直流电晕放电等离子体去除室内空气微生物和颗粒物

采用针-孔式直流电晕放电等离子体净化装置处理室内空气,研究了能量密度、电源极性、电极间距等对微生物和颗粒物去除效率的影响,探讨了微生物和颗粒物去除的机制.结果表明：直流电晕放电等离子体对室内空气中不同粒径的微生物（0.65～2.1 μm、＞2.1 μm）和粗颗粒物（TSP和PM10）有较好的去除效果,但对细颗粒物（PM2.5）去除效果不明显.对于颗粒物的去除,负直流电晕放电优于正直流放电;对于微生物的去除,正电流电晕放电优于负直流放电;放电等离子体去除真菌的效果优于去除细菌的效果.正、负直流电晕放电产生的等离子体组成不同和微生物耐等离子体氧化能力差异是导致上述现象的可能原因.相同条件下,电晕放电装置对颗粒物的去除率低于其对微生物的去除率,这与微生物粒子既能在放电电场中被捕集去除,也能在等离子体的作用下被灭活有关.

氮气对电晕放电等离子体降解甲基蓝的影响

电晕放电等离子体技术是近年发展起来的一种新型高级氧化工艺,因其处理效果好、操作简单、占地面积小的特点在印染废水处理领域得到了广泛应用。目前因大部分有机污染物的降解机理不详,该技术尚处于探索阶段。因此,为了尽早将电晕放电等离子体技术应用于工业印染废水的处理,不同污染物降解机理的研究对该技术的工业化和产业化应用具有重要意义。至今,电晕放电等离子体技术对研究较多的染料的降解效果均较好,然而,是否适合所有染料的降解有待进一步研究。采用电晕放电等离子体技术处理三苯甲烷类染料甲基蓝,研究了溶液的初始浓度对甲基蓝紫外-可见光谱中芳香环的降解率、发色基团吸光度变化的影响,测定了溶液的浓度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、pH值等指标随着放电时间的变化,并对其相关性进行了分析。结合紫外-可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(3D-fluorescence)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)三种光谱学手段分析了电晕放电降解甲基蓝过程溶液的颜色、荧光物质和官能团变化,分析了电晕放电降解甲基蓝30min后生成的中间产物。结果表明:电晕放电等离子体降解甲基蓝过程,溶液的浓度随着放电时间的延长逐渐减小,表明该技术对甲基蓝溶液有一定的降解能力;降解过程高压电极放电击穿含有大量氮气的空气产生N,NO·,N_2^+等含氮高活性粒子,这些粒子通过扩散作用迁移至液相,使得溶液中TN含量在整个降解过程逐渐升高;另有部分含氮高活性粒子与钨钢针电极溶出的C元素键合生成发色的C=N双键,使得溶液中的总有机碳在放电5min时有所升高。延长反应时间产生的高活性粒子与溶液中的有机物(甲基蓝及中间产物)继续作用,部分有机物矿化生成CO_2,引起溶液中TOC含量的下降。电晕放电相同时间内产生的活性粒子数量相当,增大甲基蓝浓度,未被降解的甲基蓝分子越多,导致甲基蓝降解率的减小。电晕放电过程甲基蓝分子之间的聚合与发色C=N双键的生成共同促使甲基蓝发色基团吸光度在放电5min时达到最大;且甲基蓝溶液的初始浓度越高,吸光度(A5-A0)升高的越多。概括来说,甲基蓝结构中发色C=N双键的存在是电晕放电等离子体降解甲基蓝过程溶液颜色加深再变浅的主要原因。反应过程羟基自由基的消耗导致放电5min时溶液的pH值升高;随着反应的进行溶液中生成的硝酸及小分子酸增强了溶液的酸性,导致pH值降低。三维荧光光谱结果表明,甲基蓝降解过程出现了三类明显的荧光峰,位于EX/EM=310～320/430～450,E_X/E_M=240～250/320～340和E_X/E_M=280/340,分别代表腐殖酸类物质、芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢副产物。甲基蓝溶液降解前的荧光物质主要为腐殖酸类,随着降解时间的延长,腐殖酸类物质首先降解生成了芳香族蛋白质,进一步降解产生可溶性微生物代谢副产物。比较电晕放电前后甲基蓝溶液的红外光谱图和红外分峰图发现,甲基蓝结构中N—H键3 432.8cm^(-1)处不对称伸缩振动峰红移了0.3cm^(-1),烯烃和苯环上C—H键2 975.9cm^(-1)处的伸缩振动峰向高波数偏移了0.5cm^(-1),1 638.7cm^(-1)处RCH=CHR的双键伸缩振动位置蓝移了3.2cm^(-1),芳仲胺的C—N伸缩振动峰1 341.6cm^(-1)向高波数偏移了1.3cm^(-1),磺酸基S=O的伸缩振动峰1 121.1和1 034.3cm^(-1)分别红移了3.8和13cm^(-1),甲基蓝结构中的环外C=C双键与C=N双键吸收峰消失,在1 692.4和1 400.4cm^(-1)处分别出现了C=O和N=O的伸缩振动吸收峰,产生了2,5-环己二烯-1,4-二酮、对硝基苯磺酸钠和芳香酮类等中间产物。该结果对于利用电晕放电等离子体技术处理甲基蓝废水具有重要的理论意义和实用价值。

电晕放电等离子体辐射对紫花苜蓿种子的影响

将紫花苜蓿种子分为两组,一组直接在电晕放电场中暴露处理,另一组用培养皿盖遮挡,以阻止离子风的刻蚀作用,可近似为非均匀电场单因素作用。结果表明:电晕放电等离子体辐射可以改变种皮化学结构,处理后种皮傅里叶变换红外光谱峰值在2856 cm^(-1)和1729 cm^(-1)处发生变化,表明种皮中的蜡、脂质、纤维素有一定降解。种子漂浮率和表观接触角测量结果表明,电晕放电等离子体辐射提高了紫花苜蓿种子的亲水性,无遮挡组较遮挡组亲水性变化更大,表明培养皿盖遮挡可以有效减少离子风的物理化学刻蚀,并且离子风比非均匀电场对种皮的影响更大。扫描电子显微镜结果表明,种皮刻蚀严重,种皮中的纤维素降解,表面开裂,从而提高了种子的吸水能力。电晕放电等离子体辐照过的种子苗高显著增加,表明离子风的物理化学刻蚀已转变为宏观的生物学效应。该研究为电晕放电等离子体辐射紫花苜蓿种子的表面改性和化学结构组成的分析提供了实验数据支持,并为揭示电晕放电场作用机理提供了思路。

电晕放电等离子体增强化学气相沉积合成碳纳米管阵列

发展了具有常压、低温特点的电晕放电等离子体增强化学气相沉积合成碳纳米管阵列的技术路线.以甲烷和氢气为原料,在含钴多孔阳极氧化铝模板中合成了碳纳米管阵列.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量弥散X射线谱(EDS)和拉曼光谱(Raman)分析表明,该阵列由直径约40nm的碳纳米管构成,长度大于4μm.碳纳米管主要限制生长在模板孔道中.

磁电雾化电晕放电低温等离子体及其应用

本文讨论了磁电雾化电晕放电低温等离子体技术的基本原理,以及它在静电除尘、烟气脱硫等环保生物工程等领域中的应用前景.

填充式电晕法处理二氧化硫的实验研究

主要研究了电晕放电等离子体法处理二氧化硫的效果。通过电晕放电产生大量的氧化性很强的自由基 ,在它们的作用下 ,与二氧化硫发生一系列的物理和化学反应 ,从而达到去除二氧化硫的目的。同时提出加入适当电介质增强放电强度的方法 。

Synthesis of carbon nanotube array using corona discharge plasma-enhanced chemical vapor deposition

A corona discharge plasma-enhanced chemical vapor deposition with the features of atmospheric pressure and low temperature has been developed to synthesize the carbon nanotube array. The array was synthesized from methane and hydrogen mixture in anodic aluminum oxide template channels in that cobalt was electrodeposited at the bottom. The characterization results by the scanning elec-tron microscopy, transmission electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and Raman spectroscopy in-dicate that the array consists of carbon nanotubes with the diameter of about 40 nm and the length of more than 4 mm, and the carbon nanotubes are mainly restrained within the channels of templates.