线板脉冲放电对罗丹明B脱色的实验研究

为了提高脉冲放电对罗丹明B染料废水的脱色率η,采用线-板式脉冲放电反应器实验研究了脉冲电压Up、脉冲频率f、线板间距d、线线间距s、曝气量Q等对η的影响。研究表明,当Up为35kV、f为60Hz、d为8mm、s为5mm、Q为15L/h时,处理50min后,η达99.43%,溶液中总有机碳质量浓度ρ(TOC)由70mg/L降到17.3mg/L。最佳实验条件下,在放电反应器中投放Fenton试剂对罗丹明B废水进行联合处理,研究Fenton的投放量在放电过程中的作用及对脱色的影响,结果表明投放Fe2+的量为0.05mmol和H2O2的量为88.2mmol时能有效地发挥Fenton和脉冲放电低温等离子体的协同作用,提高了η,处理30min时η达99.87%。     

脉冲放电等离子体水处理体系中·OH的作用

为了证明羟基自由基(·OH)在脉冲放电等离子体降解有机物过程中具有重要作用,以苯酚作为目标物,研究了在添加了不同自由基捕收剂条件下,分别以空气和氧气(O2)为载气的脉冲放电等离子体体系中苯酚的降解效率和能量效率,并对相同实验条件下纯水体系中脉冲放电产生的过氧化氢(H2O2)浓度进行了测定。研究结果表明:在空气和O22种载气下,随着添加的捕收剂(Na2CO3和正丁醇)浓度的增加,脉冲放电过程中苯酚的降解效率和能量效率呈下降趋势,证明·OH在脉冲放电降解有机物过程中具有重要作用。此外,添加正丁醇后的H2O2测定结果验证了捕收剂对·OH的捕收作用。     

双极性脉冲放电降解水中五氯酚的实验分析

双极性脉冲放电是一种有效的水处理方法。为此,研究了在双极性脉冲放电条件下气液固三相混合体反应器内五氯酚的降解情况,考察了放电过程中液相中H2O2和气相中O3的产生规律及电压、气体体积流量等工况条件对H2O2产生反应速率和O3生成速率的影响。结果表明,反应体系对典型持久性有机物五氯酚有良好的降解效果,初始质量浓度50mg/L的五氯酚溶液,反应进行6min后,五氯酚基本转化为其他中间产物;60min后,苯环基本被打开,五氯酚基本被完全降解。放电过程中液相中H2O2的生成反应呈零级反应特征,反应速率常数与电压和气量呈正相关;气相中O3存在类似的规律。     

调制脉冲等离子体的放电特性及降解异戊烷的实验研究

为了提高放电等离子体降解VOCs的处理量,降低反应装置在放电过程中的温度,实验利用调制脉冲电源驱动多层平板式介质阻挡放电装置产生低温等离子体,考察了放电过程中的温度变化以及O_3产量,并进行了异戊烷降解的实验研究。结果表明:调制脉冲放电可以分为放电阶段和放电间歇两个阶段,放电能量主要集中在放电阶段;减小占空比有利于减少欧姆热效应,降低反应器的温度,提高O_3产生的能量效率;调制脉冲放电可以有效地利用放电阶段产生的自由基以及活性物质,在占空比20%时,能量效率可以达到9.8 g/(kWh)。     

气液两相脉冲放电反应器的设计及其对酸性橙Ⅱ的降解效果

为了满足难降解有机物的处理要求,提出了喷嘴-筒式气液两相脉冲放电反应器的设计思想。为降低成本、便于放电现象的观察,圆柱状反应器采用透明有机玻璃加工而成,喷嘴高压电极和圆柱状高压电极为不锈钢材料。对该反应器进行了实验,观察到在液面上形成了较均匀的气、液两相放电。采用酸性橙II制备了模拟染料废水,研究了该反应器对模拟染料废水的降解效果。结果表明喷嘴-筒式气液两相脉冲放电可有效降解模拟染料废水中的酸性橙Ⅱ。随着脉冲峰值电压由-26 kV下降到-36 kV,模拟废水中酸性橙II的降解率提高了10%,对偶氮类染料降解起着重要作用的臭氧(O3)生成量增加了6 mg/L。在脉冲峰值电压为-36 kV,脉冲频率为50 Hz,放电喷嘴电极与液面距离为0,放电30 min时,反应器的能量效率可达到2.05×10-3 mol/J。研究结论为进一步研究多喷嘴-筒式电极形式的高压脉冲放电等离子体体系放电作用提供了依据。     

纳米二氧化钛协同放电等离子体降解甲苯的实验研究

在大气压、室温条件下,利用研制的气体喷射式线-筒放电反应器,实验研究了等离子体与二氧化钛(TiO2)协同降解实际空气流中甲苯的效果。结果表明:反应器中流场的分布对甲苯的降解率有显著影响,不同的电场与不同的流场匹配能产生不同的降解效果;正脉冲更有利于降解甲苯,放电电压为33 kV时,正脉冲比负脉冲对甲苯的降解率高出47.07%;二氧化钛与放电等离子体的协同明显强化了反应器的降解能力,甲苯初始浓度为400μL/L时,降解率高达94.74%;降解率随着电压的升高而升高,45 kV时,335μL/L甲苯气流的降解率达到94.63%;大电容放电比小电容放电更有利于降解甲苯,其优势随着电压的增长而增长。     

催化剂协同脉冲放电等离子体处理甲硫醚气体的实验研究EI北大核心CSCD

为了探讨催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理恶臭气体的效果,采用V2O5/γ-Al2O3催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理了恶臭气体甲硫醚,并探讨了反应中催化剂与脉冲放电等离子体的协同性及工艺参数对降解反应的影响。实验结果表明:电晕放电具有改变催化剂气-固相吸附平衡、减少吸附容量的作用,处理恶臭气体时可通过添加催化剂吸附-气体浓缩环节来提高降解反应的能量利用率;催化剂与脉冲放电等离子体共同作用比单一脉冲放电等离子具有更高的甲硫醚去除率,同时催化剂的填充通过改变介电性及电场强度使反应获得更大的能量,催化剂颗粒表面发生的强烈放电促进了降解反应的进行;在一定电压范围内,通过提高峰值电压、增加气体停留时间可有效提高甲硫醚去除率;当峰值电压为22 k V、甲硫醚体积分数为315×10-6、体积流量为550 m L/min时,甲硫醚去除率可达84.12%。催化剂协同脉冲放电等离子体能够有效处理恶臭气体甲硫醚。     

催化剂协同脉冲放电等离子体处理甲硫醚气体的实验研究

为了探讨催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理恶臭气体的效果,采用V2O5/γ-Al2O3催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理了恶臭气体甲硫醚,并探讨了反应中催化剂与脉冲放电等离子体的协同性及工艺参数对降解反应的影响。实验结果表明:电晕放电具有改变催化剂气-固相吸附平衡、减少吸附容量的作用,处理恶臭气体时可通过添加催化剂吸附-气体浓缩环节来提高降解反应的能量利用率;催化剂与脉冲放电等离子体共同作用比单一脉冲放电等离子具有更高的甲硫醚去除率,同时催化剂的填充通过改变介电性及电场强度使反应获得更大的能量,催化剂颗粒表面发生的强烈放电促进了降解反应的进行;在一定电压范围内,通过提高峰值电压、增加气体停留时间可有效提高甲硫醚去除率;当峰值电压为22 k V、甲硫醚体积分数为315×10-6、体积流量为550 m L/min时,甲硫醚去除率可达84.12%。催化剂协同脉冲放电等离子体能够有效处理恶臭气体甲硫醚。     

DBD协同负载复合金属氧化物活性炭催化降解甲基橙废水

为了提高介质阻挡放电(DBD)产生臭氧的利用效率以及DBD对甲基橙废水的降解效率,制备了负载铁锰复合金属氧化物的活性炭,并加入DBD反应器中,建立了DBD协同负载型活性炭催化处理废水体系。考察了负载型活性炭投加量、放电电压、废水p H值和反应器通气量等因素对甲基橙去除效率的影响,探讨了DBD协同负载型活性炭催化降解甲基橙废水的机理。研究结果表明:相对于单独DBD臭氧处理,加入负载型活性炭后甲基橙降解效率显著提高18%,且化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)的去除率分别达到43%和23%,其它放电参数、气体参数及废水参数亦影响甲基橙的降解;通过实验证明DBD协同负载型活性炭催化去除甲基橙的主要机理是其催化臭氧产生的以·OH自由基为主的强氧化性物质。研究结果证明DBD可与负载型活性炭产生协同催化效应,有效降解甲基橙染料废水,并提升废水中臭氧的利用效率。     

不同填充材料对介质阻挡放电降解SF6的实验研究

SF6作为一种温室气体,其工业废气的回收和降解是环境领域的研究热点.该文基于双层介质阻挡放电(DBD)反应器,研究玻璃珠、γ-Al2O3颗粒填充和无填充体系下SF6的降解过程.结果表明,填充介质的加入能够改变反应器的物理参数,增加DBD放电过程的等效电容,提高放电功率.此外,两种填充介质的加入都可以有效地提高SF6的降解率(DRE)和能量效率(EY),在γ-Al2O3颗粒填充体系中,2％SF6在110W下最大降解率达到85.97％,能量效率达到9.17g/(kW·h),远超无填充的情况.两种填充介质的加入影响了SF6分解产物的产量.玻璃珠的加入对产物种类的影响不明显,而γ-Al2O3颗粒填充会导致SF6倾向于产生SO2,并抑制SOF2、SO2F2和SOF4的生成,同时SO2的产量随输入功率的增加而增加.γ-Al2O3颗粒填充在有效提高降解率和能量效率的同时,抑制SO2F2等难以处理的产物生成.以上结果表明,加入合适的填充介质如γ-Al2O3颗粒能够有效地促进SF6的无害化降解.     

多相混合体双极性脉冲放电降解五氯酚的研究

双极性脉冲放电是一种有效的水处理方法,研究了在双极性脉冲放电条件下气-液-固三相混合体反应器内五氯酚的降解规律。结果表明:五氯酚的降解符合一级反应动力学模式;脉冲电压、放电功率和气量提升时,五氯酚降解速率随之提升;五氯酚的降解机理为脱氯→开环→矿化。     

气液两相放电水处理技术及装置综合评述

为推进放电废水处理工业化的进程,对气液两相废水处理技术及装置的发展进行了评述。各种技术措施均有各自的特点,向上喷雾使废水两次参与放电反应;静电雾化使雾滴更小,增大总反应表面积且表面带电;对流和鼓风使水气更好混合后通过介质阻挡放电,构成塔式工业化处理装置;微孔注氧放电产生氧、羟基,提高氧化降解能力;氧气以流注放电形式渗出进入苯酚溶液区,避免了电极腐蚀;旋转运动的中空针电极送氧使气液充分融合,用于高微生物含量废水处理;比较放电降解水中苯酚的方法可知:DC+AC水面气中电晕放电容易实现且不存在电极水中腐蚀问题;混合串联或并联放电反应器比单液相方式有更高的苯酚降解效率;串联式有更多活性基进入液相,所以移出率稍高。能量、尺寸和持续率等是衡量气液两相流注放电的重要指标。     

Energy Efficiency of Corona Discharge Reactor Driven by Inductive Energy Storage System Pulsed Power Generator

Characteristics of a pulse corona reactor driven by an inductive energy storage (IES) pulsed power generator are described in this paper with focusing on the influence of streamer-to-glow transition on NO removal efficiency. A pulsed high voltage with a short rise time of under 30 ns is employed to generate streamer discharges homogeneously in whole the discharge region. Fast recovery diodes are used as semiconductor opening switch (SOS) to shorten the rise time. The various resistors are employed as dummy load to clarify a suitable circuit parameter such as the capacitance of a primary energy storage capacitor and/or the inductance of a secondary energy storage inductor. The energy transfer efficiency of the pulsed power generator has a maximum value of 50% at 714 Omega dummy load resistance. A co-axial cylinder type discharge chamber was used as the corona discharge plasma reactor driven by the IES pulsed power generator. The pulsed power generator supplies 30 kV pulse with 300 pps repetition rate. The co-axial cylinder plasma reactor consists of 1 mm diameter tungsten wire and 19 mm i.d. copper tube with 30 cm length. NO removal from the simulated diesel engine exhaust gas (N₂:O₂=9:1, Initial NO concentration=200 ppm) increased with input energy into the reactor. The energy efficiency for NO removal was obtained to be 25 g/kWh at 30 % removal in gas flow rate of 2 L/min. However, the energy efficiency decreased to 5 g/kWh with increasing capacitance of the primary capacitor from several hundreds pF to several nF. This decrease was caused by a streamer-to-glow transition. The efficiency was affected by oxygen concentration in the gas mixture.     

液电效应催化臭氧氧化处理染料废水的研究

为了降低能耗和提高废水处理效果,解决臭氧在废水处理方面应用的一些实际问题,探讨了利用液电效应催化臭氧氧化废水的新工艺。用研制的一种小体积,低成本,操作方便,运行可靠的小能量脉冲功率电源进行了液电效应催化臭氧氧化处理活性艳红K2-BP水实验。实验结果表明:对4 L质量浓度200 mg/L活性艳红K2-BP溶液的处理,液电效应催化臭氧氧化比单独臭氧氧化脱色率提高了20个百分点,COD去除率提高了18个百分点;反应60 min后,活性艳红K2-BP吸收光谱的3个特征吸收峰均消失,发色基团及苯环和萘环均被打断。相同条件下脱色率达到90%,液电效应催化臭氧氧化比单独臭氧氧化电能节约41%(6.7Wh),氧气节约44%(24L)。证明此方法可提高臭氧利用率、增强染料脱色效果,减小装置体积,降低处理成本,具有良好的应用前景。     

双极性窄脉冲介质阻挡放电合成臭氧的研究

利用火花隙开关的双极性陡前沿窄脉冲高压电源 ,产生双极性陡前沿窄脉冲 ,在放电反应器中引发介质阻挡放电。试验结果表明 :该种形式的放电兼有短脉冲电晕放电和介质阻挡放电的优点 ,合成臭氧产率高 :进气为露点 <-40℃的干燥空气 ,臭氧质量浓度在 4～ 8g/ m3时 ,产率为 90～ 12 0 g/ (k Wh) ;进气为工业瓶装氧气 ,臭氧质量浓度在 3～18g/ m3时 ,对应产率为 30 0～ 390 g/ (k Wh) ,对比普通的介质阻挡放电提高产率幅度 >30 %。     

脉冲放电能量传输的实验研究

针对脉冲电压Up沿放电线传播发生流光电晕放电,脉冲能量注入反应器内产生活性自由基进行烟气脱硫脱硝过程中,沿线Up波形的变形及脉冲能量的衰减会影响活性自由基产生的问题,为给设计工业应用反应器的几何尺寸提供依据,研究了Up及脉冲能量沿放电线变形、衰减的特性,且研究了电压、脉冲成形电容Cp、线径d及线长l等因素对能量传输、衰减的影响。实验结果表明脉冲电压沿放电线传输时,电压波形发生衰减,随着传输距离的增大,电压波形变形严重;电压、Cp、d和l对能量衰减有一定的影响,增大电压、Cp和d,沿线脉冲能量的衰减速度增大;l越短,能量衰减越快。实验得出最佳l≤10 m。     

基于超导储能型脉冲变压器的脉冲电源放电研究

为了实现超导电感磁储能脉冲电流输出,本文针对一种基于超导储能型脉冲变压器的脉冲功率输出模式展开研究.该模式使用非线性电阻作放电电阻.根据非线性电阻的特性,本文结合仿真研究了非线性电阻转变电压对系统能量转换效率的影响,并通过与线性电阻比较了使用非线性电阻的优势.仿真结果表明这种脉冲功率电源模式是可行的,通过选择合适的非线性电阻的转变电压,可以在当前技术条件下获得较高的脉冲电流输出和较高的能量转换效率.     

等离子体作用下甲烷和氮氧化物活化转化研究

比较了不同的放电方式,即单纯脉冲火花放电、脉冲流光放电(针-板式、线-筒式)、介质阻挡放电(正脉冲、交流)对NO和CH4的活化转化能力。其中脉冲火花放电和针-板式脉冲流光放电对CH4的活化能力较强,CH4的最大转化率分别为100%和36%,但是在N2+O2体系中NOx的合成加剧。如在针-板式脉冲流光放电中,在O2体积分数为9.8%时,NO的体积分数为449μL/L。线-筒式脉冲流光放电中,即使在输入功率为14.4W时,CH4的最大转化率小于3%,而NO的最大转化率为25%。正脉冲介质阻挡放电中,在21.6kV、输入功率6.4W时,NO和CH4的转化率分别为31%和4.4%,在交流介质阻挡放电中,在低温下有利于NO的转化,在100℃、输入功率为6W时,NO转化率为34.5%,但是对CH4的活化能力较弱。     

Nonthermal plasma approach in direct methanol synthesis fromCH4

Direct methanol synthesis from CH₄ and O₂ has been experimentally studied using pulsed discharge plasma in concentric-cylinder-type reactors. The methanol production becomes efficient with an increase in the average electric field strength of the reactor. A combination of the pulsed discharge and catalysts was tested and was proved to be effective in increasing both the production and selectivity of methanol. In the present stage, about 2% of CH₄ can be converted into other hydrocarbons, and a methanol yield of around 0.5% and selectivity of 38% can be obtained when a catalyst of V₂O₅+SiO₂ is combined with the pulsed discharge plasma