等离子体反应器的改进及其与脉冲电源间的匹配

采用一种基于闸流管开关、Blumlein脉冲形成网络和脉冲变压器技术的高压脉冲电源 ,以模拟甲苯废气为净化对象 ,在线板式反应器内进行了结构改进试验。考察了线板式反应器内的电晕线间距及在反应器内引入的折流板、阻挡介质陶瓷板和催化剂对甲苯去除率的影响 ,分析了反应器峰值阻抗与电源的输出特性阻抗的匹配关系 ,为优化反应器设计及与电源匹配提供了基础数据。结果表明 :反应器设计中 ,电晕线间距和电晕线与极板间距之比以 0 8左右较好 ;反应器内加折流板 ,甲苯的去除率有所提高 ;负载Mn催化剂的陶瓷板阻挡反应器的去除率及能量利用率最高 ,陶瓷板阻挡的次之 ,无阻挡的最低 ;峰值电压增大 ,反应器的峰值阻抗降低 ,其与脉冲电源的输出特性阻抗比值 β趋近 1 ,电源的能量效率相应增大 ,最大可达 92 %。

DBD等离子体反应器放电功率测量的研究

在明确 DBD放电反应器工作原理的基础上 ,讨论放电功率的几种测量方法的优缺点 ,其中包括功率表法、瞬时功率曲线法和电压 /电荷利萨如图形法 ,介绍了基于 PC的放电功率在线测量系统的组成 。

不同电极结构等离子体反应器的放大试验研究

应用脉冲放电等离子体技术,在三种不同电极结构的线板式反应器内对模拟甲苯废气的净化进行了放大试验.三种反应器是A—无阻挡式、B—陶瓷板阻挡式和C—陶瓷板阻挡并负载 MnOx 催化剂式.采用一种基于闸流管开关、Blumlein脉冲形成网络和脉冲变压器技术的高压脉冲电源,其最大输出功率为 1 kW,最大脉冲电压峰值为100 kV.试验结果表明: 当甲苯的初始质量浓度为5 4 g/m3、处理气量为4 m3/h、峰值电压为67 kV、重复频率为300Hz时,反应器A的甲苯去除率为47%,B为64%,C可达80%;当能量密度相同时,C的甲苯能量利用率最高,B次之,A最低;陶瓷板的阻挡有效地降低了反应器放电产生的臭氧质量浓度;当峰值电压相同时,陶瓷板的阻挡有利于提高次峰电压、峰值电流、峰值功率、单脉冲能量及其注入反应器的平均功率;MnOx 催化剂的存在可强化放电等离子体去除甲苯的过程.

脉冲等离子体反应器放电特性研究

脉冲放电等离子体被广泛用于气态污染物处理的研究,放电参数直接影响反应器内等离子体状态,进而影响污染物的去除效果,研究不同条件下的放电特性可为脉冲等离子体技术的应用提供参考。本文利用线板式脉冲等离子体反应器,BPFN型高压脉冲电源供电,研究了电源电容、极板间距及介质阻挡对放电特性的影响。结果表明:增大电源电容可以有效地提高电源能量效率;增大极板间距,峰值电压VP增大,峰值电流IP减小,脉宽减小,波形更加理想;陶瓷板阻挡放电可解决间隙火花放电,使脉冲电晕放电空间分布均匀,在大范围内提高电源能量效率。

催化型低温等离子体反应器净化废气研究进展

催化型低温等离子体反应器可有效地提高废气治理的能量效率和净化效果。现有数据表明,在一定能量密度下,催化型低温等离子体反应器比传统低温等离子体反应器能量效率有1.1～12倍的提高,这和污染物种类,反应器构型及催化剂参数有关。本文介绍了反应机理、反应器构型及催化剂参数选择等对反应器性能的影响,并指出今后研究的发展方向。

新型多尖端旋转电极甲烷偶联等离子体反应器(英文)

研制了一种新型的带有一个多尖端旋转电极对一个同心圆筒型固定电极的甲烷放电制备碳二烃的等离子体反应器.以氢气共存条件下甲烷偶联研究对此反应器作出了评价.在此反应器中,反应物流垂直穿过两电极之间的环行等离子体反应区.在大约40V供电电压、20kHz脉冲放电等离子体条件下,在长时间连续反应后没有产生大量积炭.在同样的条件下,此多尖端旋转电极工艺比固定的尖端-平板电极工艺具有较高的甲烷转化率、碳二烃单程收率以及较高的能量效率.

基于等离子体反应器的室内空气净化装置研究

在对比若干室内空气净化方法之后 ,介绍了等离子体空气净化的能力、机理以及光催化反应 ,对基于等离子体反应器的室内空气净化典型装置进行系统分析。对等离子体空气净化技术的研究进行了展望 ,指出存在的问题和发展的方向。

填充床放电等离子体反应器对铜绿微囊藻的生长抑制

研究了放电等离子体反应器中气量和填加固体玻璃球介质对铜绿微囊藻生长抑制和过氧化氢产量、能量与pH对藻生长抑制,以及填充床反应器对藻叶绿素a和细胞数的影响.结果表明,气量的增加和玻璃球介质的填加虽然提高了放电等离子体反应器处理当天对藻生长抑制的效果,但作用不明显;而随着处理后放置培养时间的增加,藻的光密度先略微增加后显著下降,在气量为0.75 m3/h的填充床放电等离子体反应器中,处理40 min后的样品在放置培养到第5 d时,藻的光密度去除率达到了87.3%;过氧化氢产量也随气量的增加和玻璃球介质的填加而得到提高,尤其是固体玻璃球介质的填加使得放电40 min时(气量为0.75 m3/h),过氧化氢的浓度即从无添加玻璃球介质时的4.6μmol/L提高到了38.3μmol/L,进而提高系统在处理后放置培养过程中过氧化氢对藻的破坏作用;向填充床放电等离子体反应器注入的能量越大,藻生长抑制的效果越明显;弱碱性处理条件对藻生长抑制的作用比弱酸性明显,且酸性溶液在处理当天pH升高,碱性溶液降低,但在放置培养期间均趋于中性;该填充床反应器对藻叶绿素a浓度和细胞数的去除效果显著,在处理40 min后放置培养的第5 d,叶绿素a浓度和细胞数去除率全部达到100%.

脉冲电晕等离子体反应器能量注入效率研究

实验研究了线 -板式脉冲电晕等离子体反应器的阻抗特性和不同运行状态下的电晕特性 ,将反应器电流分解为充电 (电容性 )电流和电晕 (电阻性 )电流 ,并得出反应器电压上升阶段电阻迅速下降 ,并伴有恢复现象 ,电压到达峰值后 ,电阻稳定在一定范围内 ;电压下降阶段电阻恢复也具有下降现象 ;能量注入效率

等离子体反应器中传热与流动的三维数值模拟

本文采用我们新发展的三维计算机程序，对有载气和颗粒从单个喷孔侧向喷射的等离子体反应器中的传热与流动以及颗粒的运动轨迹与加热历程进行了三维数值模拟，并与相应的二维数值模拟结果进行了比较。模拟结果表明侧向喷入的载气所引起的三维流动效应相当明显，不同的颗粒在反应器内的运动轨迹与加热历程也有明显差别。

微小等离子体反应器的制作及性能测试

设计了基于并行探针驱动的扫描刻蚀加工系统,用于微纳米尺度的刻蚀加工。研究了系统的核心器件-微小等离子体反应器的电学特性和发射光谱特性,以了解反应器中产生的反应等离子体性能的变化规律。基于微机电系统(MEMS)加工工艺制备了中间带有倒金字塔形状微型空腔的金属-绝缘体-金属3层结构的微小等离子体反应器。搭建了可测量等离子体伏安特性和发射光谱特性的实验系统,对放电气体为SF6,工作气压在5～12kPa,直流驱动模式下的微小等离子体反应器的电学和光谱特性进行了测试。实验结果表明,放电电流随着放电电压的增加而近似线性递增,放电电流由5kPa时的2.1～2.82μA递增到12kPa时的3.6～4.2μA,表明所产生的微小等离子体处于异常辉光放电模态。当器件特征尺寸由150μm减小至30μm时,微小等离子体发射光谱中氟原子特征谱线(703.7nm)峰值增大了约56%,表明微小等离子体的浓度随尺度缩小而增强。实验结果表明,设计的微小等离子体反应器基本满足扫描刻蚀加工所需的高浓度等离子体源的性能要求。

等离子体反应器结构与电极参数对灭藻效果的影响

随着水体富营养化的日益严重,现有的灭藻方法已不能满足目前的水处理要求,为此,研究了放电等离子体反应器中电介质位置与数目(结构参数)、放电电极直径、材料以及数目(电极参数)对灭活铜绿微囊藻的影响。结果表明,在单电极放电系统中,无论双电介质位于高低压电极何处,系统均不能提高铜绿微囊藻灭活率,且双电介质系统放电不稳定;电极直径大小与藻灭活率高低不成正比,而是存在一个合适值;多电极放电系统中,放电处理40min后放置培养到第5天时,藻的灭活率为93.4%,而单电极系统的为87.31%;随着放电电极数目的增加,藻的灭活率从3根的88.52%提高到6根的93.40%,但电极材料的不同对藻灭活程度的影响不明显。

针-板放电等离子体反应器结构参数对甲基橙脱色反应速率常数的影响

采用针-板放电等离子体反应器处理模拟甲基橙(MO)废水,研究了反应器结构参数对MO脱色反应速率常数的影响。实验得出最佳反应器结构参数:阳极为5根不锈钢针并联,针间距为17 mm,针电极长度为2 mm,电极间距为10 mm,O2流量为0.18 m3/h,阴极丝网目数为20目,在阳极上部设置5层间距为15 mm的不锈钢丝介质阻挡网。反应器在最佳结构参数下可使初始质量浓度为60 mg/L的MO模拟废水迅速脱色,处理12 min时脱色率已达97%;处理30 min时COD去除率达到41%。

等离子体反应的统计热力学分析

通过热力学及统计力学分析 ,在定温、定压条件及局域平衡近似下 ,得出了体系各组分的分布与他们配分函数之间的关系 ;在此基础上 ,以煤等离子体热解反应制乙炔中起重要作用的物质氢为例 ,计算了不同温度下该物质组分 H2 ,H2 + ,H和 H+的分布 ;基本正确地描述了氢在等离子体发生器及等离子体反应器中的状态 。

微小等离子体反应器的导出机理研究

提出了一种通过空心阴极底部的微孔及外加偏置电场的方法实现微小等离子体导出的机制,并采用二维流体模型对其进行了数值仿真研究。当工作气体为SF6、工作气压为2～9kPa、微孔半径为0.25μm时,F原子最大束流密度在(1.53～5.62)×1014cm-3.s-1之间,SF5+最大束流密度在(2.46～7.83)×1016cm-3.s-1之间。工作气压为5kPa时,样品表面处F的平均能量为3.82eV,散射角在-14°～14°之间;SF5+的平均能量为25eV,散射角为-13°～14°。当偏置电压在10～50V之间变化时,SF5+平均能量在52～58eV之间变化。上述F、SF5+密度满足硅基底材料的有效刻蚀需要,验证了扫描刻蚀加工的可行性。

非热强介质等离子体反应器用于臭味气体的分解

对非热强介质等离子体反应器用于臭味气体———氨、硫化氢、甲基硫醇的分解进行了试验研究。研究了施加电压、停留时间、初始浓度对臭味气体分解率的影响 ,并对氨的分解产物进行了初步分析。结果表明 ,在这 3种气体的初始体积分数分别为 2 5× 10 -6和 5 0× 10 -6的条件下 ,当施加电压为 16kV、停留时间为 0 .2 3s时 ,氨的分解率达到 97%以上 ;当停留时间为0 .2 3s时 ,硫化氢和甲基硫醇分别在 10kV和 8kV时达到 10 0 %的分解。

激光等离子体反应生成的AgP_n^+、Au_mP_n^+的结构分析

Structure of 19 cluster cations for AgPn+ and AumPn+ generated by laser plasma reactions have been designed according to chemical bond and calculated using DV-Xamethod of quantum chemistry. The results show that P atoms always tend to form P4fragInnt, then combine with Au atoms. The ability of Au atoms to form cluster is stronger than Ag atorns. It combines with P4 fragment after forming chain or cluster of Au atoms.In many-nuclear system the 5d2, 6s1 hybrid orbitals of Au atoms overlap to foTm cluster skeleton orbitals with each other, there axe a lot of metallic nonbonding orbitals.

用于扫描刻蚀加工的微小等离子体反应器的设计和实验

提出了一种新的基于并行探针的扫描等离子体刻蚀加工方法,设计并研制了其中的核心器件——微小等离子体反应器,测量了该器件的伏安特性曲线,分析了其电学性能随工作气压和器件尺寸的变化规律,以及器件损坏的机制,实验结果表明,当放电气体为SF6,工作气压在2 000-6 000 Pa之间变化时,该器件能产生较为稳定的微等离子体,放电电压在390-445 V之间,功率密度在10-150 W/cm2之间,从而为进一步将其应用到扫描硅刻蚀加工提供可能。

深度等离子体反应刻蚀技术制备擒纵机构

采用磁控溅射法在单晶硅基片上制备铝膜,并结合光刻技术将擒纵机构图形转移到铝膜。利用铝膜不与刻蚀气体反应的特性,将其取代光刻胶作为深度等离子体反应刻蚀制备擒纵机构时硅基片的掩蔽层,并且采用干氧的方法在擒纵机构表面生成一层SiO2薄膜。详细研究了深度等离子体反应刻蚀的刻蚀宽度对擒纵机构的影响,并对擒纵机构表面进行了详细的SEM分析和EDS能谱分析。研究结果表明,采用铝膜作为掩蔽层能够对擒纵机构的表面和断面起到很好的保护作用,擒纵机构获得优良的表面质量,且在刻蚀窗口宽度为75μm时,获得最优的擒纵机构零件。

等离子体反应器作负载时脉冲电源的输出特性

研究了百纳秒脉宽脉冲电源向脉冲电晕等离子体反应器供电时的输出特性。介绍了实验装置与测试系统，计算了电晕电流，并对实验结果进行了分析，提出了提高能量转移效率和优化能量注入的方法。