负载型TiO2在双脉冲放电水处理中的应用

在双脉冲放电等离子体水处理过程中,会伴有光辐射等物理效应,而光催化剂可以利用这部分的光辐射能量。为此,研究了在气液固三相混合体双极性脉冲放电条件下添加光催化剂的方式,以及其对于有机污染物降解所起到的效果。利用溶胶-凝胶法制备负载型的纳米TiO2光催化剂,选择典型的染料废水靛蓝二磺酸钠作为处理对象,检验其对于染料废水降解的催化处理效果。实验结果表明:当固相的玻璃珠上负载了纳米TiO2光催化剂时,靛蓝溶液的降解效率有了一定程度的提高,并且2次镀膜负载TiO2光催化剂时的催化处理效果优于1次镀膜时的催化处理效果。电压增大,催化处理效果提升的程度减小,气体体积流量升高,催化处理效果会略有提高。在电压为30kV、气体体积流量为1.0m3/h的条件下,放电处理3min就可以使靛蓝溶液完全褪色。     

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。     

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。     

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%。     

脉冲放电等离子体-流光光催化协同作用的动力学分析

高级氧化技术的联用可以提高水体中有机物的矿化效率,为此,基于脉冲放电过程中产生的紫外光效应,研究将玻璃珠负载的TiO2膜催化剂放置于一多针-板电极形式的脉冲放电等离子体体系中,建立脉冲放电等离子体-流光光催化协同体系,分析其协同作用机理。研究考察了不同载气、溶液初始pH值和添加不同浓度自由基捕收剂(碳酸钠)等实验条件下,单独脉冲放电等离子体体系和脉冲放电等离子体-流光光催化协同体系中苯酚氧化的准一级动力学常数。结果表明,在各实验条件下,脉冲放电流光均能诱导TiO2的光催化活性;氧气(O2)作为载气和酸性溶液条件有利于提高协同体系中苯酚的降解速率;在单独脉冲放电体系和脉冲放电等离子体-流光光催化协同体系中,对有机物降解起主要作用的是羟基自由基(.OH)。     

水降膜DBD等离子体去除水中磺胺甲恶唑的效能及机理

水降膜介质阻挡放电装置可以在气相高效生成反应活性物质,且大的气–液反应界面有利于反应活性物质的气–液传质,高效降解液相污染物。为此研究了单极性和双极性脉冲电源供电时水降膜装置的放电特性及磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMX)的降解效率,研究发现双极性脉冲供电时,水降膜装置放电强度及SMX降解率更高。同时,本文探究了双极性脉冲电压和频率、SMX初始质量浓度、p H值、液体流速和电导率对SMX降解的影响,分析了SMX的降解机理。结果表明：放电功率随放电电压和脉冲频率升高而增大,SMX降解率随之升高,当放电电压较低(24 kV)时,电压升高能提高SMX降解的能量效率,但提升放电频率会导致SMX降解能量效率的下降;液体循环流量和电导率对SMX的降解影响不大;放电功率为5 W,放电处理质量浓度为20 mg/L的200 mL溶液30 min,SMX降解率达到了80.2%,能量效率达到1.28 g/(kW·h);由于过臭氧化和SMX分子的质子化效应,碱性条件下SMX的降解率远高于酸性条件下的降解率。     

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。     

Influence of Related Factors on 03 Generating Characteristics in Airowater-soild Mixture Plasma Reactor

双脉冲放电等离子体水处理技术是一种有效的水处理方法,利用产生的活性物种能高效降解多种有机大分子污染物。针对复杂混合体等离子体反应器中气相O3生成情况进行了研究,重点考察了脉冲电压、曝入气体体积流量、不同的填料特性（粒径和表面粗糙度）等条件对水处理时生成O3的影响。实验结果表明,生成O3质量浓度随着放电电压增加而增大,随着曝入气体体积流量的减小而增加。填入不同粒径的填料生成O3质量浓度也有所不同,其中填充粒径9mm的填料时O3质量浓度最大。另外,粒径相同,但表面峰密度大的填料在生成O3时也表现出更好的特性。     

复杂混合体等离子体反应器中相关因素对O3生成特性的影响

双脉冲放电等离子体水处理技术是一种有效的水处理方法,利用产生的活性物种能高效降解多种有机大分子污染物。针对复杂混合体等离子体反应器中气相O3生成情况进行了研究,重点考察了脉冲电压、曝入气体体积流量、不同的填料特性(粒径和表面粗糙度)等条件对水处理时生成O3的影响。实验结果表明,生成O3质量浓度随着放电电压增加而增大,随着曝入气体体积流量的减小而增加。填入不同粒径的填料生成O3质量浓度也有所不同,其中填充粒径9mm的填料时O3质量浓度最大。另外,粒径相同,但表面峰密度大的填料在生成O3时也表现出更好的特性。     

双脉冲放电等离子体水处理H_2O_2的生成规律

放电等离子体水处理过程中,反应器中生成的活性物种对降解水中持久性有机污染物起着至关重要的作用。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,典型活性物种H2O2的产生规律,测试了不同电压、气源、填料特性等实验条件下等离子体反应器中生成的H2O2;对比了不同脉冲电源形式下H2O2质量浓度ρH2O2的差异。实验结果表明,ρH2O2随放电时间、放电电压、气体体积流量、单脉冲注入能量的增加而增加;填料表面峰密度增加有利于液相H2O2的产生;填料粒径对ρH2O2有一定的影响,直径9mm的填料呈现出较好的特性;另外,注入能量相同时,双极性脉冲电源放电产生活性物种的性能远远优于单极性脉冲电源。     

等离子体放电催化降解甲醛的试验研究

为了降解挥发性有机物VOCs、除尘和灭菌消毒,提出了一种等离子体放电催化室内空气净化技术,它集3个功能于一体。利用此技术在放电催化区负载纳米TiO2和无TiO2的情况下甲醛净化试验的结果表明: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的效果;正极性放电降解甲醛的效果明显优于负极性放电;纳米TiO2显著降低了放电产生的臭氧浓度。此结论可供优化室内空气净化器的设计参考。     

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。     

水中脉冲放电电压波形特性分析

以冲击电压发生器波形和参数的计算模型为基础,研究了水中脉冲放电时的冲击放电电路模型,采用拉氏变换方法列出此电路方程,分析了电压波形特性,得出波前电阻数值越大电压波形峰值越低、上升越平缓,波前时间越长;波尾电阻数值越低则电压波形峰值越高,半峰值时间越长。同时对水中脉冲放电形成等离子体通道等效放电回路电压与电流振荡波形作了研究,放电过程中电路发生RLC振荡,电压初始值为30k V,电流峰值为1.5k A,水中放电等离子体通道电阻随时间变化,它不仅与电极间距离有关,而且与电容器的电容量C及初始电压值均有关。经过几个衰减振荡周期后,电阻值迅速增大,电流趋于零。计算和仿真相结合,有一定的参考意义。     

纳秒脉冲表面放电等离子体影响因素的实验研究

在大气环境条件下,以环氧为介质阻挡材料,基于单极性ns脉冲电源进行了表面介质阻挡放电实验,研究了电压幅值、电极宽度、电极间距和重复频率对放电等离子体的影响。结果表明ns脉冲表面介质阻挡放电是丝状放电,放电发生在电压脉冲的上升沿阶段;放电电流主要包括两部分脉冲,与放电丝分布的均匀性有着一定的内在关系,外加电压对放电的均匀性以及产生等离子体的长度起作用;电极宽度和间距对放电电流和产生等离子体的发光强度影响不大,电极宽度和间距越小,放电丝分布越均匀,电极宽度存在一个最优值,使得激励器的放电稳定且产生等离子体相对均匀;脉冲重复频率仅对等离子体强度起作用,对放电特性的影响较复杂,不同电极参数下这些影响与放电丝的分布状态有关。     

气液滑动弧放电降解4-氯酚溶液的研究

用10kV高压产生直接与废水接触的气液滑动弧放电非平衡等离子体降解水中4-氯酚。实验研究表明:由于液滴的存在改变了电极间的介电常数和局部电场,气液滑动弧放电的电压波形比纯气流滑动弧放电更加不规则,起弧电压更低:从溶液COD降解效果来看,当不锈钢作为电极材料时, 4-氯酚降解效果比铝和铜电极材料好;当空气作为载气时,经过76min的等离子体处理,溶液的COD值由1679.2mg／L降到190mg／L,相当于COD降解率为88．68％;增大气液混合比能够提高4-氯酚的降解效果;同时检测了H2O2和O3的生成量和溶液pH、电导率的变化。     

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。     

不同电极结构对DBD降解亚甲基蓝废水的影响

文中采用介质阻挡放电（DBD）等离子体技术，分别以20、80、150、200目铜网以及铜片为电极，通过考察亚甲基蓝的降解率、一级反应动力学常数k、pH值、电导率以及COD值；研究了不同电极结构对介质阻挡放电降解亚甲基蓝染料废水的影响。并结合气体放电理论对不同电极结构下介质阻挡放电的等离子体形成机制进行了分析。研究结果发现：电极结构的变化会影响亚甲基蓝染料废水的降解效果；随着铜网电极目数的增加，铜网铜线密度的增加，等离子体放电由离散型向类弥散型过度，等离子体的均匀性增加，亚甲基蓝的降解率增加。一级反应动力学常数k也增加，单位时间内亚甲基蓝的降解速率增加；溶液的pH值更小，电导率更大，溶液COD值更小，对亚甲基蓝的降解效果更好。同等条件下，铜片电极对亚甲基蓝的降解效果优于铜网电极的降解效果。     

低风速下射频等离子体的辉光放电特性

为研究射频等离子体辉光放电特性与风速、气压之间的关系,以等离子体风速传感器为研究背景,建立了射频等离子体辉光放电实验系统,研究了激励器在不同放电间距(0.05 mm和0.08 mm)、不同来流速度(0~45 m/s)、不同电源输出功率(10 W和20 W)和不同气压(50~100 k Pa)下的放电特性。结果表明:电极间距越小,射频等离子体辉光放电稳定性越高;在固定的电源输出功率和工作频率下,发现了激励器负载电压与来流速度关系的3个阶段:电极过热阶段、线性阶段和放电不稳定阶段;在不同的电源输出功率下,对应不同的风速范围,激励器负载电压与风速具有良好的线性关系;在亚音速气流对应的静压(总压为大气压)范围内,射频等离子体辉光放电对气压变化不敏感。     

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%。     

基于磁脉冲压缩的DBD高频双极性纳秒脉冲发生器的设计及其放电特性

作为高压高重复频率脉冲电压发生器的开关器件,磁开关的耐压、通流能力以及寿命远高于半导体开关,因而适用作为介质阻挡放电(DBD)激励电源的开关。为研究双极性高频下DBD等离子体放电特性,提出高频双极性磁脉冲压缩系统。首先,阐释通过全桥逆变电路、脉冲变压器和磁开关产生双极性脉冲的原理,并叙述该系统关键器件的设计;其次,利用PSpice仿真软件研究电路关键参数对输出波形的影响规律,测试电阻性负载电压波形,并与仿真结果进行对比分析。测试结果表明,通过双极性磁脉冲压缩系统,能够在负载两端输出的纳秒脉冲电压具有以下参数:幅值在5~13k V可调,上升沿100ns左右,重复频率可高至几千Hz。最后,针对高频双极性下的放电现象进行研究,结合DBD放电模型和放电图片探索高频双极性脉冲电压下放电特性与频率的关系,充实了高频放电理论研究。