活性炭纤维在脉冲放电水处理中的催化作用

为了探索脉冲放电水处理反应器与活性炭纤维联合应用的可行性以及活性炭纤维在脉冲放电过程中的作用,将活性炭纤维加入气液串联放电反应器中对模拟污染物甲基橙进行了联合降解,并对活性炭纤维在脉冲放电过程中表现出的催化作用进行了研究。实验结果表明:脉冲放电和活性炭纤维联合处理,大幅度提高了降解率近24%,说明活性炭纤维与脉冲放电联合具有协同效应;脉冲放电和吸附饱和活性炭纤维联合处理与单独脉冲放电处理相比降解率提高16.7%,活性炭纤维的催化作用显著;加入H2O2对OH的形成具有增强作用,同时提高了UV和O3的利用率而且还有利于活性炭纤维的再生。     

介质阻挡放电特性与臭氧合成的实验研究

采用线管结构反应器与管管结构反应器进行介质阻挡放电(DBD)产生臭氧。通过测量放电电气参数和观察辐射发光现象来研究两种反应器的介质阻挡放电特性。结合对比不同电场强度下的臭氧浓度和臭氧的生成效率,讨论两种反应器在生成臭氧应用方面的性能,实验发现线管结构介质阻挡放电特性不同于管管结构,同时臭氧浓度和臭氧生成效率取决于外加在两种反应器上的折合电场强度峰值。     

用气相沿面放电生成臭氧方式降解偶氮染料废水的影响因素分析

为提高臭氧降解和脱色染料废水的效果,通过沿面放电臭氧生成-废水处理一体化反应器降解偶氮染料废水研究了供电电源类型、放电电压、放电反应器内注入的气体组分及流量、废水电导率、催化剂等因素对染料降解的影响。研究结果表明:同50Hz工频电源相比,在相同的输入功率下,高频电源降解偶氮染料效果更快;沿面放电反应器内注入的气体成分影响染料降解率,注入氧气时,甲基红降解率最高,注入氮气时,甲基红几乎没有降解;注入气体流量影响气相和液相臭氧浓度及染料废水的湍流度,进而影响甲基红的降解率;废水电导率对甲基红降解影响不大;二氧化钛添加量影响甲基红的降解,染料降解初期,适量的二氧化钛有利于甲基红的降解。     

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。     

串联负载谐振式DBD型臭氧发生器电源

为解决DBD型臭氧发生器工频升压供电方案的效率低、设备体积庞大和对电网注入大量谐波的问题,采用串联负载谐振式供电电源的方案,通过结合电源开关器件的通断和DBD负载放电与不放电状态,详细分析了工作在完全谐振状态下的串联负载谐振式DBD电路,得出了整个电路在完全谐振状态下的各个工作模态;基于模态分析推导了一系列等式。由推导和分析得出了电路谐振时臭氧发生器承受的最高电压、每个周期的放电功率、与串接的补偿电感无关的特性、DBD负载放电功率、DBD负载参数的调节特性;最后给出了较为实用的工程设计公式。这些研究可供合理设计串联负载谐振式DBD型臭氧发生器的供电电源及分析不同控制方式下DBD电路的工作模态参考。     

填充石英球对DBD等离子体转化NO的影响

放电等离子体辅助选择催化还原两段法脱除NOx是一项很有前景的氮氧化物治理技术.介质阻挡放电(DBD)是一种常见的等离子体产生方法,在DBD等离子体反应器中填入电介质小球可进一步增强放电.本文考察了有无石英填充球的DBD等离子体反应器对NO的转化和能量利用效率的影响,借助ANSOFT软件对DBD等离子体反应器内的电场进行了仿真分析.实验结果表明,在较低的放电电压下,填充石英球的DBD等离子体反应器虽然能耗略有提高,但在NO的转化和能量利用效率上都优于无填充情况,其原因归结为,填充石英球有利于反应器在更低电压下实现局部放电,同时促进反应器内的电场和气流在空间更均匀地分布,增加了反应气流与放电等离子体的接触机会.     

等离子体辅助催化还原NOx系统的优化

为研究等离子体辅助催化系统的优化,以NO/NO2/C2H4/O2/N2为模拟反应气体系,介质阻挡放电(DBD)反应器为等离子体反应器,Ag/γ-Al2O3为催化剂,实验考察了DBD反应器内填充石英介质小球对等离子体辅助催化系统的NOx脱除效率影响。结果表明:DBD反应器内填充石英介质小球,有利于DBD反应器在较低的放电能量密度下产生更多低温催化活性高的含氮有机物,促使等离子体辅助催化系统在较低的催化温度250°C时获得>80%的NOx脱除效率。     

DBD型中高频臭氧发生器的动态负载特性

在试验装置上测量了不同频率下DBD型臭氧发生器的V-A特性和放电功率，研究了臭氧发生器这种特殊负载的动态电容、功率因数等的变化规律。指出：（1）在供电的每半个周期内出现微放电时，反应器的负载特性都发生急剧、跳跃地变化，发生放电时总动态电容变为未放电时的几倍。（2）反应器的功率因数Pf随电气参数的不同而变化，如果波形和频率相同，在反应器工作电压范围内存在功率因数Pf的最大值。此外，基于以上负载特性的研究，简要讨论了中高频臭氧发生器中电源/反应器的匹配、电气参数的优化等问题。     

介质阻挡放电电气参数与反应器参数的测量

介质阻挡放电(DBD)是产生大气压低温等离子体的主要途径之一,准确地测量其电气参数与反应器参数对优化DBD等离子体反应器设计和提高放电效率具有重要意义。通过所建立的实验装置测量了DBD的电压-电流波形图、放电发光图像及电压-电荷Lissajous图形,利用所得到的测量结果进一步计算得到DBD的介质电容、气隙电容、起始放电电压和放电功率等电气参数和反应器参数,并将这些值与根据反应器结构计算得到的值进行比较。结果表明,测量结果得到的DBD电气参数和反应器参数与反应器结构计算得到的值是基本一致的。     

应用介质阻挡放电处理甲醛气体

基于高频介质阻挡放电(DBD)可产生高能电子、各种自由基与活性粒子的原理,应用高频DBD处理甲醛气体。对外加电源电压、甲醛气体质量浓度及体积流量3个水平因素的正交试验表明高频DBD可达到85%的甲醛降解效果,其中电压参数对降解效果的影响最大,流量次之,浓度最小。对放电处理后尾气成分的进一步测试分析表明尾气中臭氧质量浓度约0.002 mg/m3,远低于国家标准规定的0.16 mg/m3臭氧限量值。故高频DBD处理甲醛气体的降解效果好,且排放尾气中的臭氧含量对环境不造成影响。     

DBD高级氧化耦合活性炭吸附处理水中碱性品红

在介质阻挡放电(DBD)水处理反应系统中耦合活性炭对污染物分子的吸附作用,实现反应时间与水力停留时间相分离,统一污染物降解与活性炭再生2个过程,才能达到废水连续高效处理的目标。在系统稳定微放电的条件下,以碱性品红模拟废水进行降解实验,考察放电参数、反应时间、p H值及初始质量浓度等因素对降解率的影响,并利用紫外–可见吸收光谱对中间产物进行初步分析。结果表明,处理时间与碱性品红降解率的变化呈正相关的关系;一定处理时间内,降解率取决于系统能量注入与系统发热量2个方面。在优化的实验条件下,处理12 min后碱性品红的降解率可达89.46%,发色基团完全消失,苯环发生开环。     

DBD高级氧化耦合活性炭吸附处理水中碱性品红EI北大核心CSCD

在介质阻挡放电(DBD)水处理反应系统中耦合活性炭对污染物分子的吸附作用,实现反应时间与水力停留时间相分离,统一污染物降解与活性炭再生2个过程,才能达到废水连续高效处理的目标。在系统稳定微放电的条件下,以碱性品红模拟废水进行降解实验,考察放电参数、反应时间、p H值及初始质量浓度等因素对降解率的影响,并利用紫外–可见吸收光谱对中间产物进行初步分析。结果表明,处理时间与碱性品红降解率的变化呈正相关的关系;一定处理时间内,降解率取决于系统能量注入与系统发热量2个方面。在优化的实验条件下,处理12 min后碱性品红的降解率可达89.46%,发色基团完全消失,苯环发生开环。     

环境介质对介质阻挡放电降解SF_6影响的实验

由于SF_6具有极高的温室效应潜在值且其在大气中的寿命长,SF_6的介质阻挡放电(DBD)降解技术一直是环保领域的热点和难点问题。当反应器放置在不同环境中时,由于反应器外电极与阻挡介质间的非完全接触以及不同环境介质的性质不同,介质阻挡放电的放电特性与反应器的温升会存在差异,从而影响SF_6的降解。该文测量油浸环境和空气环境中介质阻挡放电反应器的放电特性和温度变化,并通过比较两种环境中SF_6的降解率、能量效率和最终降解产物,对比去除SF_6气体的效果。实验结果显示,尽管油浸环境中反应器温度相对较低,但测得的放电功率明显高于空气环境中,有更多的能量用于降解SF_6,从而提高了SF_6的降解率,同时能量效率也有所提升,这表明油浸式的反应器可提升DBD降解SF_6的效果。     

典型调节方式下串联谐振供电的DBD型臭氧发生器负载调节特性研究

利用介质阻挡放电型(Dielectric Barrier Discharge,DBD)臭氧发生器的线性化等效电路,得出了串联谐振供电下DBD型臭氧发生器系统电路模型,并利用电路模型推导了DBD型臭氧发生电路的约束方程。基于这些约束方程对DBD型臭氧发生器在PFM(Pulse Frequency Modulation)、PAM(Pulse Amplitude Modulation)和CLI(Change Load Impedance)三种典型调节方式下的负载调节特性进行了理论分析和实验验证。理论分析和实验结果表明,在PAM调节方式下,DBD型臭氧发生器负载调节特性具有良好的线性特性,能实现DBD型臭氧发生器放电功率的平滑调节,是一种较为理想的调节方式。     

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。     

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。     

并联负载谐振式臭氧发生电源基波分析法

研究了一种电流型并联负载谐振式介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生电源的基波分析方法,采用正弦电压源供电下的基波等效模型简化电路分析,并得到了并联谐振DBD型臭氧发生器调节特性的分析模型,该分析模型相比于其他分析模型具有简单方便的特点。最后的实验验证了并联负载谐振式DBD型臭氧发生器具有良好的输出特性,能实现直流调功,对工程设计具有良好的应用价值。     

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。     

介质阻挡放电电路的研究进展及展望

在对介质阻挡放电电路(DBD电路)负载特点进行分析归纳的基础上,综述了国内外在DBD负载特性与驱动电路上的研究现状,重点讨论了目前用于研究DBD负载特性的五类方法优缺点,对比分析了现阶段用于DBD型负载驱动的三大类拓扑结构的特性和不足。最后,结合DBD负载特殊性,提出了提升DBD型负载的放电效率和提高DBD系统性能的研究方法。     

脉冲激励下介质阻挡放电负载的特性研究

脉冲激励能大幅度提升介质阻挡放电（dielectric barrier discharge,DBD）负载的放电效率。针对传统的实验研究由于受到实验环境和材料等的限制,无法对脉冲激励下介质阻挡放电的放电特性进行更细致的研究的现状。文中以电压型脉冲激励下填充气体为氩气（Ar）的DBD型负载为研究对象,通过构建DBD负载的一维流体模型对该模型的放电曲线以及在不同脉冲参数和介质层参数的条件下DBD的放电特性进行研究。结果表明：DBD负载在一个周期内产生两次极性相反的放电,第一次放电强度比第二次放电强度要高。此外,通过对放电过程的电气量的时空特征研究得出,可以通过提高脉冲电压的幅值、缩短脉冲升降沿时间、选择相对介电常数高的材料以及减少介质层厚度的方法来提高DBD负载的性能。