多电极介质阻挡放电降解甲苯的实验研究

介质阻挡放电是产生低温等离子体的有效方法.为了增大电晕区影响范围,提高对甲苯的降解能力,本实验在常温常压的环境下,研究了"多电极等离子反应器".实验考察了反应器结构、电场强度、频率、气体流速对甲苯去除率的影响,分析了放电电压与漏失电流的关系.实验结果表明,反应器结构对去除率有显著的影响,高压放电极数量的增加有利于提高去除率,反应器漏失电流随外加电压的增大而增大.甲苯的去除率随电场强度的增强而增大、随气体流速的增大而减小.甲苯的去除率随频率的增强而增大,但频率对去除率的影响不如场强的效果显著.     

一种开采天然气水合物的新方法——注高温海水法

向海洋天然气水合物中注入热海水1h后,水合物开始分解产生大量甲烷气体,系统压力呈线性增加,2h后压力缓慢上升;水合物分解率随温度升高而增加;随注入流量的加大其分解率也增加;但分解率随时间不是无限的增加,而是在10b以后趋于稳定状态;在管线和反应器里发现了固体沉淀.     

木质素快速热裂解试验研究

在红外辐射加热反应器中对生物质的主要组分木质素进行了热裂解试验研究，分析了木质素热裂解产物的产量随温度的变化规律。试验结果表明，在350～800 ℃，焦炭产量随温度升高而降低，最后趋近质量分数稳定值约为26%；焦油产量随温度升高而增大，在550 ℃出现质量分数为27%的最大产量，温度进一步升高，部分挥发分的二次裂解使焦油产量降低而轻质气体产量大大增加；气体产物主要有H2、CO、CO2、CH4以及CnHm，其产量随着温度的升高都呈增长趋势。结合木质素热裂解焦油的色谱傅立叶红外光谱（GC-FTIR）分析，发现焦油中主要是含有甲氧基、烷基、羟基等官能团的苯酚和酸、酮类化合物，甲酸和乙酸随着温度升高二次裂解加剧导致产量降低。对比纤维素热裂解试验结果可以发现，纤维素对焦油的生成贡献最大，而木质素热裂解主要是生成轻质气体和焦炭。     

IMBR工艺活性污泥增殖动力学参数研究

目的研究一体式膜生物反应器(IMBR)中活性污泥增殖动力学参数随温度的变化规律.方法采用两套相同的IMBR实验装置做不同温度条件的对比试验,并在不同温度下求解出微生物理论产率系数YG和污泥衰减系数b的值,推导出YG和b随温度影响的规律.结果本实验求得YG和b的值在大多温度下不在普通活性污泥法YG和b值的范围内.YG和b随温度的升高,其变化趋势并不是单一的.相较于微生物产率系数YG的变化趋势,污泥衰减系数b的变化走向就显得平缓了许多.结论在30℃之前YG随温度得升高而降低,在30℃之后YG随温度得升高而升高.温度对污泥衰减系数b变化的影响并不大.     

45°倒角表面结霜特性的实验研究

对45°倒角表面在低温高湿条件下结霜过程进行实验研究,分析空气温度和相对湿度对水珠冻结和霜层生长的影响.结果表明:在空气和冷表面温度一定的条件下,随空气相对湿度的增大,过冷水珠冻结时间先延长后缩短,倒角表面的霜层生长速度出现先变快后变慢再变快的趋势;在空气相对湿度和冷表面温度不变的条件下,随空气温度升高,过冷水珠冻结时间先缩短后延长,而倒角表面的霜层生长速度出现先变快后变慢的趋势.     

从液态镓的电阻率研究其结构变化的滞后性

为了研究液态镓结构变化的滞后性,采用基于四电极法的电阻动态测量系统,对过热和过冷液态镓在加热、冷却和保温过程中其电阻率的变化规律进行了动态测定.结果发现液态镓的电阻率随熔体快速加热后保温时间的延长而增大、随熔体快速冷却后保温时间的延长而减小.慢速升温熔体的电阻率明显大于快速升温熔体在同一温度下的电阻率,其影响只在熔体升温速度小于0.13 ℃/min时才能显现出来.液态镓从过热状态降温到过冷状态后,其电阻率-温度曲线保持了很好的连续性.但其在过冷状态下的变化规律与未过热熔体的明显不同.从液态镓电阻率实验结果可以推出,液态镓的结构随温度的变化存在滞后性.当升温速度大于0.13 ℃/min时,液态镓的结构随温度的变化具有完全滞后的特点.     

超临界水中典型金属离子溶解度研究

研究了Cu^2 、Mn^2 和Fe^2 在超临界水中的溶解度，通过实验发现，金属离子在超临界水中的溶解度在开始阶段随着停留时间的增加而减少，当停留时间达到一定的时间后，溶解度基本上不再变化。实验对因反应器腐蚀而溶出的铁离子质量浓度进行了测定，以了解超临界水体系对反应器的腐蚀状况，反应器溶出的Fe^2 浓度随着温度的升高而增加。采用基于水合机理模型关联了金属离子在超临界水中的溶解度，表明在同一温度下，金属离子的溶解度对数与水密度对数呈线性关系。     

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组泥岩与泥质白云岩热模拟产物特征对比

通过玛湖凹陷风城组湖相泥岩与泥质白云岩加水热模拟试验气态和液态产物组成、产率的对比,分析了气态和液态产物组成、产率随模拟温度的变化特征。结果表明:热模拟的烃类气体相对含量随模拟温度升高表现为增加趋势,而非烃类气体则降低;气体组成表现为泥质白云岩的CO₂含量低于泥岩,其他组分含量则相反;各样品的气体产率均随模拟温度升高而持续增加,生油高峰温度主要在330 ℃~350 ℃之间,这明显低于干法热模拟,与实际地质条件下的温度更接近;烃源岩中含有碳酸盐对生成石油比天然气更有利;试验条件下的CO₂主要为有机成因,但也有碳酸盐的热分解贡献。气态烃的碳同位素组成总体变化幅度较小,各温度点均表现为油型气特征;排出油与残留油的正构烷烃主峰碳数、相对高碳数烃的相对含量总体随模拟温度升高而降低;各样品残留油与排出油的生物标志物参数均有一定变化,在进行油源对比时应考虑这种变化的影响。     

浓缩苹果汁色值与5-HMF含量在贮存过程中的变化规律

以浓缩苹果汁为实验材料,研究不同贮存温度下浓缩苹果汁色值、5-HMF含量（5–羟甲基糠醛）的变化规律及其之间的关系.结果表明：在贮存过程中浓缩苹果汁的色值随贮存时间的延长而呈线性减小;在贮存过程中浓缩苹果汁的5-HMF含量随着贮存时间的延长而呈线性增加.随着贮存温度的升高,5-HMF含量变化速率加快.在贮存过程中浓缩苹果汁色值的变化与5-HMF含量密切相关,两者之间呈负相关.     

不同条件下硫化橡胶的动态黏弹性能分析

对SBR．／BR硫化橡胶进行动态仿真实验,考察预应力、加载频率和环境温度对橡胶滞回曲线的影响及损耗因子与频率、温度的关系．结果表明：随着预应力和加载频率的增大,滞回曲线包围的面积增大;随着环境温度的升高,滞后圈所包围的面积有减小的趋势;损耗因子随温度的升高而减小,随频率的增加而增大,低频下黏弹材料的损耗因子随着频率的改变而变化的情况不如高频时显著．     

射频和千赫兹驱动的毫米间隙放电的仿真研究

大气压短间隙放电是是产生冷等离子体的一种有效手段,常见的交流驱动电源方式有射频电源和kHz交流电源,而这两种不同频率电源所导致的气隙放电特性对比尚鲜有研究。本文以1 mm间隙的针-板电极这一极不均匀电场结构作为放电气隙,将之等效为球坐标系下的一维结构,建立基于迁移-扩散近似下的多组分、局部能量近似的经典等离子体流体模型,仿真研究了13.56 MHz射频（RF）电源或50 kHz交流（LF）电源所驱动的1 mm氦气（混合0.1%氮气）间隙的放电过程,关注了在1 mW和1 W这两种不同的沉积能量下的放电特性。结果表明：RF放电在1 mW时表现为电晕放电模式,此时间隙中的带电粒子密度低,且主要集中在功率电极附近;当沉积功率升高至1 W时,间隙放电则呈现出明显的辉光放电特征,电极附近出现鞘层,且气隙中间存在准电中性的等离子体区域;LF放电的起始电压幅值要高于RF,且LF放电随电压升高会较为平顺地从电晕放电模式过渡到辉光放电模式,而不存在明显的转换过程。对两种频率的放电而言,电晕放电模式下,潘宁电离是主要的电离路径;而辉光放电模式下,直接的电子碰撞电离成为主导的电离通道。此外,在相同的沉积功率下,LF放电的最大电子密度、电子温度和正离子温度都要要高于RF放电,但时间均匀性较差,呈现出明显的脉冲放电特性。     

催化剂粒径对DBD反应器性能影响的研究

为研究DBD低温等离子体协同催化反应器中催化剂颗粒直径对放电功率和NOX脱除率影响规律,分别将五种不同颗粒直径的催化剂装入相同条件的反应器中,通过变压器改变交流电源输入电压,用功率表测定不同电压条件下的输入功率,用数字示波器测试放电电压以及Lissajous图像并计算放电功率,用气体在线检测装置测试反应器进出口浓度计算NOx脱除率。实验发现随催化剂颗粒直径增加放电电能和NOx脱除率先增大再减小,有最大峰值;随着输入电压增加催化剂颗粒直径对放电电能和NOx脱除率的影响进一步增大。在本实验研究中催化剂最佳颗粒直径在4mm左右,当输入电压为40kV时,最大有效放电能量和NOx脱除效率分另为29．3w和76．67％。该结论可为DBD协同催化反应过程中选择适宜催化剂颗粒直径提供理论依据。     

用常压中频低温氩等离子体改善合纤织物的抗静电性能

为了能高效、无污染地改善合纤织物的抗静电性能,使用自制的中频常压介质阻挡放电等离子体改性纺织材料装置,在常压氩气等离子体条件下,仅用45 W功率对芳纶、涤纶、丙纶织物分别进行表面改性. 检测发现:经过常压低温氩等离子体改性后,织物的静电半衰时间明显缩短,芳纶、涤纶、丙纶织物抗静电性能得到有效提高. 断裂强力测定显示:等离子体处理的织物,其断裂强力只是略有变化,这种改变基本不影响材料本身的使用性能,说明常压中频等离子体表面改性技术在绿色纺织工艺上的应用具有可行性.     

筛网-平板介质阻挡放电的特性及影响因素的研究

通过电压-电流波形图和电压-电压李萨(Lissajous)如图形的测量,研究了空气中筛网-平板电极介质阻挡放电(DBD)的特性.实验考察了阻挡介质材料的种类、厚度以及放电气隙间距对筛网-平板电极DBD功率的影响,比较了筛网-平板、平板-平板和多针-平板3种不同电极结构DBD反应器的放电特性.结果表明:在相同的外加电压条...     

低温等离子体协同钒钛催化剂降解甲苯试验

采用可调频高压电源、自制线管式介质阻挡放电反应器,以挥发性有机化合物(VOCs)代表物质——甲苯为去除对象,考察了低温等离子体协同不同类型催化剂降解甲苯性能.对反应器能量密度、能量效率、副产物臭氧生成情况进行了考查比较.筛选出性能较优的催化剂,对其进行了稳定性实验,并对反应产物进行了测定分析.研究结果表明:填充钒钛系催化剂对甲苯的降解有明显的促进作用,能量密度和臭氧生成量有所降低,能量效率有明显提高.针对V2O5-Ti O2/γ-Al2O3催化剂进行的稳定性实验研究表明:甲苯去除率随反应时间延长而缓慢下降,表明催化剂存在失活现象,可能是由甲苯降解形成的副产物在催化剂表面积聚而覆盖催化剂反应活性位造成的.500℃空气气氛下焙烧4 h能使催化剂的活性恢复至初始水平.     

交流电场作用下油中水滴喷射现象研究

采用白油和水为实验介质,利用显微高速摄像系统对高压交流电场油中水滴的喷射现象进行了研究。结果表明,液滴破裂喷射与电场强度及频率、油品黏度以及界面张力有关;液滴破裂时的临界锥角只与两相介电常数有关,本文约为38°;随着频率增加、油品黏度增加以及界面张力的降低,子液滴的空间分布角度减小;液滴的喷射时间随液滴直径增大和油品黏度的增加而增加,黏度较低油品中,频率越低液滴喷射时间越长;喷射量随着液滴直径的增加而增加。     

并联负载谐振式DBD型臭氧发生器供电电源的研究

在建立并联负载谐振式逆变电源供电的DBD(Dielectric Barrier Discharge)型臭氧发生系统仿真模型基础上,给出了一种适合这类供电电源的控制策略,分析了DBD型臭氧发生器上电压的谐波组成,提出了采用正弦电压源供电下DBD型臭氧发生器的基波等效模型来简化电路分析.利用基波等效模型得出并联负载谐振式DBD臭氧发生器供电电源分析模型,探讨了由基波等效模型获得的基本分析法在DBD供电电源中的应用.     

双极性高压脉冲DBD降解气态苯的实验研究

为了研究挥发性有机化合物的降解特性,将气态苯引入线-筒式介质阻挡放电反应器,利用双极性脉冲高压进行降解.考察了放电间隙、放电长度和Mn/γ-Al2O3催化剂对苯降解的影响.结果表明:在相同电压下,小放电间隙注入的能量较大,有利于苯的降解,放电间隙对苯的降解效果影响由大到小依次为3.5 mm、6 mm、8.5 mm;苯的降解率随着放电长度的增加而增大;加入Mn/γ-Al2O3,进一步提高了苯的降解率,Mn质量分数增大到15%时,苯的降解率和碳氧化物选择性都有所提高,分别为91.8%和94.6%.     

常压DBD等离子体法气相苯加氢反应的研究

采用CTP-2000 K等离子体电源,对常压介质阻挡放电等离子体下气相苯催化加氢反应进行了研究.在无催化剂条件下,考察了放电电压,停留时间,气体物料配比对苯加氢反应的影响,并优化出等离子体法的反应条件:气体停留时间12 s,物料配比VH2/VAr+Ben=2:1,放电电压14 kV.在此条件下,对催化剂用于等离子体苯加氢反应的催化活性进行了考察,实验结果表明用浸渍法制备的金属催化剂可使苯的转化率从无催化剂时的78%提高到90%以上,目标产物环己烷和环己烯的总收率可达到70%以上.运用BHJ和EMS技术对自制催化剂的结构性能进行了表征,结果表明在常压常温用等离子体进行还原处理的催化剂,其比表面积从13.72 m2/g提高到19.08 m2/g,孔体积由76.81×10-3cm3/g提高到107.7×10-3cm3/g.用扫描电镜分析了所制备催化剂的表面特征,催化剂活性组分在载体表面分布均匀,表面颗粒粒度为8 nm左右,Ni元素在外表面的质量分数达到32%.