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.

直流电晕放电等离子体烟气脱硫数值分析

对直流电晕放电等离子体烟气脱硫进行了研究,通过分析影响脱硫效率的各个因素,拟合出单因素的贡献函数.在此基础上,利用多元回归方法得出直流电晕放电等离子体烟气脱硫的效率经验公式.找出了脱硫效率与电压、水蒸气含量、氨气投加量及SO2初始浓度的函数关系.由公式得到的预测值与实验值一致性较好,因此该经验公式可为直流电晕放电等离子体烟气脱硫提供参考.

大气压直流电晕放电等离子体激励器在气流控制领域中的应用概述

近些年,气流主动流动控制是一个快速发展的课题,特别是在航空学方面具有极其重要的应用.在所有的气流主动流动控制方法中,非热等离子体激励器基于其系统的简单性、低功耗、具有高频实时控制能力等技术优点获得了广泛的研究.本文将综述介绍直流电晕放电等离子体在气流控制领域的发展.首先简要介绍直流电晕放电的物理特性及发展历程,其次着重介绍几种典型的直流电晕放电等离子体激励器的结构,然后重点介绍直流电晕放电的电特性和机械特性,最后总结了文献中关于直流电晕放电的主要研究成果.目的是能够更好地了解直流电晕放电等离子体激励器的机械作用,以便今后有针对性地优化激励器的结构,从而能够更加有效地进行气流流动控制.

不同海拔高度下电晕放电等离子体粒子特性的仿真研究

电晕放电作为等离子体的一种重要获取手段,它的放电特性及其降解能力与所处空气环境有着密切的关系.为了得到不同海拔高度对电晕放电特性和等离子体降解能力的影响,本文通过COMSOL软件基于流体动力学模型,对不同海拔高度的放电模型进行数值模拟计算.分别对电流波形、影响等离子体降解能力的电子密度、平均电子能量等物理量随海拔高度变化的规律进行研究.结果表明,海拔越高,气压越低,环境温度越低,电流脉冲峰值越高,频率越高,脉冲启动时间越提前.脉冲波形的上升时间减小、下降时间增大.同时,电子密度以及平均电子能量也会随着海拔高度的升高而增强.

高频交流电晕等离子体降解农用地膜的特性研究

地膜的使用为农业发展带来了极大的便利,但大量的残膜同时也造成了极为严重的白色污染,而目前针对残膜的降解处理研究又极为缺乏。低温等离子体降解技术作为一种高效、绿色的污染物处理方法,可以通过在反应空间生成大量高能电子和活性物质对污染物进行降解。首先采用高频交流针板电晕放电结构,针对电极结构进行优化设计,提高反应空间内的电场强度的电子密度。然后通过电晕等离子体降解技术对地膜进行处理,最后对比了不同的放电功率、空气湿度、针膜间距、放电间距对地膜降解的影响效果。结果表明:针尖的形状和针针之间的距离会对电子密度和电场强度造成不同程度的影响,当针尖斜率为3.33,针针间距为12 mm时,电子密度和电场强度最大,分别为1.55×10^(13) m^(-3)和1.2×10^(6) V/m;放电功率的增大会导致空间内能量密度的提高,从而提高空间内高能电子和活性物质的产生效率,提高地膜的降解效率,当输入功率为64 W时降解效率最高达到0.96%,但能量效率会随着输入功率的升高先增大后减小,当输入功率为56 W达到最佳能量效率为34.29μg/(W·h);空气湿度的增加不仅会导致放电形态发生变化出现稳定的微放电,也会提升活性物质的产生效率,当空气湿度达到70%RH时,地膜降解效率提升1.04倍;地膜与针尖之间的距离也会导致稳定的微放电产生,将降解效率由0.43%提升至1.02%;此外,针板电极的间距也会对降解效率产生影响,当放电间距为15 mm时可以达到最佳的等离子体的辐射范围和辐射强度,使降解效率和能量效率均达到最大,与仿真条件一致,分别为2.3%和68.18μg/(W·h)。

基于直流电晕放电和催化剂反电晕的等离子体发生法

为实现等离子体和催化材料的紧密结合,构建了电晕放电极、辅助电极、催化材料和接地极组成的反电晕放电体系。采用伏安特性、图像分析、发射光谱和粒子成像测速技术研究反电晕放电过程和等离子体特性。结果表明:基于直流电晕放电,在颗粒层或蜂窝表面和孔道中发生二次放电,产生了反电晕等离子体;发生反电晕时,电流显著增大,在相同电压条件下,反电晕电流是典型的电晕放电电流的2倍以上;反电晕放电区域主要是N2的第二正系激发态物质,波长为337.13 nm和357.69 nm的发射光谱强度较大;反电晕改变了放电区域的流场,产生的离子风速度超过1.0 m/s;辅助网电极限制了蜂窝表面和孔道的流光向火花放电发展,实现稳定的反电晕放电。

基于人工智能优化的等离子体空气净化系统

致病微生物气溶胶(PMA)是典型的环境污染物,也是对人类健康的主要威胁之一。为了解决传统的高效颗粒空气过滤器(HEPA)系统只能过滤PMA的主要局限性,该研究开发了一种新的等离子体空气净化系统(PAPS),它可以同时过滤PMA并杀死内部的微生物。本系统采用大面积的针状电晕放电阵列覆盖气流通道,并设计了专有的模块化组件,使得PAPS组件易于清洁和重复使用,以实现长期、低成本的运行。此外,该研究集成了人工神经网络与遗传算法(ANN-GA)来优化PAPS的工作参数。通过在最佳工艺条件下对PMA进行有效捕捉和灭活,验证了ANN-GA模型的可靠性。本研究通过层流场、电场、等离子体场和带电粒子运动的多物理场耦合模拟,研究了PAPS系统的净化机制,并进一步验证了其关键工作参数。最终的实验证明,在最佳工作参数下,PAPS可以有效地拦截和灭活PMA中的所有细菌。

不同电源及放电形式下低温等离子体降解挥发性有机物的研究进展

介绍了低温等离子体的产生方式,并对几种降解挥发性有机物(VOCs)的工艺及其特点进行阐述。针对电晕放电与介质阻挡放电,重点围绕不同类型电源作用下VOCs的降解特性进行叙述。结合不同电源及放电形式下低温等离子体降解VOCs的表现,对该技术的未来发展进行了展望。

大气压等离子体射流放电参数对沉积氧化钛薄膜特性的影响

大气压等离子体增强化学气相沉积(AP-PECVD)功能薄膜技术受到广泛的关注,但等离子体的作用机理仍有待进一步探讨。利用针-板电极大气压电晕Ar等离子体射流,在不同放电频率条件下,对单、双脉冲的放电参数及沉积TiO_(2)薄膜的性质进行比较,阐明了脉冲放电特性对等离子体参数和TiO_(2)薄膜生长的影响,进而推断AP-PECVD中等离子体的作用机理。结果表明:单个电压周期内,放电电流呈稳定的单脉冲或双脉冲,电晕等离子体射流区域呈均匀弥散分布,沉积的氧化钛薄膜均匀致密;其他条件相同的情况下,双脉冲放电极间平均耗散功率、等离子体气体温度大于单脉冲放电,并且等离子体区域发光显著增强,发射光谱计算得到大气压等离子体射流电子激发温度约8000 K,双脉冲等离子体射流电子温度略高于单脉冲等离子体射流。对于薄膜生长,双脉冲放电薄膜沉积速率比单脉冲放电大,沉积的薄膜更加致密,亲水性更强。由于等离子体参数上的差异,在钛酸异丙酯解离过程和TiO_(2)薄膜形成时的表面扩散过程中,双脉冲等离子体射流比单脉冲射流贡献更大,有利于快速沉积更致密、亲水性更高的氧化钛薄膜。

高压脉冲电晕放电等离子体降解废水中苯酚

考察了多种因素对高压脉冲电晕放电低温等离子体法降解水中苯酚效果的影响 .提高脉冲电压峰值和放电频率、延长放电时间等均可大大提高降解效果 .自由基清除剂如正丁醇和缓冲剂如硼酸盐的存在均会显著降低降解效果 .1 0 0mg·L- 1苯酚废水溶液放电处理 1 80min ,最高降解率达 67 3 % .当放电处理 42 0min时 ,废水的TOC下降 83 8% .

脉冲电晕放电等离子体降解含4-氯酚废水

考察了多种因素对高压脉冲电晕放电等离子体降解废水中 4 氯酚效果的影响 ,同时对 4 氯酚降解过程动力学进行了研究 .提高脉冲电压峰值和气体的流量以及降低废水溶液的电导率均可提高 4 氯酚的降解效果 ,而醇类化合物的存在将明显降低 4 氯酚的降解率 .4 氯酚的降解过程符合一级反应 ,降解速率常数与降解温度的关系符合Arrhenius公式 .当废水的初始 pH值为 7 0、电导率为 80 μS·cm-1、脉冲电压峰值为 30kV、放电频率为 6 0Hz、放电电极直径为 0 6mm、放电距离为 3 0cm时 ,指前因子A =1 36 5× 10 -2 min-1,实验活化能Ea=5 12 9kJ·mol-1.得到了降解速率常数与脉冲电压峰值、放电频率。

电晕放电等离子体甲醇分解制氢

对常温常压下电晕放电等离子体分解甲醇制氢反应作了探讨 .分别用直流电和频率在 2 0 0 0Hz的交流电作为放电电源造成不同的电场状态 ,以研究各种因素对等离子体转化甲醇制氢的影响 .研究表明 ,电晕放电能在短时间 (<10 -1s)内完成很高的氢产率 ,进料浓度显著影响制氢速度和能耗 .相对于直流电电晕放电 ,交流电中的正弦波类电晕放电对甲醇分解非常有效 .锯齿波交流电的甲醇分解能力却相当低 .

脉冲电晕放电等离子体降解苯酚废水的研究

考察了多种因素对高压脉冲电晕放电等离子体降解废水中苯酚效果的影响 ,同时对苯酚降解过程动力学进行了研究。提高脉冲电压峰值和气体的流量以及降低废水溶液的电导率均可提高苯酚的降解率 ,而醇类化合物的存在却明显降低苯酚的降解效果。苯酚的降解过程符合 1级反应 ,降解速率常数 (k)与降解温度(T)的关系符合 Arrhenius公式。即 C=C0 exp(- kt)、k=Aexp(- Ea/ RT)。当废水的初始 p H值和电导率分别为 7.0和 80μS· cm-1、脉冲峰压和放电频率分别为 32 k V和 6 0 Hz、放电电极直径和放电距离分别为 0 .6mm和 3.0 cm时 ,指前因子 A=36 .0 min-1,表观活化能 Ea=2 4.7k J· mol-1。

脉冲电晕放电等离子体降解4-氯酚废水的研究

在废水中进行直接高压脉冲电晕放电产生的非平衡等离子体可以有效地氧化降解水溶液中的有机物。研究表明,在不同的放电条件下废水溶液中4-氯酚的降解过程均符合一级反应,即C=C0e-kt。提高脉冲峰压和放电频率可以提高4-氯酚的降解速率,而增大放电电极与接地电极间的距离将严重降低4-氯酚的降解速率。在一定的放电条件下,4-氯酚降解速率常数k与脉冲峰压Vp、放电频率f和放电距离l的关系符合:k=10-8(Vp)4.22、k=4.78×10-6 f 1.81和k=-1.184×10-2lnl+0.02153。

电晕放电二氧化碳冷等离子体转化特性研究

在常压、室温条件下利用电晕放电使二氧化碳通过冷等离子体反应分解为一氧化碳和氧气 ,由四极质谱在线定量分析产物组成。考察反应条件 (电晕类型、能量密度、气体流量等 )对反应转化率的影响 ,分析了该反应的能量效率。当放电功率为 40W、CO2 流量为 30mL·min- 1 时 ,正电晕等离子体CO2 分解反应的转化率为 15 2 % ;CO2 转化率随体系能量密度的增加而上升 ,随反应时间的增加而增大。当CO2 流量为 90mL·min- 1 、正电晕放电功率为 37 6W时 ,反应体系的能量效率为 5 89% ;实验发现 ,正电晕放电时CO2

脉冲电晕放电等离子体去除污染土壤热脱附尾气中的DDTs

为探索新型产业化应用热脱附尾气处理技术,采用脉冲电晕放电等离子体技术对含DDTs的热脱附尾气进行处理,考察了工艺参数如脉冲电压、脉冲频率、ρ(DDTs)和停留时间对DDTs处理效果的影响,分析了DDTs经低温等离子体处理后的分解产物.结果表明,DDTs的去除率随脉冲电压的升高、脉冲频率的增大和停留时间的延长而增加,随进气中ρ(DDTs)的升高而降低,但去除量随进气中ρ(DDTs)的升高而增大.进气中的ρ(DDTs)为30.0 mg/m^3,停留时间为10 s,脉冲电压为30.0 kV,脉冲频率为50 Hz时,DDTs的去除率为82.5%.低温等离子体处理后,尾气中的ρ(p,p'-DDT)、ρ(o,p'-DDT)和ρ(p,p'-DDD)降低,ρ(p,p'-DDE)反而升高,另有微量的二苯甲烷、二苯甲醇、4,4'-二氯二苯甲烷、2,4'-二氯苯甲酮和1,1-双(对氯苯)-2-氯乙烯等分解产物被检出.研究显示,脉冲放电等离子体技术具有去除效率高等特点,可有效去除含DDTs的热脱附尾气.

电晕放电等离子体烟气脱硫工业化试验

在四川绵阳5000-20000 m3／h装置上进行了电晕放电等离子体烟气脱硫试验。试验结果表明,水蒸气／氨放电活化均能够提高烟气脱硫效率。在水蒸气／氨活化及脉冲电晕联合作用下,烟气温度60-70℃,烟气含湿总量约10％,SO2初始体积分数1500×10-6,氨硫摩尔比2:1,系统耗能率约为4 W·h／m3时,脱硫效率达到93％,形成的副产物中(NH4)2SO4与(NH4)2SO3的质量比大于95:5。

水中脉冲电晕放电等离子体特性及气泡运动

介绍了为研究大间距水中脉冲电晕放电建立的放电模型和实验系统。理论和实验结果分析证明水中电晕放电为过阻尼过程,无振荡,无二次放电。采用高速摄影仪研究放电及气泡的运动过程发现,放电仅在高压电极端部形成球形等离子体,不存在贯通的电弧通道,产生的气泡无二次涨缩过程。

高压脉冲电晕放电等离子体降解水中苯酚

对高压脉冲放电等离子体技术降解水中有机污染物苯酚进行了实验研究,观察了脉冲成形电容、脉冲峰值电压、脉冲频率、放电电极直径、放电距离等因素对苯酚降解率的影响;实验结果表明脉冲成形电容有一最佳值;降解率随脉冲峰值电压、脉冲频率增大而升高,随放电电极直径和放电距离的减小而增大。当放电处理320min后,废水的TOC下降62.1%。

基于FLUENT软件直流电弧等离子体喷射法等离子体放电特征二维数值模拟

直流电弧等离子体喷射法制备金刚石膜的过程中氩气主要起维持电弧放电作用,在一定程度上保证电弧放电的稳定性。本文利用自定义标量和自定义函数技术对FLUENT软件进行二次开发,在动量和能量守恒方程中添加相应电磁源项。对纯氩直流电弧等离子放电特征进行二维数值模拟,并经过实验验证后最终得到等离子体放电区域的温度、焦耳热、电流密度和速度等分布。模拟结果表明气压为1000 Pa工作电流为100 A条件下：氩等离子体最高温度和最大速度达到11000K和340 m/s,且均出现在阴极尖端位置附近;较强的外侧气流使阳极斑点稳定维持在阳极内侧下边缘位置,其附近等离子体温度在9000 K左右;基体表面附近等离子体温度受到焦耳热分布和阴极高温射流共同作用,维持在3000～4000 K。