双极性高压脉冲介质阻挡放电降解甲醛及臭氧生成质量浓度控制

为进一步提高介质阻挡放电(DBD)降解甲醛的效率,并控制副产物的生成量,采用正负双极性高压脉冲电源对同轴式介质阻挡反应器供电,系统地研究了脉冲电压、脉冲重复频率、放电间隙、气体体积流量及甲醛初始质量浓度等影响因素对甲醛降解率及臭氧生成质量浓度的影响。实验结果表明:升高脉冲电压有利于甲醛的降解,当脉冲电压达到19 k V时,脉冲电压继续升高对甲醛降解率的影响不大,而臭氧生成质量浓度随着脉冲电压的增加而不断增大;放电间隙对甲醛降解率有很大的影响,随着放电间隙的减小,甲醛降解率增大,但放电间隙过小时,臭氧生成质量浓度较大;随着气体体积流量的增大,甲醛降解率降低;随着脉冲重复频率的增大,甲醛降解率增大,当脉冲重复频率达到60 Hz时,继续增加脉冲重复频率,甲醛降解率增大不明显;在一定实验条件下,甲醛初始质量浓度越大,甲醛降解率降低,而甲醛去除质量浓度增大并趋近于反应器的最大处理量。     

气–液隔膜放电降解水中偶氮染料艳红B的研究

为了探究气–液隔膜放电等离子体对水中偶氮染料艳红B的降解效果,用紫外–可见吸收光谱法分析了放电过程中染料结构的变化。考察了放电孔数、底物初始质量浓度、自由基清除剂Na2CO3、异丙醇的添加对艳红B降解效果的影响;研究了降解过程中溶液p H值、电导率以及化学需氧量(COD)的变化,并分析了艳红B降解的动力学特征。在输入能量一定时,艳红B降解速率随放电孔数的增加而微弱升高;在初始质量浓度分别为30、50、100 mg/L的艳红B水溶液经过20 min放电处理后降解率分别达到91.13%、88.92%、85.35%;羟基自由基清除剂的添加对艳红B的降解具有一定的抑制作用,表明·OH是放电反应过程中降解艳红B的重要活性物质。随着放电处理的进行,溶液的电导率升高、p H值下降,COD先升高后下降。降解过程符合拟一级动力学规律。     

供电方式对介质阻挡放电-催化降解苯的影响

为研究能量注入方式对等离子体降解有机污染物的影响,分别将交流高压和双极性脉冲高压引入介质阻挡放电反应器,结合Mn催化剂对苯进行降解,研究供电方式对放电特性、苯去除率和产物选择性的影响。结果发现,与交流电源相比,脉冲电源供电下能量在极短的时间里注入到反应器内,产生瞬间大功率放电和高能活性粒子,可以实现对苯的高效降解和较高的CO2选择性。此外,相同功率下脉冲介质阻挡放电(DBD)的臭氧质量浓度更多,更有利于与Mn催化剂结合对苯进行降解。在电压为18.8kV的条件下,对苯的去除率最高可达98%,CO2转化率可达77%。     

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。     

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)。     

水中气泡脉冲放电处理硝基苯废水的实验研究

针对工业硝基苯废水处理的特点,研究了脉冲高电压放电条件下采用尖-板电极反应器处理硝基苯废水的实验效果。通过一系列的对比实验考察了放电时间、施加电压、溶液电导率、废水溶液pH值、溶液初始浓度、以及通入的气体成分等因素对硝基苯溶液降解率的影响;通过水中气泡脉冲放电的质谱图分析了该放电形式下的降解效果。脉冲放电降解硝基苯模拟废水的实验结果表明:酸性条件有利于硝基苯的降解;电压脉冲的幅值越大或频率越高,降解效果越好;往反应器中通入氧气的降解效果要远胜于通入空气或氮气;硝基苯废水的初始浓度越高,降解效率越高;反应后的溶液温度可作为反应器内脉冲放电激烈程度的一个表征量,良好的放电条件下,硝基苯的降解与溶液温升成正比。质谱检测的结果表明:水中气泡脉冲放电处理能对硝基苯分子深度降解,但相应的降解率不高。     

介质阻挡放电脱色酸性橙Ⅱ废水的动力学及脱色物化效应

气-液两相介质阻挡放电(DBD)等离子体对废水电导率较不敏感,因此电极施加电压和放电气隙成为影响放电强度及废水中污染物降解的两个主要因素。以酸性橙Ⅱ(AO7)废水为对象,考察了电极施加电压、放电气隙等因素对DBD装置放电特性及AO7降解动力学的影响,分析了DBD降解AO7的主要物化效应。结果表明:高压电极引发的丝状放电通道随电压升高、放电气隙减小而增多,且丝状放电通道在接近液面时出现明显的分支现象;AO7降解符合一级反应动力学,施加电压升高、放电气隙减小可提高AO7降解的反应动力学常数。放电气隙为6 mm,峰值电压从15 kV分别升高2 kV和4 kV,反应动力学常数可提高4.45倍和5.67倍;电极施加电压为17 kV,放电气隙从8 mm减小到4 mm和2 mm,AO7降解的反应动力学常数可分别提高3.51倍和6.67倍。废水的pH值对AO7降解也有较大影响,酸性条件和碱性条件下AO7降解的反应动力学常数较大。分析DBD等离子体降解AO7的物理化学效应,臭氧和过氧化氢等反应活性物质是AO7降解的主要原因。     

双极性脉冲放电等离子体处理染料废水时化学需氧量去除效果相关因素分析

在双极性脉冲放电等离子体用于染料废水的降解过程中,废水化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的变化是在更深层次上反映该技术对有机污染物的降解能力的重要指标。为此,重点研究了在气液固三相混合体双极性脉冲放电条件下典型染料废水COD的去除规律,测试了不同电压、气体流量、初始浓度等条件下染料废水COD的变化。实验结果表明:当负载电压较高时,染料废水的COD值会先升高然后不断降低;而负载电压较低时,COD值会在一定程度内缓慢上升;气体流量越高,COD的去除效果越好;废水初始浓度增加,COD的去除率略有下降;初始电导率增加,COD的去除率降低;对具有不同官能团的染料废水进行放电处理发现,双极性脉冲放电对于各种结构的染料均有良好的处理效果。     

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。     

双极性脉冲放电处理四溴双酚A的试验研究

利用新型高效的双极性脉冲放电等离子体水处理技术对常用有毒阻燃剂四溴双酚A(tetrabromobisphenol A,TBBPA)进行了降解试验。研究了在双极性脉冲放电不同条件包括放电电压、气体体积流量,填料球粒径,溶液电导率,TBBPA溶液初始质量浓度以及负载TiO2光催化剂等对TBBPA的降解效果。实验结果表明:双极性脉冲放电等离子体系对TBBPA有着良好的降解效果。放电电压越高,降解效果越好;在一定范围内,气量变小,降解效果更好;填料球粒径越小,降解效果越优;溶液电导率越小,TBBPA去除率越高;负载TiO2光催化剂能够明显提升放电等离子体对TBBPA的降解效果。在降解过程中,TBBPA被分解为小分子,并且存在脱溴环节。     

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。     

高压脉冲放电等离子体溶液中苯酚的降解

为了满足有机物难生化降解的特殊处理要求,研究建立了多针-板电极形式的高压脉冲放电等离子体体系,以苯酚作目标物,考察该体系中影响苯酚降解的因素并分析了降解产物。结果表明,脉冲放电等离子体体系对苯酚废水的降解效果明显,苯酚降解的中间产物主要有邻苯酚二酚、对苯二酚、对苯醌和间苯二酚;在相同脉冲电压下,电极间距、曝气量和溶液的电导率等因素对苯酚降解效果有影响,溶液初始pH值影响很小;在脉冲电压20kV、脉冲频率50 Hz、电极间距15 mm、pH6.4、电导率10 mS/m、初始质量浓度100 mg/L、水样循环流量100 mL/min的实验条件下,反应体系放电60min对苯酚降解率可达86.2%。     

微秒和纳秒脉冲激励下甲烷DBD电学特性研究

利用等离子体技术可以裂解甲烷,产生C2烃和氢气等具有更高价值的物质。对等离子体放电参数优化以提高甲烷等离子体转化效率具有重要意义。文中基于同轴DBD反应装置,在自主研制的微秒和纳秒脉冲电源的激励下,改变电源参数和气体流速,研究了甲烷裂解过程中不同参数下初始击穿电压的变化规律、放电图像、Lissajous图形以及单脉冲内的能量和功率,为甲烷转化提供参考。实验结果表明,两台电源作用下气体初始击穿电压均随脉冲重复频率的增加而下降,但纳秒源作用时该趋势更明显;放电强度均随脉冲重复频率增加而加强,相同参数下,微秒源作用时放电更强;施加电压一定时,不同脉冲重复频率以及不同气体流速下Lissajous图形形状几乎一致,微秒源作用时的图形更接近典型的平行四边形;气体流速和脉冲重复频率相同时,两台电源单脉冲内放电能量与所加电压几乎成直线关系变化,气体流速和施加电压相同时,单脉冲内放电能量几乎不受脉冲重复频率的影响,但是纳秒源可以得到更高的瞬时功率。实验表明,脉冲电源可以作用于DBD反应器用于转化甲烷,纳秒源作用时系统的效率比微秒源更高。     

大气压氩气纳秒脉冲针—水结构气液放电特性研究北大核心CSCD

为了在提高放电等离子体活性的同时保持较为稳定的放电,文中利用纳秒脉冲电源驱动大气压氩气中针—水结构气液放电,研究了不同脉冲电压和频率下的放电电学特性、发光图像和发射光谱强度,并讨论了相关参数对放电特性的影响原因。结果表明:在氩气纳秒脉冲气液放电中,脉冲电压和频率不会对放电模式产生影响。随着脉冲电压的增大,上升沿电流、下降沿电流和平均功率均增大,且上升沿电流总是大于下降沿电流;当脉冲频率增大时,上升沿电流和平均功率增大,下降沿电流逐渐减小。等离子体特性方面,在不同脉冲电压和频率下均测到了较强的Ar(4p→4s)、H(656 nm)和O(777 nm)谱线和较弱的H(486 nm)谱线,并且4种激发态活性粒子的发射光谱强度均随着脉冲电压和频率的增大而增大。     

重复方波参数对变频电机绝缘放电频域能量分布影响研究

采用双极性重复方波电压,借助特高频测试方法,实验研究了重复方波电压幅值、频率、占空比、上升时间对变频电机匝间绝缘放电频域能量分布的影响规律。结果表明：放电0.50GHz以上频域能量随占空比的增大而明显增加;频域各频段能量随脉冲电压幅值的增大而增加,1.50GHz以上高频能量随频率的提升不断衰减;脉冲电压上升速率对放电频...     

介质阻挡放电降解水中噻虫嗪农药的实验研究

利用介质阻挡放电(DBD)产生的低温等离子体可以处理水中的噻虫嗪农药。为优化采用辐流式沉淀池结构的反应器,提高噻虫嗪的降解效率,在装置内引入了负载TiO2薄膜的蜂窝陶瓷。结果表明:在500℃温度下退火能得到纯度较高的锐钛矿TiO2;改进的实验装置在放电电压75 V,噻虫嗪初始质量浓度100 mg/L的条件下,处理160 min时,噻虫嗪降解率为85.88%;装置改进后,噻虫嗪的降解速率常数提高了1.56倍,即从8.30×10-3min-1(拟合度R2=0.989 1)提高到1.30×10-2 min-1(R2=0.991 6),消耗1 kWh的能量所降解的污染物质量(能量效率)从2.39 mg增加到4.36 mg,对噻虫嗪的总有机碳(TOC)去除效率从58.83%提高到78.34%。同时电导率对放电特性的影响明显减小,为处理电导率不同的有机废水奠定了基础。此外,该装置对放电过程中化学活性物质(H2O2和O3)的形成也有促进作用。     

三维共面介质阻挡放电装置及放电特性研究

针对传统介质阻挡放电(DBD)和共面(CDBD)处理三维或不规则材料的不足,文中设计一种由小型微秒脉冲电源驱动的三维CDBD处理装置,在箱体内部由多个单面CDBD反应器组合形成空间环绕式等离子体。通过光学和电学诊断手段测量了装置的放电功率、发光图像以及发射光谱等,研究了电源工作参数对放电均匀性、产生活性粒子强度以及能量效率的影响。结果表明,随着电源电压的升高,放电区域变大,放电均匀性增强,当电压达到11 kV时能够激励整个放电区域,形成较均匀的等离子体。相同电压下,活性粒子强度随频率升高而提高,在5 kHz工作频率下产生的活性粒子强度最强,能量效率随工作频率升高有所下降,工作频率为1 kHz时能量效率最高为40.1%。通过对木块进行表面亲水改性,来验证装置的三维材料处理效果。结果表明,处理后木块各个表面的亲水性均得到增强,处理1 min后,达到稳态时的表面水接触角由30°下降至10°,并且由初始值下降至30°以下的液滴静置时间减少了70%以上。     

电极参数及布置方式对苯酚降解率的影响

为提高苯酚降解率,实验研究了脉冲电晕放电处理含苯酚废水过程中电极参数、布置方式对苯酚降解率η的影响及各参数间的关系。研究表明,通过峰值电压Up和频率f的优化组合,可获得理想的η;电极间距d和液膜厚度δ对去除效果影响明显;电极布置方式不同则处理效果不同。锥端为正极时溶液pH值和COD变化较明显;锥端为负极时η和溶液电导率σ有明显提高,利于废水的最终净化。     

高压脉冲装置及其在工业废水处理中的应用研究

介绍了自行研制的XJDMC型高能脉冲发生装置,该装置具有可产生1～3 kV高压、最大峰值电流可达1.7 MA等特性,可以对充电电压、储能电容、充放电时间进行调节和设置,并实现充电电压和充放电时间的LED显示。采用高压大电流脉冲产生等离子弧降解破碎大分子有机物长链的方法,研究了高压脉冲放电法降解破碎工业废水中苯环、芳香烃的影响因素。试验中脉冲电压为3 kV,极间距分别为20、30 mm时,放电处理50 min,降解率分别可达58.3%和51.1%,电导率下降分别为45.3%和29.1%。高压脉冲放电可以有效地处理含有大分子有机物的工业废水。     

脉冲放电等离子体处理硝基苯废水的实验研究

脉冲放电等离子体水处理技术是利用高压窄脉冲发生装置在气液混合体中高压脉冲放电所产生的高能电子、紫外线等多效应综合作用 ,降解水中的有机物。实验表明 :在中性硝基苯溶液中 ,2 4k V脉冲电压处理 5 s可取得明显的降解效果 ,降解产物为毒性很小的丙酮 ;在酸性和碱性溶液中的处理效果好于中性溶液。