微波液相放电等离子体的产生方法及形成机理

为研发新型微波液相放电技术,探究电极匹配理论及微波液相放电等离子体的形成机理,采用微波匹配理论设计了一种新型微波液相放电系统,利用网络分析仪来检测放电电极结构发生变化时的驻波比变化情况;对放电电极进行正置与侧置,通过图像分析研究了气泡走向对放电特性的影响;基于微波液相放电形成机理,采用气泡击穿理论研究了温度对气泡及放电特性的影响。结果表明,影响放电电极匹配的主要参数为内外导体的尺寸、内外导体间介质的相对介电常数以及电极所处溶液的相对介电常数。放电过程中,气泡的走向对等离子体的产生区域有着重大影响,微波液相放电过程实际上是电极内导体尖端气泡被强电场击穿的过程。此外,随着温度的升高,放电前所产生的气泡逐渐增大,起始功率呈减小趋势,放电等离子体区域出现先增大后减小的现象。

微波液相放电乙醇制氢发射光谱研究

氢能作为一种高热值、无污染的清洁能源日渐受到国内外专家学者的追捧。微波液相放电技术在醇类中制氢具有光明的研究前景,为氢能的研究开发开辟了一条新的途径。通过对乙醇制氢发射光谱分析,有利于分析微波液相放电醇类制氢机理的探讨,为进一步改进微波液相放电制氢技术奠定基础。本文采用2.45GHz频率微波在液相醇类中放电实现了微波液相等离子体制氢,并借助发射光谱仪对微波液相放电乙醇制氢光谱特性进行了研究。研究结果显示:微波液相放电乙醇制氢过程中,能产生大量的H,O,OH,CH,C2等活性粒子;乙醇放电光谱中OH自由基、H自由基和O自由基的光谱强度要远大于纯水中OH自由基、H自由基和O自由基的光谱强度;高能粒子打开水分子中的O—H键,脱氢制氢的过程较乙醇分子难度要大,因此在微波乙醇放电制氢过程中,氢气的来源主要是乙醇分子的脱氢重组,水分解产氢的贡献度较低;在外界压力与温度一定的条件下,OH,H,O自由基的发射光谱强度随着功率的增加显著增强,而CH和C2活性粒子发射光谱强度则出现减弱趋势,这表明较大的微波功率不仅使产生的高能粒子的能量增加,同时高能粒子的密度也有所增加,导致较多的CH和C2基团被充分碰撞打开。

基于HFSS模拟的陶瓷管配置对微波液相放电电极匹配影响研究

陶瓷管是微波液相放电电极中难以被其他物质所替代的重要组成部分,研究陶瓷管对微波液相放电电极匹配的影响具有重要意义。为此,在内外电极尺寸一定的条件下,以陶瓷管自身长度、陶瓷管和内电极的相对位置以及液体的相对介电常数作为变量,研究了驻波比(SWR)和用HFSS软件模拟的电场强度随这些变量的变化。结果表明:在乙醇和甲醇中,当陶瓷管位于内电极下方时,2者之间的距离越大,SWR越小;随着陶瓷管长度的增大,SWR呈先增大后减小趋势。在纯水中,当陶瓷管位于内电极上方时,随着陶瓷管长度的增大,SWR呈减小趋势;当陶瓷管不高于内电极时,SWR呈先减小后增大趋势。SWR最小值的获取条件与模拟电场强度最大值的获取条件不同,只有当陶瓷管平行于内电极时,模拟电场强度才能取得最大值。在电极匹配过程中,需要兼顾SWR和电场强度。

微波液相放电氧化难生物降解有机废水

随着社会工业化进程的不断加快与发展,化工废水量也大幅增加,对环境的危害日益加剧。利用微波液相放电产生等离子体氧化处理难降解有机废水是一种有效的新技术。文章阐述了微波液相放电产生等离子体氧化技术的反应机理及技术优势,通过实验验证了该技术处理难生物降解有机废水的影响因素,并针对这项技术应用中需要深化探索的关键点给出建议。实验结果表明:输入功率1 000 W,水体流速250 mL/min, pH值6.0,H_(2)O_(2)加量为0.8%的条件下,微波液相放电氧化反应能在20 min内,对有机废水(COD原值5 000 mg/L)的COD去除率达98%;在最佳条件下反应10 min后,B/C值从0.12提高到0.31以上,废水性质由难生物降解转变为可生物降解,处理成本为41.00元/m;。

微波液相等离子体发射光谱研究

为了研究微波液相放电等离子体的基本物理现象和放电特性,为微波液相放电技术奠定一定的理论基础,利用发射光谱仪对水中微波液相放电及放电中产生的活性粒子进行了检测,同时对微波液相放电光谱数据统计方法进行了研究。利用发射光谱仪结合数控摄像机对微波液相放电过程中起始放电和稳定放电两个过程进行了同步检测拍摄。实验结果发现:微波液相等离子体发射光谱强度波动较大,光谱强度可以用10个光谱数据点进行平均计算;放电的强度在一定程度上可以由等离子体区域面积所反映,尽管如此,等离子体区域面积和羟基自由基发射光谱强度的变化梯度并不一致,这主要是因为在放电过程中,放电强度不仅体现在等离子体区域面积,同时也与等离子体区域的亮度有关。