用气相沿面放电生成臭氧方式降解偶氮染料废水的影响因素分析

为提高臭氧降解和脱色染料废水的效果,通过沿面放电臭氧生成-废水处理一体化反应器降解偶氮染料废水研究了供电电源类型、放电电压、放电反应器内注入的气体组分及流量、废水电导率、催化剂等因素对染料降解的影响。研究结果表明:同50Hz工频电源相比,在相同的输入功率下,高频电源降解偶氮染料效果更快;沿面放电反应器内注入的气体成分影响染料降解率,注入氧气时,甲基红降解率最高,注入氮气时,甲基红几乎没有降解;注入气体流量影响气相和液相臭氧浓度及染料废水的湍流度,进而影响甲基红的降解率;废水电导率对甲基红降解影响不大;二氧化钛添加量影响甲基红的降解,染料降解初期,适量的二氧化钛有利于甲基红的降解。

高压电极构型对DBD装置放电特性及臭氧生成的影响

大气压介质阻挡放电(DBD)等离子体被广泛研究用于生物灭菌、材料表面改性、污染物净化处理等,而DBD装置的电极结构影响等离子体生成特性及其应用效果。为此,研究了不同高压电极构型(阵列针电极、网电极、平板电极)对DBD装置的放电特性、臭氧生成特性的影响。结果表明:网孔尺寸影响网电极的电流脉冲幅值、丝状电流脉冲数目和放电功率,网孔尺寸为0.2 mm×0.2 mm的网电极放电时的丝状电流脉冲数目大、电流脉冲幅值高,而网孔尺寸为0.5 mm×0.5 mm的网电极放电时的放电功率大;平板电极放电时的电流脉冲幅值高于网电极(网孔尺寸为0.5 mm×0.5 mm)和阵列针电极放电时的电流脉冲幅值,而平板电极的放电功率与网电极的放电功率相差不大,但远大于阵列针电极的放电功率;不同网孔尺寸的网电极放电时,在相同电压下,网孔尺寸为0.5 mm×0.5 mm的网电极放电时生成的臭氧质量浓度最高,且其生成的臭氧质量浓度和生成臭氧的能量效率均高于平板电极和阵列针电极。

介质阻挡放电脱色酸性橙Ⅱ废水的动力学及脱色物化效应

气-液两相介质阻挡放电（DBD）等离子体对废水电导率较不敏感,因此电极施加电压和放电气隙成为影响放电强度及废水中污染物降解的两个主要因素。以酸性橙Ⅱ（AO7）废水为对象,考察了电极施加电压、放电气隙等因素对DBD装置放电特性及AO7降解动力学的影响,分析了DBD降解AO7的主要物化效应。结果表明：高压电极引发的丝状放电通道随电压升高、放电气隙减小而增多,且丝状放电通道在接近液面时出现明显的分支现象;AO7降解符合一级反应动力学,施加电压升高、放电气隙减小可提高AO7降解的反应动力学常数。放电气隙为6 mm,峰值电压从15 kV分别升高2 kV和4 kV,反应动力学常数可提高4.45倍和5.67倍;电极施加电压为17 kV,放电气隙从8 mm减小到4 mm和2 mm,AO7降解的反应动力学常数可分别提高3.51倍和6.67倍。废水的pH值对AO7降解也有较大影响,酸性条件和碱性条件下AO7降解的反应动力学常数较大。分析DBD等离子体降解AO7的物理化学效应,臭氧和过氧化氢等反应活性物质是AO7降解的主要原因。

沿面/体介质阻挡放电装置的放电及臭氧生成特性

相对于体介质阻挡放电(VDBD),沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体可以更高效地生成反应活性物质,在气体处理方面显示了较高的效率。但沿面放电仅沿介质表面发展,限制了放电等离子体装置处理气体的能力。文中设计了一种新型的沿面/体复合DBD装置,通过在垂直于沿面放电高压电极的上部增加体放电电极,用于扩展等离子体的空间分布并提高活性物质的产量,研究了电极构型、放电气隙、放电电压及气体体积流量等对装置的放电特性及臭氧生成的影响。在空气间隙为4.5mm,外加电压幅值为16kV时,SDBD放电功率为11.2W,VDBD放电功率为4.6 W,复合装置的放电功率为19.7 W;分别测量复合装置中的沿面放电和体放电功率发现,复合装置的沿面放电功较单一沿面放电装置的放电功率提高了1.1倍,而复合装置的体放电功率较单一体放电功率提高了1.9倍。臭氧测试结果表明,复合装置生成的臭氧质量浓度可达3.0 mg/L,分别是SDBD和VDBD的3.8倍和5.0倍。

结构及供电电源对沿面介质阻挡放电装置放电特性及臭氧生成的影响

沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体能够高效生成反应活性物质,在生物医学、环保等应用领域得到广泛研究。SDBD装置的结构和供电电源参数是影响其放电特性及反应活性物质生成的主要因素,为此,以具有螺环线形高压电极的管状沿面放电装置为对象,研究了装置结构及供电电源对其放电特性及臭氧生成的影响。结果表明:在相同的供电电压下,螺环线形高压电极的螺距、介质厚度影响电极间的电场强度和分布、放电功率和臭氧生成量,但螺环线形高压电极的线径对放电功率和臭氧生成量几乎没有影响;螺环线形高压电极的螺距存在一个优化值,在螺距低于25mm时,放电功率和臭氧产生量随着螺距的增加而增加,当螺距大于25mm时,放电功率和臭氧产生量基本不再变化;当绝缘介质管厚度由3mm减小到1.6mm时,放电功率提高约2倍,臭氧产生量提高约3倍。同采用50Hz交流电源供电相比,SDBD装置采用9.6k Hz高频电源供电时,在较低的电压下即可获得较大的放电功率及臭氧产量,且臭氧生成的能量效率提高约25%。

气体参数对沿面放电活性氧物质注入氧化亚硫酸铵的影响

为提高铵法脱硫产物的氧化效率,采用气相沿面放电生成的活性氧物质替代强制氧化法中的空气用于氧化亚硫酸铵,考察了沿面放电等离子体装置中的空气流速、温度、湿度及曝气孔的孔径、氧化物质的传输距离等因素对亚硫酸铵氧化率的影响。结果表明:亚硫酸铵氧化率随空气流速增大而提高;空气湿度、温度的升高降低臭氧的生成,不利于亚硫酸铵的氧化;曝气孔的孔径增大、氧化物质输运距离增大,降低臭氧等活性氧物质的利用效率,进而降低亚硫酸铵的氧化率。同空气强制氧化相比,采用沿面放电生成的活性氧物质氧化亚硫酸铵,可提高亚硫酸铵氧化率达一倍以上。

添加剂对电晕放电烟气脱硝效率和NO_x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7．5kj／m^3，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NOx脱除；单独注入氨气，NO和NOx脱除率分别达到45％和37％，NOx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．园此为有效脱除NOx，烟气中同时注入丙烯以及易与NOx反应的添加剂是必要的．

UV-辐照TiO_2纳米管阵列脱色甲基橙废水研究

在近中性的电解液中,采用恒电压阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列膜催化剂,研究了阳极氧化电压、氧化时间、电解液中氟离子浓度等对二氧化钛纳米管阵列表观形貌的影响,并分析了其晶型.以甲基橙模拟废水为目标物,测试了催化剂的光催化脱色效率.结果表明：催化剂的制备条件影响其表观形貌和晶型,进而影响其光催化效率;本实验制备的TiO2纳米管阵列的孔内径约为30~50 nm,壁厚约20~25 nm;热处理前催化剂为无定形型,550℃下热处理后的催化剂晶型以锐钛矿为主;同直接光解相比,光催化脱色甲基橙废水的效率提高了40%.

非热等离子体脱硫脱氮技术的应用研究进展

阐述了脉冲电晕放电和介质阻挡放电脱硫脱氮工艺的反应机理、研究进展和存在的问题.讨论了烟气成份,放电与催化联用技术,电源与反应器匹配等方面对于脱硫脱氮效率的影响.

电极结构对多孔陶瓷孔内微放电特性及苯降解的影响

微放电可在小的空间中产生高密度等离子体,有利于气体污染物的高效处理。该文研究了电极结构及电极形状对多孔陶瓷孔内微放电特性及苯降解的影响。结果表明:在相同外加电压条件下,与二电极结构相比,三电极结构可生成更多的丝状放电通道,峰-峰电荷Qpk-pk提高了3.2倍,放电电荷Qd提高了4.4倍,放电功率从0.8W提高到8.6W,苯降解效率提高了35.1%;网高压电极结构相比于弹簧电极,能够增加有效放电面积并增强放电强度,放电功率相较于弹簧电极构型提高约4W,丝状放电通道能够充满放电空间,显著提高苯降解效率。

水降膜DBD等离子体去除水中磺胺甲恶唑的效能及机理

水降膜介质阻挡放电装置可以在气相高效生成反应活性物质,且大的气–液反应界面有利于反应活性物质的气–液传质,高效降解液相污染物。为此研究了单极性和双极性脉冲电源供电时水降膜装置的放电特性及磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMX)的降解效率,研究发现双极性脉冲供电时,水降膜装置放电强度及SMX降解率更高。同时,本文探究了双极性脉冲电压和频率、SMX初始质量浓度、pH值、液体流速和电导率对SMX降解的影响,分析了SMX的降解机理。结果表明:放电功率随放电电压和脉冲频率升高而增大,SMX降解率随之升高,当放电电压较低(24 kV)时,电压升高能提高SMX降解的能量效率,但提升放电频率会导致SMX降解能量效率的下降;液体循环流量和电导率对SMX的降解影响不大;放电功率为5 W,放电处理质量浓度为20 mg/L的200 mL溶液30 min,SMX降解率达到了80.2%,能量效率达到1.28 g/(kW·h);由于过臭氧化和SMX分子的质子化效应,碱性条件下SMX的降解率远高于酸性条件下的降解率。

等离子体转化CO2的研究进展

大气中CO2的浓度增长而导致的温室效应已成为全球性问题,CO2分子的稳定性强,传统热解法转化CO2有一定的局限性,利用等离子体法将CO2资源化利用具有良好的前景。为此简要介绍了等离子体法转化CO2的基本原理和优势,讨论催化剂在转化过程中的作用。主要就近5年来国内外对介质阻挡放电(DBD)、滑动弧放电和微波放电等离子体转化CO2以及DBD、微波放电与不同催化剂相结合转化CO2的研究进行概述。基于目前的研究现状,分析了等离子体转化CO2技术存在的问题与挑战,提出利用等离子体技术将CO2与共氢反应物相结合生成高能效产品,权衡反应中CO2转化率和能量效率,对未来的发展方向进行展望。

空气电晕放电中的OH自由基发射光谱

测量了大气压下向空气中喷射不饱和水蒸气的电晕放电产生的OH自由基的发射光谱。通过对光谱线强度变化的分析,研究了电场强度、放电方式、水蒸气比例等因素对OH自由基产生过程的影响,及OH自由基浓度在放电反应空间的分布特点。

沿面介质阻挡放电的低压电极配置方法

沿面介质阻挡放电等离子体在臭氧生成、化工合成、流动控制等领域有着广泛的应用前景,而电极的配置对沿面放电应用效果有着重要影响。为此在石英玻璃筒上制作沿面放电等离子体发生系统,考察不同低压电极配置方法对放电特性和臭氧生成的影响,以获得沿面放电等离子体低压电极结构配置方法。研究结果表明带式电极的放电特性与臭氧生成量好于传统的面式电极,带式电极结构中,同位电极结构与异位电极结构相比,异位电极结构下的放电功率大于同位电极,其中在异位电极结构中,在电极间距为6 mm、放电电压为20 k V、气体体积流量为1 m3/h条件下,放电功率为6.5 W,臭氧生成量为34.2μg/L,高于传统的面式电极结构下的臭氧生成量50%以上,且石英玻璃筒外低压电极侧同样存在等离子体反应,产生的活性物质的量约占管内生成量的26%。

沿面型介质阻挡放电中高压电极配置对放电特性及臭氧产量的影响

为了提高沿面型介质阻挡放电反应器的放电性能及臭氧产量,以螺环型沿面放电作为研究对象,探讨了不同外加条件、电极结构对沿面放电功率和臭氧产量的影响,并通过分析不同条件下的Lissajous图形探讨了各项因素的影响程度。实验测试了5种不同管径d的反应器,其d分别为7.5、16.7、24.7、35.0、56.0 mm。实验结果表明:外加电压U相同时,采用50 Hz工频电源,管径d为56.0 mm时的放电功率P最大为43.3 W,臭氧产量Q也达到最大值753.0 mg/h;而单位体积的放电功率PV及单位体积的臭氧产量QV的考察结果与之相反,在d为7.5mm时取得最大值;单位功率臭氧产量QW则是在d为16.7 mm时存在一个最佳值;随着高压弹簧电极线径l和螺距s的增大,相应的P和Q也有不同程度的增加,但其影响都不是单方面的;沿面放电中d是对P和Q影响最大的因素,壁厚d′次之,l与s影响最小。Lissajous图形的分析结果也表明:d的变化对气隙等效电容有更大的影响,因此其对P的影响也最大。

电极结构及填充介质对二氧化碳重整甲烷制合成气的影响

为了考察电极结构及填充介质对放电及二氧化碳重整效果的影响,对线管式介质阻挡放电（DBD）反应装置3种不同电极结构及下的电信号进行了测量,并分析了不同电极结构及不同形貌填充介质下的重整效果。结果表明：反应气体为CH_4和CO_2,DBD反应装置的内电极分别为光滑电极、螺纹电极、线圈电极时,反应装置放电起始电压依次减小。相同电压下,线圈电极下放电功率大于其他2个电极,CH_4和CO_2的转化率也高于其他2个电极所在的反应器,但是CO的选择性明显低于其他2个电极。在放电间隙填充介质后,介质表面形成极化电场,放电区域局部场强增大,促进CH_4和CO_2的分解,活性三氧化二铝小球对CO_2有一定的吸附性,填充三氧化二铝小球下CO_2的转化率高于玻璃珠填充;与球状填充介质相比,填充不规则块状活性三氧化二铝时,放电区域产生的局部电场放电强度增大,CH_4的转化率有明显的提升,但是与无填充相比其对CO_2转化影响很小。

沿面放电生成臭氧的传输损耗研究

臭氧以其强氧化性得到了广泛应用,而实际应用过程中臭氧的传输损耗大大降低了其利用效率。鉴于此,采用沿面放电等离子体产生臭氧,研究了臭氧在传输过程中传输距离、臭氧初始质量浓度、气体流速、气体相对湿度和气体温度等因素对臭氧的衰减影响。实验结果表明,传输距离、气体相对湿度、气体温度的升高以及气体流速的降低均会加速传输过程中臭氧的损耗。此外,在该实验的条件下,臭氧质量浓度范围在62.86~124.60 mg/m3时,对衰减率的影响不大,保持在15%左右。

正极性纳秒脉冲电压下天然酯绝缘油的击穿特性和发射光谱

天然酯绝缘油具有优异的电气绝缘性能,是油浸变压器和脉冲功率装置的良好绝缘介质。为了研究天然酯绝缘油在正极性ns脉冲电压下的绝缘特性,考察了针-针电极结构下针电极曲率半径、电极间距对天然酯绝缘油击穿电压的影响以及油中水分体积分数、油温与天然酯绝缘油击穿电压的关系。并利用发射光谱技术对天然酯绝缘油中放电特性进行了光谱诊断。实验结果表明:天然酯绝缘油击穿电压随电极间距的增大而升高,且相同电极间距下其击穿电压随针电极曲率半径的增大而升高;油温升高对天然酯绝缘油击穿电压影响不明显;随着水分体积分数增加,天然酯绝缘油、25号变压器油击穿电压均有所降低,但天然酯绝缘油击穿电压始终高于25号变压器油。天然酯绝缘油击穿发射光谱诊断表明:C原子在击穿过程中表现活跃,在光谱中观察到多条特征谱线;而H原子只发现了1条特征谱线。

脉冲放电反应器的电极结构和放电特性研究

脉冲放电等离子体化学过程广泛用于处理气态污染物的研究 ,反应器的电极结构直接关系到放电等离子体的形成和放电能量的利用效率 ,研究电极结构可为脉冲放电等离子体化学过程的应用提供参考。用线 -板式脉冲放电等离子体的电极结构 ,正极性纳秒级脉冲高压电源供电 ,研究了线 -板电极间距、放电线相邻间距、电场中放电线的分布对放电特性的影响 ,得到放电线间距和线 -板电极间距的合适比例范围 。

沿面放电等离子体活化空气氧化亚硫酸钙实验研究

为了考察等离子体活化空气产生臭氧对脱硫浆液中亚硫酸钙的氧化作用,采用沿面放电等离子体发生装置,探究了放电电压、曝气量、曝气气体温度以及亚硫酸钙浆液的浓度和温度等参数对亚硫酸钙氧化率的影响。结果表明,在室温条件下,当亚硫酸钙浓度为0.01 mol/L时,放电电压取15 k V、曝气量取1.0 m3/h时具有较好的放电氧化效果;较低的曝气气体温度和亚硫酸钙浓度、以及较高的浆液温度有利于亚硫酸钙的放电氧化。当放电电压为14 k V、亚硫酸钙浆液初始浓度0.01 mol/L时,放电氧化仅采用0.7 m3/h曝气量就可使其氧化率达到空气自氧化采用1.4 m3/h曝气量时的氧化率的1.49~1.59倍。当放电氧化的浆液浓度为空气自氧化的2倍时,其氧化率为空气自氧化的1.2~1.5倍,在降低工艺投资和运营成本方面具有明显优势。