discharge characteristics were examined and the steady streamer corona was acquired hy adjusting the nozzle gases properly. It was Found that an increase in the voltage resulted in a decrease in the NO concentration and the concentration of the NO2 increased at tow voltages but decreased as the voltage rose to a certain level. The DeNOx efficiency increased as the applied voltage rose and reached a maximum of 70% when the voltage approached the breakdown voltage. The hypothetical mechanism of NOx removal suggested that the radicals formed in the discharge process converted the NO and NO2 into acidic species. The Monte Carlo method was used to calculate the rate coefficients and the productivity of the radicals, and then the concentrations of both NO and NO2 and the DeNOx effielencies were calculated with chemical kinetics. The calculated DeNOx efficiencies were coalparable with the experimental DeNOx efficiencies at low voltages, but were lower at high voltages.     

添加剂对电晕放电烟气脱硝效率和NOx转化影响

为提高脉冲流光电晕放电烟气脱硝效率,实验研究了丙烯和氨气注入对烟气脱硝效率和NO/NOx转化的影响.在能耗为7.5 kJ/m3,丙烯和氨气分别按照与一氧化氮物质的量比为1注入的条件下:单独注入丙烯时,NO和NOx脱除率分别达到82%和22%,NO主要氧化生成NO2脱除;单独注入氨气, NO和NOx脱除率分别达到45%和37%,NO2的生成量较低;氨气和丙烯同时注入时,NO和NOx脱除率分别达到60%～76%和50%～60%,一氧化氮和氮氧化物的脱除率都得到提高,二氧化氮的生成得到抑制.因此为有效脱除NOx,烟气中同时注入丙烯以及易与NO2反应的添加剂是必要的.     

高压脉冲等离子体催化还原NO的研究

用离子交换法制备Co-SZM-5催化剂，考察有氧条件下，在甲烷选择还原NO的反应中，高压脉冲等离子体的加入对Co-SZM-5活性的影响．发现在-定温度范围内，高压脉冲等离子体与Co-SZM-5之间存在协同效应，针对这个问题，初步探讨了高压脉冲等离子体活化CH；催化还原净化NO的反应机理.     

羧甲基甲壳素/聚砜复合纳滤膜对中水的深度处理研究

考察了一种新型荷负电羧甲基甲壳素/聚砜复合纳滤膜对中水的处理效果.结果表明:室温下,在压力为1.0MPa、流速为30L/h,城市生活污水经过物理生化处理产生的中水经纳滤膜处理后,溶解态总磷、硝态和亚硝态总氮及CODCr的平均截留率分别可达70%、83%和95%以上,而色度的截留率几乎达100%.纳滤膜出水CODCr质量浓度在3.7～7.8mg/L之间,达到GB3838-2002地面水Ⅰ类环境质量标准;硝态和亚硝态总氮(以N计)质量浓度在2.7～3.7mg/L之间,达到GB3838-2002集中式生活饮用水地表水标准;溶解态总磷(以P计)质量浓度在1.2～1.6mg/L之间,已接近1mg/L的污水GB8978-1996Ⅱ级排放标准.荷负电纳滤膜适于中水脱磷、脱氮、脱CODCr的深度处理及含磷废水的脱磷处理.     

流光放电等离子体脱除NO研究

报道了采用AC/DC和DC电源下不同极配的放电实验结果.在多通道锯齿线一板电极反应器上,能够产生均匀稳定的流光电晕;通过对AC/DC电源产生流光放电脱除烟气中NO的实验研究,表明AC/DC电源产生的流光电晕等离子体具有很强的化学效果;获得在模拟气中NO放电氯化平均能耗30 eV/NO的结果.     

单电极尖端放电等离子体NOx还原特性试验研究

利用新型低能耗N2-NO系统单电极尖端放电等离子体NOx还原试验系统，得到了对实际多电极放电等离子体NOx脱除有指导意义的还原特性．在建立N2-NO系统单电极尖端放电等离子体NO还原试验系统的基础上，以电极极间电压表征电场物理特性，尖端距离表征电极几何特性，得到了电场物理特性及电极几何特性对活性N原子产生及脱硝率的影响规律．试验结果表明，脱硝率随尖端距离的增大而先增后减，随极间电压和气体停留时间的增大而增大，尖端距离是决定电极之间的电场强度和气流停留时间的关键几何变量．利用活性N原子的产生条件解释了放电外轮廓直径及电场强度随尖端距离变化的消长规律．