SiH_4射频辉光放电等离子体特性的光发射研究

采用ＯＭＡ－４０００测量了ＳｉＨ_４射频辉光放电等离子体的光发射谱，研究了其谱线强度随放电射频功率和反应气体流量间的变化关系。结果表明：在放电射频功率增加和反应气体流量升高的过程中。其等离子体状态分别发生了性质不同的转变，这种转变联系到射频功率耗散机制的变化。当反应气体流量增加时，电子获得能量的机制由阴极暗区加速转变为等离子体内电场的加热效应；而在放电功率升高的过程中，离子轰击阴极产生的二次电子发射效应导致了光发射谱强度急剧增强的转变。     

强电离放电等离子体洗消沙林模拟剂DMMP试验

利用强电离放电等离子体对沙林的模拟剂甲基磷酸二甲酯(DMMP)进行处理,通过试验考察pH值、放电气体流量、放电功率、放电室压力、等离子体流量等因素对DMMP处理效率的影响.试验结果表明,碱性条件下DMMP的降解效率要高于酸性条件下的降解效率,酸、碱性条件下DMMP的降解分别符合零级和一级反应动力学特征;DMMP降解效率随着等离子体体积流量和放电功率的增加而上升;随着放电气体流量和放电室压力的增加,DMMP的降解效率先上升后下降;在最佳反应条件下50 mg/L的DMMP水溶液可以在7 min内被完全降解.     

介质阻挡放电-光催化降解甲苯的实验研究

为有效地去除挥发性有机物VOCs,采用低温等离子体-光催化技术进行了处理甲苯气体的研究.实验在不同的能量密度、气体流量、放电时间以及反应器结构(包括内电极直径和电极结构)条件下,考察了介质阻挡放电驱动光催化剂TiO2对甲苯转化率的影响.结果表明: 添加TiO2能极大地提高甲苯转化率,使甲苯降解更为彻底,并提高产物选择性;随着能量密度的增大,甲苯转化率提高,CO2收率增加;而气体流量增大,甲苯转化率降低;放电5min内甲苯转化率迅速提高,15min后基本维持稳定.另外,实验结果还表明对于甲苯的降解反应器内电极直径存在最佳值.     

介质阻挡放电诱发185nm紫外光协同降解甲苯

文章采用介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)诱发185nm紫外光解(CDBDP)技术降解甲苯废气,考察了初始质量浓度、电源输入功率、气体流量及相对湿度对甲苯降解效果的影响,对降解产物进行了傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)分析。结果表明:DBD诱发185nm紫外光比单纯DBD处理甲苯的降解率提高了20%,能量效率增加了0.81g/(kW·h);甲苯的降解率随相对湿度的增加先增大,再逐渐减小;在甲苯初始质量浓度400mg/m~3、相对湿度65%及气体流量0.3m~3/h的条件下,分别采用单纯紫外光(ultraviolet,UV)(功率8 W)、单纯DBD(功率103.5 W)及CDBDP协同方法时,甲苯的降解率依次为18.98%、62.18%及84.80%。     

强电离放电产生高浓度臭氧的实验研究

采用强电离放电方法,使放电间隙中的电子获得的平均能量大于氧分子分解能量8．4eV,实现了通过放电电场强度控制产生臭氧的等离子体化学反应过程。臭氧的浓度和产生效率分别达到238g/m^3和200g/kWh。     

气体电离放电产生臭氧等离子体的理论研究

研究气体电离放电产生臭氧的等离子体物理、等离子体化学过程,实现了用电子能量控制氧分子、臭氧分子离解及臭氧生成过程,采用放电电场的折合电场强度达到300～800 Td,电子获得平均能量达到8.4～18.0 eV,使臭氧浓度达到250 g/m3,产生效率达到200 g/(kw@h).     

脉冲介质阻挡放电降解三氯乙烯的研究

研究了不同操作条件下脉冲介质阻挡放电等离子体对三氯乙烯的降解效果,通过红外分析探讨了降解的反应历程.结果表明:当载气为N2时,脉冲介质通过阻挡放电等离子体可实现三氯乙烯的有效降解,降解率随放电参数及气体流量的变化而变化,在保证体系能量效率最大的基础上可获得三氯乙烯降解的最佳处理条件,即输入电压25 V、脉冲频率500 Hz、脉冲占空比50％、放电间隙5 mm、气体流量300 mL/min;当载气中含O2时,三氯乙烯的降解率随输入电压的变化而变化,即输入电压小于25 V时,三氯乙烯降解率随O2的增加而提高,输入电压大于25 V时,三氯乙烯降解率随O2的增加而下降.三氯乙烯降解过程中会产生CHCl2 COCl、CCl3-CN或ClCH2CH2NH2,终产物中除含有HCl、CO2和CO外,还含有COCl2.     

三电极非热电弧发生器放电模式的实验研究

该文提出了一种三电极非热电弧等离子体发生器结构设计,通过引入浮动电极,降低了非热电弧放电的点火电压,获得了稳态的非热电弧放电等离子体。实验结果表明:采用该三电极结构的等离子体发生器所产生的等离子体气体温度在2.0×103~3.0×103 K之间;在其他参数保持不变的情况下,随着等离子体工作气体流量的增加,存在非热电弧放电、非热电弧-介质阻挡混合放电和表面介质阻挡放电3种不同的放电模式;在等离子体工作气体流量不变的情况下,增加电源的输入功率将有利于使放电保持在非热电弧放电模式下。三电极结构的非热电弧发生器有助于实际应用中在较低的外加电压下产生非热电弧等离子体,并在较大的气体流量下维持非热电弧等离子体的工作状态。     

等离子体TiO2催化空气净化试验研究

为了既能够很好地除尘,又能有效地降解挥发性有机物(VOCs),并能灭菌消毒,提出了一种集3个功能于一体的等离子体放电催化室内空气净化技术。在模拟室内对3种不同的放电催化区进行了甲醛的净化试验。试验结果表明:等离子体放电催化降解甲醛的反应过程符合一级动力学规律;等离子体放电催化协同作用降解甲醛的效果明显优于等离子体单独作用;正极性放电降解甲醛的效果明显优于负极性放电;甲醛降解速率与电压近似呈线性关系;纳米TiO2显著降低了放电产生的臭氧的体积分数。     

等离子体TiO_2催化空气净化试验研究

为了既能够很好地除尘,又能有效地降解挥发性有机物(VOCs),并能灭菌消毒,提出了一种集3个功能于一体的等离子体放电催化室内空气净化技术。在模拟室内对3种不同的放电催化区进行了甲醛的净化试验。试验结果表明,等离子体放电催化降解甲醛的反应过程符合一级动力学规律;等离子体放电催化协同作用降解甲醛的效果明显优于等离子体单独作用;正极性放电降解甲醛的效果明显优于负极性放电;甲醛降解速率与电压近似呈线性关系;纳米TiO2显著降低了放电产生的臭氧体积分数。     

湿度对介质阻挡放电降解甲苯的影响

采用介质阻挡放电作为低温等离子体的产生方式,研究了湿度在介质阻挡放电降解甲苯中的影响,考察了不同背景气氛以及有无催化剂时湿度对甲苯去除的影响.实验结果表明,无催化剂以及反应气氛中氧的体积分数为5.00%的N2时,最佳湿度为0.20%.无催化剂以及反应气氛中氧的体积分数为0.05%时,水汽的加入降低了对甲苯的去除效率;反应气氛中氧气的体积分数≥5.00%时,水汽的加入提高了对甲苯的去除效率.当有催化剂存在时,水汽的加入降低了对甲苯的去除效率.     

强电离放电制取高浓度臭氧的实验研究

采用不同型号多个臭氧发生器进行了强电离放电制取高浓度臭氧的实验。结果表明：能流密度为某一特定值时，臭氧产生浓度最高；在一定的输入电压和频率下，臭氧产生浓度随电源脉冲导通时间的增加而增大；当输入功率大于一定数值时，臭氧产生效率随输入功率的增加而降低；臭氧产生浓度随气体流通量的增加或冷却水温度的升高而降低。     

中试规模下微等离子体对甲苯的降解性能研究

为了实现高效、低能耗降解大流量下低浓度的污染物,在中试规模常温常压下采用了微等离子体技术对大流量的甲苯废气进行处理。从气体流量、甲苯浓度、相对湿度、微等离子体反应器输入能量密度等方面,对甲苯降解性能进行评价;采用气相色谱、质谱和红外光谱仪对降解反应产物进行分析,探讨了微等离子体降解甲苯的机理及反应途径。结果表明,在废气流量为100 Nm³·h^-1,甲苯浓度为50 ppm,相对湿度为1%~3%,输入能量密度为30 J·L^-1时,微等离子体对甲苯的降解率达到74.4%。甲苯分子在微等离子体中的降解主要是通过高能电子轰击和活性物种氧化,甲基C-H键易受到高能电子的轰击生成一系列含氧有机中间产物,醛类、酚类、醇类、羧酸类、以及带苯环的衍生物等。     

氩等离子体技术降解玉米表面毒死蜱的研究

为克服传统农药降解方法效率低、能耗高、二次污染等问题,在自行设计的介质阻挡放电反应器中,以氩为放电气体、以玉米表面残留的有机磷农药毒死蜱为实验对象,改变放电功率、放电时间、放电间隙、毒死蜱初始质量浓度和氩气流量等放电参数,对毒死蜱降解效果及降解后玉米表面特征和营养成分进行了分析。实验结果表明:当毒死蜱初始质量浓度为20mg/L时,在放电功率为35 W、放电时间为60s、放电间隙为6mm、氩气流量为0.25L/min条件下,玉米表面毒死蜱降解率可达87%,达到农药残留量的国标要求。农药降解过程中,氩等离子体在玉米表面产生轻微刻蚀,同时促使玉米水分含量降低,有利于玉米储存。处理后玉米的重要营养成分维生素B2质量分数并无显著变化,淀粉的质量分数降低,脂肪酸的质量分数增加,但并不影响玉米品质和贮藏价值。因此,氩等离子体技术是一种高效、快速、安全、绿色无污染的农药残留降解技术,具有进一步工业化应用的潜力。     

光化线强度法研究大气压等离子体射流的氧原子浓度

等离子体射流产生的众多活性粒子中,氧原子是化学活性非常强的氧化剂,也是生成其他含氧活性粒子的基础,因此确定氧原子浓度及其时空分布对提高等离子体射流的应用效率具有重要意义.针对于此,本工作利用单电极等离子体射流产生了实心结构的等离子体羽,利用高分辨光谱仪采集了放电的发射光谱.结果表明,等离子体羽中确实含有氧原子等活性粒子.采用光化线强度法通过比较氧原子谱线(777.4 nm)和氩原子谱线(750.4 nm)的强度比研究了等离子体中氧原子浓度.结果表明:等离子体羽中的氧原子浓度随着距离喷口距离的增加先减小后增大;固定其他实验参数的情况下,氧原子浓度随着外加电压峰值和工作气体流量的增加而增大;当工作气体中掺入空气后,等离子体羽中氧原子浓度随着空气体积分数的增加先增大后减小.结合放电机制,对以上实验现象进行了定性分析,所得结果对于大气压等离子体射流的应用具有重要意义.     

大气压下介质阻挡放电的发射光谱

为了研究大气压下气体介质阻挡放电的微观机理,利用Maya2000-pro光谱仪采集了气体介质阻挡放电的发射光谱,分析了介质阻挡放电型低温等离子体反应器的放电参数、气体体积流量和气体组分对发射光谱强度的作用规律,并依据气体放电发射光谱研究了放电空间的活性物质和氮气氩气混合气的放电机理.结果表明:大气压下氮气放电会产生第2正带系的跃迁辐射光谱;氮气放电的特征谱线强度随激励电压峰峰值与放电频率的升高而增大;氮气放电的激发态物质种类不随放电参数的改变而改变;在放电功率不变的情况下,特征谱线强度随气体体积流量变化不明显;氮气氩气混合气放电时,观察到明显的潘宁效应,且气体放电的击穿电压峰峰值随混合气中氩气体积分数的升高而下降.     

介质阻挡放电-催化降解甲苯的研究

〖JP2〗采用线板式介质阻挡放电结合催化剂去除甲苯，系统研究背景气体、催化剂负载位置、湿度等因素对甲苯去除与出口O3质量浓度的影响. 结果表明，负载催化剂能提高反应器的能量密度. 催化剂置于等离子体区，主要作用是催化含氧物种，实现甲苯的高效去除，〖JP〗同时可降低出口O3质量浓度. 发泡镍后端负载催化剂，比前端负载催化剂的甲苯去除效率高，出口O3质量浓度低. 湿度对等离子体去除甲苯具有双重效应，甲苯的去除效率随着湿度的增加先增大后减少.催化剂置于等离子体区后，可实现甲苯和O3的同时高效去除. 在等离子体催化体系中，甲苯的降解由高能电子和自由基引发，反应的主要产物是CO、CO2和H2O，气相副产物主要有烷烃、酸、醛和含苯环有机物.     

非平稳态等离子体降解流动态低浓度甲苯气体的研究

利用介质阻挡放电产生的非平衡态等离子体对常压下流动态含甲苯的空气进行处理,研究了流量和极间电压对降解甲苯的影响,当电压达到7200V时甲苯降解率最高达100％,产物为CO2,CO和H2O,此时产生的CO2也最多;随着流量的提高其降解率呈下降趋势,并且产物中CO2与CO的比也下降,研究结果为非平衡态等离子体降解甲苯的实际工业应用提供了一些依据。     

γ-Al_2O_3催化臭氧深度处理蔗渣制浆废水

对单独臭氧氧化处理制浆废水与γ-Al_2O_3催化臭氧深度处理制浆废水进行了对比研究,结果表明:γ-Al_2O_3对臭氧具有一定的催化作用,能够显著提高废水的COD_(Cr)去除率;随着主要影响因素pH值、反应温度、臭氧浓度和催化剂用量的增加,COD_(Cr)去除率均先增大后降低;同时,γ-Al_2O_3催化臭氧还能够有效地降低废水中AOX(可吸附有机卤化物)的含量;实验室条件下,处理30 min,AOX去除率可达80.4%.文中还采用扫描电镜对再生前后的γ-Al_2O_3、采用UV和GC-MS对处理前后的废水进行分析,结果显示,γ-Al_2O_3催化臭氧能大幅降低废水中的有机物种类和含量,并且能较好地降解难生物降解的有机物,其作为催化剂具有良好的稳定性,重复使用8次后,经过焙烧再生,仍可保持88.5%的催化活性.     

低温等离子体结合光催化剂TiO2去除甲苯

采用低温等离子体-光催化技术（NTP-P）去除挥发性有机污染物（VOCs）中的甲苯气体,考察了在等离子体光催化体系中添加O2、Ar情况下,该体系去除甲苯的作用机理,包括反应机理及宏观动力学分析．结果表明：在发射紫外光的氮等离子体场（NTP-P-O2／N2）中和发射可见光的氩等离子体场（NTP-P-Ar）中,TiO2均能提高体系的甲苯去除率,说明等离子体场中产生的紫外光和高能电子均能激活光催化剂TiO2;NTP-P-Ar体系中的甲苯去除率较NTP-P-O2／N2体系中的约提高5％,说明等离子体场中高能粒子对甲苯降解性能的影响要强于紫外光的影响．文中还采用经典的动力学分析方法建立了低温等离子体-光催化体系降解甲苯的动力学模型,并通过实验对该动力学模型进行了验证,模型计算值和实验值吻合良好．