介质阻挡放电常压低温等离子体转化甲烷制C2及高碳烃的研究

对介质阻挡放电(DBD)反应器用于甲烷常压低温等离子体转化过程,分别就停留时间、输入功率、内电极材料及温度、介质厚度等对反应的影响进行了研究。实验结果表明,甲烷转化率随停留时间、输入功率的增加而增加,但增加的幅度逐渐减小。内电极材料对反应积炭有很大的影响。紫铜和紫铜(镀银)材料能够有效地抑制积炭的产生,从而可以增加反应寿命,还对甲烷转化率有很大的影响。较低的内电极温度可以抑制积炭,但是甲烷转化率有所降低,同时液态高碳烃选择性增加。在甲烷流量较低时介质厚度对反应的影响很小,但随着甲烷流量的提高会逐渐增大,并且介质厚度越小,甲烷转化率越高。     

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。     

氢气和氧气介质阻挡放电合成过氧化氢的研究

利用常压介质阻挡放电,在管式等离子体反应器中将氢氧混合气体直接转化合成H2O2.系统地考察了放电电极材质、放电电极直径、氢气和氧气进料总气速和氧气浓度等参数对H2O2生成的影响.在最优的实验条件下,氧的转化率和H2O2的选择性分别为34.42%和37.94%.并结合实验结果讨论了H2O2的生成机理.     

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。     

介质阻挡放电低温等离子体脱硫脱硝过程的研究

考察介质阻挡放电低温等离子体反应器两端电压、电源频率、烟气湿度、氧气含量等因素对NO和SO_2脱除率的影响。结果表明,随着反应器两端电压的增加,NO和SO_2的脱除率提高,在电压16 k V后,脱除率提高变缓;随着频率增加,NO和SO_2的脱除率先增加后减小,频率10 k Hz时,NO和SO_2脱除率达到最大;烟气相对湿度的增加,可以大幅提高SO_2的脱除率,氧气含量的增加,却导致NO的脱除率降低。     

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。     

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。     

介质阻挡放电微等离子体分解二氧化碳研究

二氧化碳既是主要的温室气体之一,也是包含碳和氧的资源,把相对惰性的CO₂转化为易于利用的CO是其利用的方法之一。采用介质阻挡微等离子体反应器通过单变量和正交实验探究了反应器参数(放电区长度、放电间距、介质厚度)和工艺参数(输入功率、放电频率和停留时间)对CO₂分解为CO的转化率和能量效率的影响规律。研究结果表明,影响CO₂转化率的大小顺序依次为：放电间距>放电长度>输入功率≈停留时间>介质厚度>放电频率;输入功率60.0 W、放电频率9.0 kHz和停留时间1.5 s、放电区长度60 mm、放电间距0.5 m、介质厚度1.6 mm时,CO₂的转化率为10.6%,能量效率为4.1%。     

介质阻挡放电等离子体脱除沼气中硫化氢的实验研究

介质阻挡放电（DBD）等离子体技术是一种有效的气体污染物控制技术。开展了利用DBD等离子体技术脱除模拟沼气中硫化氢的实验研究,考察了放电能量密度、硫化氢初始体积浓度、停留时间以及含氧量对硫化氢脱除效果的影响,并分析了DBD等离子体反应器中脱除硫化氢的产物。结果表明,DBD等离子体能有效脱除模拟沼气中的硫化氢气体,脱除效率随放电能量密度、停留时间和含氧量的增大而提高,并且随硫化氢初始体积浓度的增加而下降;当模拟沼气处理气量为382mL／min、硫化氢初始体积浓度为4000×10^-6、氧气体积浓度为2％、能量密度为24．1kJ／L时,硫化氢气体被完全脱除,同时氧气的体积含量也低于0．5％,达到了国家规定的车用天然气标准内的硫化氢和氧气含量标准。根据产物分析,硫化氢的脱除产物主要为二氧化硫,少量的单质硫粉。     

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处理芳纶的表面性能研究

采用介质阻挡放电(DBD)装置对芳纶1414表面进行改性处理,探讨低温等离子体处理对纤维表面性能的影响。结果表明:经过DBD等离子体处理后,芳纶1414纤维表面粗糙程度加剧,粘结性能和浸润性能有了明显的改善;当DBD等离子体处理功率为200～300 W,时间为60 s,氩气流量为2～3 L/min时,芳纶1414的界面剪切强度从处理前的11.9 MPa上升到14.2 MPa,接触角由处理前的85.0°下降到了60.6°。     

介质阻挡放电等离子体反应器降解盐酸四环素

采用介质阻挡放电等离子体反应器降解盐酸四环素（TC）,研究了输入功率、放电间距、气体流量、初始浓度等参数对盐酸四环素降解效果的影响,结果表明当输入功率为1.3 W,放电间距为2.5 mm,气体流量为150 ml·min^-1,初始浓度为100 mg·L^-1时降解效果最好,放电处理30 min盐酸四环素的降解率达到92%。动力学研究表明盐酸四环素的降解过程符合拟二级动力学方程。检测了降解过程中生成的中间产物,提出了盐酸四环素的降解路径与机理。     

介质阻挡放电等离子体对PP非织造布的改性

利用常压介质阻挡放电(DBD)设备,研究了工作气体、放电电压、处理时间、试样布置方式等对聚丙烯(PP)熔喷非织造布吸水率和处理效果均匀性的影响。结果表明:PP非织造布试样在90kV下用氩等离子体处理40s,吸水率达672%,在氩气中混入少量氧气(Ar/O2体积比为10/1),吸水率可提高至717%;试样吸水率随处理时间及放电电压的增加均提高,可以通过增大放电电压来有效地降低处理时间;随着DBD等离子体处理强度的增加,PP非织造布整体亲水性和表观均匀性均得到有效提高;试样布满放电区域有利于提高其吸水率和处理效果的均匀性。     

PAN超滤膜的常压介质阻挡放电等离子体亲水改性

利用常压介质阻挡放电（DBD）等离子体技术,在非对称聚丙烯腈（PAN）超滤膜的表面接枝含有亲水基团的丙烯酸（AA）和聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEG360OHMA）,采用衰减全反射傅立叶变换红外光谱仪（ATR-FTIR）、水接触角测定仪和扫描电镜（SEM）表征膜的表面性质,牛血清蛋白（BSA）溶液过滤实验考察膜的抗生物污染性能。结果表明,常压DBD等离子体亲水改性的超滤膜具有良好的抗生物污染性能。     

多电极介质阻挡放电等离子体处理印染废水中试研究

采用多电极介质阻挡放电低温等离子体处理印染废水进行中试研究。考察容积为15 L的反应器在不同的输入电压、脉冲频率、溶液初始浓度、气体流速等条件下对甲基橙溶液的降解效果。结果表明,降解效果随输入功率电压的增加而先增加后降低,且在100 V时降解效果最佳,50 mg/L的甲基橙溶液20 min的脱色效率为98.08%,200 mg/L的甲基橙溶液60 min的脱色效率为99.12%;对50 mg/L的甲基橙溶液20 min COD的降解率为29%,连续降解60 min COD的降解率达57%。同时,气体流速也是工业应用中需要重视的影响因素之一。     

电晕放电与介质阻挡放电净化氰化氢的机理

利用电晕放电以及介质阻挡放电两种低温等离子体产生方式净化氰化氢(HCN),同时对二者的反应机理进行探讨。结果表明,在电晕放电中当输入能量比(SIE)达到8.3 kJ/L,HCN净化效率为76%,在介质阻挡放电中当SIE为11.9 kJ/L时,HCN净化效率为94%;通过Gaussian软件利用密度泛函理论(DFT)引入外电场,计算分析了两种不同放电方式在HCN净化过程中的差异,在引入外电场之后HCN分子的分子结构以及体系能量均发生了变化,在不同的放电方式中,HCN转化的中间产物—OCN在电晕放电中主要转化为CO₂与N₂,而在介质阻挡放电中HCN更容易与体系中—OH结合生成H₂O与—CN,—CN会在介质阻挡放电中的高电子、粒子密度的作用下聚合为C₃N₄。     

介质阻挡放电降解VOCs的能效特性研究

挥发性有机物（VOCs）已经严重威胁了城市居民的生活环境,介质阻挡放电技术最高可使VOCs的降解率达到95%以上。本研究选择甲苯作为目标污染物,进行介质阻挡放电（DBD）降解VOCs的能效研究。考察放电电压、电源频率、气体流量和初始浓度对能量密度（SED）和能量效率的影响。研究结果表明：能量效率随放电电压的升高而降低,随电源频率的升高而升高。且能量效率随气体流量的增大先升高后降低,随甲苯初始浓度的增大而提高。     

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。     

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。