介质阻挡放电等离子体特性及其在化工中的应用

阐述了介质阻挡放电（DBD）等离子体的基本特性、放电机理、理论模型、反应器类型及存在问题。评述了介质阻挡放电在物质合成、挥发性有机物处理、汽车尾气净化、材料表面处理、催化剂改性、沉积制膜以及等离子体催化协同作用在环境化工中的应用等方面的研究进展,分析了传统方法在这些方面应用的优缺点,指出通过与催化剂协同可以更好地发挥等离子体的优势。DBD等离子体技术在节约能源、降低成本、安全操作和环境保护等方面都有很大改进,是一种很有前途的新技术,并展望了DBD等离子体技术的发展前景和研究方向。     

平行磁场对介质阻挡放电降解亚甲基蓝废水影响

以亚甲基蓝溶液作为模拟印染废水,通过改变放电电压、充气速率、处理时间等初始条件,考察了亚甲基蓝溶液的pH、电导率、COD等参数的变化,并借助高效液相色谱仪分析亚甲基蓝部分降解产物的浓度变化,研究了介质阻挡放电条件下,平行磁场的加入对亚甲基蓝降解效果的影响.实验结果表明:外加磁场所产生的洛伦兹力会影响等离子体中电子的行为...     

介质阻挡放电在芳纶表面改性中的应用

综述了介质阻挡放电应用于芳纶表面改性研究的最新进展;介绍了介质阻挡放电的机理、特点以及国内主要的介质阻挡放电等离子体的设备;阐述了介质阻挡放电对芳纶亲水性能和粘结性能等表面性能的改善。指出芳纶等离子体表面改性的时间效应限制了其广泛应用,应进一步加强纤维表面等离子体改性的机理研究。     

平行板双介质阻挡放电等离子体处理氮氧化物影响因素

通过自行设计的双介质阻挡反应器产生的等离子体对氮氧化物去除过程进行了研究。考察峰值电压为14~21 kV,NO的初始质量分数为400~600μg/g,O2的体积分数为0~8%,气体流量在600~1 600 mL/min,等离子产生方式,即O2单独经过等离子体,O2与N2共同经过等离子体,O2、N2和NO共同经过等离子体对氮氧化物去除的影响。结果表明:提高峰值电压有利于氮氧化物脱除,增加氧的体积分数和气体流速,抑制了氮氧化物的脱除。     

介质阻挡放电等离子体对茜素红溶液的降解

利用介质阻挡放电等离子体法对染料茜素红溶液进行降解。考察了放电间距、输入电压及溶液pH值对茜素红降解效果的影响,并通过测定放电过程溶液中活性粒子O₃的浓度,探讨了促使茜素红降解的主要因素。结果表明,高压电极与液面间距为8 mm、输入电压为8 kV时,降解效果较好。其中弱碱性环境下（pH=8.4）降解效果最好,40 min后茜素红浓度降为0.26 mg·L^-1,在弱酸性环境（pH=5.8）中处理45 min后,茜素红浓度为1.61 mg·L^-1,而在中性环境（pH=7.0）中降解效果较差,处理45 min后茜素红残留浓度为5.70 mg·L^-1。溶液中的O₃是推动氧化反应进行的主要因素。     

介质阻挡放电协同复合碳材料去除VOCs

挥发性有机物（VOCs）是常见的空气污染物,实验研究低温等离子体催化技术去除以甲苯为代表的VOCs。采用炭粉末、酚醛树脂和致孔有机高分子聚合物的有机溶剂混合物作为前驱物,经过炭化、水汽活化和负载锰催化剂,制备一种基于发泡金属的复合碳材料。采用扫描电子显微镜、XRD、全自动比表面积及微孔孔隙分析仪对材料进行表征。两段式介质阻挡放电反应器结合复合碳材料降解甲苯,前段介质阻挡放电初步降解甲苯,后段复合碳材料利用介质阻挡放电产生的长寿命活性物种和臭氧进一步去除甲苯。输入电压为10 kV时,甲苯去除率约99.4％,CO₂选择性达72.2%,并且有效控制了副产物臭氧。实验结果表明,复合碳材料有望应用于如臭氧和VOCs等的污染控制。     

介质阻挡放电和旋转电晕放电等离子体二甲醚转化的对比

采用介质阻挡放电（DBD）和旋转电晕放电（RCD）技术研究了二甲醚的转化,发现两者差异很大。从产物分布、转化率及能耗上看,利用RCD所获得的二甲醚的转化率高,几乎不受二甲醚停留时间的影响,且氢气、一氧化碳和不饱和烃的含量大,几乎没有液相产物,而利用DBD能获得较多的液相产物,包括一些醇、醛和含有甲氧基的有机化合物,如甲醛、甲醇和二甲氧基乙烷,且大部分组成都是含有甲氧基的化合物,液相产物的选择性高达32.23％,但是能耗较大。从放电特性上看,RCD能获得较强的脉冲电压和电流,使能量更加集中。     

介质阻挡放电等离子体改性碳基材料研究进展

介质阻挡放电等离子体因其高效、经济和易操作等优点, 使得其在材料表面改性方面得到了广泛的应用, 同时表现出良好的应用前景。碳基材料由于其许多良好的物化性能, 使得其在很多领域都得到了很好的应用。而经DBD改性后的碳基材料表现出更好的物化性能, 应用更加广泛。主要综述了DBD在改性碳基材料方面的研究现状, 包括活性基团的引入, DBD改性对碳基材料界面结合能、吸附性能、物理结构及其对负载组分分散度的影响。指出改性过程中仍然存在的许多不够完善之处, 提出许多需要进一步深入研究的问题, 如DBD改性对碳基材料物化性能影响的机理研究, 并展望了DBD改性碳基材料技术未来的发展前景。     

介质阻挡放电等离子体防除冰实验研究

在无风环境下分别进行了交流介质阻挡放电（AC-DBD）、纳秒脉冲介质阻挡放电（NS-DBD）及射频介质阻挡放电（RF-DBD）等离子体除冰实验研究,采用高速成像技术与红外测温成像技术分别记录除冰过程中介质层表面相变及温度动态变化过程,对比分析了三者的优缺点及传热机理。结果表明,在功率相同的条件下,AC-DBD等离子体激励的温升迅速,加热范围广,除冰实验效果最佳;对于NS-DBD等离子体激励,低压高频的除冰性能明显优于高压低频;RF-DBD等离子体激励放电主要集中在电极条边缘,放电剧烈,但电极间的区域温度较低,导致整体除冰效果不佳。最后,选择除冰效果最好的AC-DBD等离子体激励,在结冰风洞中进行了防冰实验研究。结果表明,AC-DBD等离子体激励整体防冰效果较好,但在防冰过程中,前缘会出现局部结冰,需进一步优化激励器构型及能量,提高AC-DBD等离子体激励防冰效果。     

介质阻挡放电低温等离子体降解甲硫醚

在线-筒式反应器中,应用介质阻挡放电低温等离子体对甲硫醚的降解进行实验研究.采用BPFN型窄脉冲高压电源供电,考察了重复频率、峰值电压、初始浓度、气体流量等单因素对去除率的影响.结果表明,介质阻挡放电能够有效地去除甲硫醚废气.甲硫醚去除率随着重复频率的增加而上升,但能量利用率却降低,本实验中采用重复频率为100 Hz较合适.当气体流量为1000 mL·min-1、初始浓度为906 mg·m-3时,甲硫醚去除率可达100%,此时能量利用率为0.864 mg·kJ-1.当甲硫醚初始浓度为525 mg·L-1,气体流量由1000 mL·min-1增加至2000 mL·min-1时,甲硫醚去除率由100%降低至85.7%,但是能量利用率却由0.706 mg·kJ-1升高至1.210 mg·kJ-1.     

介质阻挡放电等离子体与柴油反应的实验探究

采用空气大气压介质阻挡放电(DBD)等离子体对柴油进行了处理。探究了不同的放电特性下经空气DBD等离子体处理后柴油的性质变化,其粘度升高,色泽变暗。随着放电频率以及放电间隙的增加,柴油的粘度呈现先增加后降低的趋势,色谱-质谱联用分析发现,处理后柴油样品中短链正构烷烃向长链正构烷烃转化并生成一定量的气体。实验结果表明,经等离子体处理后柴油中长链烃类发生断键,部分自由基结合生成小分子气态烃类,剩余的自由基进行重组生成更长链的烃分子。     

介质阻挡放电等离子体处理C.I.活性黄145废水的研究

本文采用介质阻挡放电等离子体技术对模拟C.I.活性黄145废水进行降解实验,考察了峰值电压、放电频率、气体流量、作用时间等因素对该染料废水色度、COD等处理效果的影响,并初步探讨C.I.活性黄145降解的降解机理。结果表明,介质阻挡放电可有效去除废水色度(去除率95%),COD去除率虽不高(去除率30%~40%),但生化可行性有一定提高(B/C由0.04上升到0.32)。通过降解机理的探讨表明,介质阻挡放电可将染料大分子降解为小分子的酸。     

DBD反应器中催化剂颗粒直径对放电功率的影响

介质阻挡放电(DBD)协同催化剂可有效脱除NOx ,在一段式DBD反应器中固体催化剂颗粒兼具有放电阻挡介质作用,可有效提高放电功率.今通过建立数学模型以及实验测试研究了在DBD反应器中填充颗粒直径对放电功率的影响规律,研究发现随填料颗粒直径增大,放电功率先增加再降低,并且随输入电压增大颗粒直径对放电功率影响更加显著.因为当填料粒径大于峰值时,在DBD反应器中随粒径增大间隙增加大,在相同条件下间隙电容小于固体颗粒电容,总电容量降低,所以放电功率随颗粒直径增大而降低.当填料粒径小于峰值时,随颗粒直径减小固体颗粒等效电容厚度变小,易被击穿,电容量降低,所以放电功率随颗粒直径减小而降低.随输入电压增大放电增强,有效面积增大,而最大有效放电面积跟填充颗粒直径有关,所以粒径对放电功率影响随输入电压增大而增强.填料颗粒直径对反应器总输入功率影响很小,因为总输入能量不仅消耗于系统放电,而且还使系统产生热量.理论模型和实验测试结果变化趋势基本一致,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.     

Degradation of Eosin Y in Water by Corona Treatment with a Dielectric Barrier Discharge Plasma

Corona treatment of Eosin Y-contaminated water by using a dielectric material that covers the ground electrode to avoid spark discharge (causing erosion), reduce charge leakage, and improve the electric field (as stored electrons and charges) was investigated. Elimination of the organic pollutant by gas-phase discharge above the liquid surface in a point-to-plate configuration with multiple needle electrodes was studied. Eosin Y was chosen as model contaminant because of its toxicity and structure that is hard to degrade. Variables such as solution conductivity, dye concentration, pH, air gap, number of needles, and electrode materials were considered. The degree of removal increases with increasing acidity, decreasing concentration, and increasing number of pins.     

Ozone Production in a Dielectric Barrier Discharge with Ultrasonic Irradiation

Ozone production has been investigated using an atmospheric pressure dielectric barrier discharge in pure O₂ at room temperature with and without ultrasonic irradiation. It was driven at a frequency of either 15 kHz or ～40 kHz. The ozone production was highly dependent on the O₂ flow rate and the discharge power. Furthermore, powerful ultrasonic irradiation at a fundamental frequency of ～30 kHz with the sound pressure level of ～150 dB into the discharge can improve the ozone production efficiency, particularly when operated at the frequency of 15 kHz at the flow rate of 15 L/min.     

Ozone Production in a High Frequency Dielectric Barrier Discharge Generator

Factors that affect the performance of an expanded-mesh dielectric barrier discharge ozone cell were investigated. A gas feed pf 94% O₂, 4% Ar and 1% N₂ was used. An improvement in the productivity (g ozone/kWh) of about 20 % was achieved by doubling the gas flow rate through the cell. Decreasing the cell operating frequency (in the range 72 kHz to 19 kHz) increased the productivity of the ozone generator at constant power. The ozone production increased approximately in proportion to the input power; however productivity did not vary significantly with power above a minimum level. As the cell voltage was increased the dependence of productivity on power or frequency was reduced. Changing the feed gas temperature between ? 5^°C and + 42^°C had no effect on productivity. Finer meshes drew more power than coarser ones for a given voltage. Using a thinner mesh for the centre electrode increased productivity. The best results were obtained with a 6 × 3 × 1.86 mm titanium mesh giving a productivity of 110 g ozone/kWhr at 30–60 W, 1500–1900V and 23 KHz.     

介质阻挡放电降解废气中萘的实验研究

采用介质阻挡放电对模拟废气中萘的降解进行了研究,深入分析了放电特性和萘的降解特性。研究结果表明:介质阻挡放电过程产生了90 ns脉宽的脉冲电流。放电电压的增加提高了能量密度,从而促进了萘的降解。在7 k V的放电电压下,能量密度达到了236.4 J·L-1,此时萘的降解效率为94.1%。而随着放电电压的增加,萘的降解产物COx的选择率却有所下降。在相同的能量密度下,低放电频率、窄放电气隙有助于萘的降解。介质阻挡放电过程中仅产生6μL·L-1左右的NOx,而生成了500μL·L-1以上的O3。另外,萘的降解过程还产生了萘醌、脂肪族化合物和短链烃等副产物,这表明氧自由基在萘的降解过程中起到了重要的作用。     

Tailoring the Wet Strength of Linerboard Via Dielectric Barrier Discharge

Abstract

Atmospheric dielectric‐barrier discharge treatments were shown to be a facile and direct means of enhancing the wet‐strength tensile properties of softwood kraft linerboard furnish. The improvements in wet‐tensile strength were shown to vary between 10–190% depending on the charge of cold plasma applied. These benefits were accompanied with a minor increase in dry tensile strength and slight decrease dry tear strength and negligible changes in creep properties. AFM analysis of the treated sheets demonstrated that this treatment results in surface smoothing of the fibers.     

Ozone Production by an Ultra-Short Triggered Dielectric Barrier Discharge.

This work was motivated by the ozone production improvement by a dielectric barrier discharge supplied with a high voltage triggered pulsed generator. Particular attention was focused on the ozone generator cell geometry and on the type of electrical generator. A comparative parametrical analysis on two configurations of reactor was performed: an annular and a surface configuration. This study emphasizes that surface discharges coupled to ultra-short triggered high voltage generators stand out as an efficient process to produce ozone in large quantities.