介质特性对DBD降解苯的影响

为了提高介质阻挡放电（dielectric barrier discharge，DBD）等离子体的处理效率，研究了内外介质组成分别为：（1）石英＋石英；（2）陶瓷＋石英；（3）陶瓷＋陶瓷这3种情况下苯的降解情况。试验结果表明，在处理低浓度含苯废气时，陶瓷＋陶瓷效果最好；陶瓷（内管）＋石英（外管）在处理高浓度含苯废气时显示出优势。通过对气相产物和固相结焦产物的分析验证了DBD能有效降解苯，降解产物不会带来新的污染。进一步分析了实验条件和介质材料的变化对DBD降解苯的影响机理。     

介质阻挡放电联合锰基催化剂对乙酸乙酯的降解效果

采用等体积浸渍法制备锰基催化剂MnO_x/13X和MnO_x/γ-Al₂O₃,并在吸附-间歇放电模式下研究了其联合介质阻挡放电(DBD)等离子体对乙酸乙酯的氧化性能;对催化剂进行BET、SEM和XPS表征,以分析不同载体的Mn基催化剂氧化效果存在差异的原因。DBD氧化实验结果表明：与13X和γ-Al₂O₃相比,负载活性组分MnO_x后,CO_x产率分别提高了36.3%(MnO_x/13X)和29%(MnO_x/γ-Al₂O₃),CO₂选择性均提高至98%以上,副产物臭氧明显减少。表征结果显示,MnO_x/13X上的Mn⁴⁺和晶格氧含量更高,更有利于乙酸乙酯的降解。结合吸附态乙酸乙酯的等离子体降解机理和不同填充材料的实验数据,建立了相应的动力学模型,为DBD降解挥发性有机物系统中催化剂的优化及其应用提供参考。     

介质阻挡放电等离子体降解高浓度甲苯

为解决喷漆和涂装废气中VOCs的污染,采用同轴圆管式介质阻挡反应器进行低温等离子体降解高浓度甲苯探索,研究了反应器参数（放电间距、放电长度）、操作参数（初始甲苯浓度、气体流量、输入功率）等关键参数对甲苯转化率和产物CO2选择性的影响。结果表明：放电间距过大或者过小都不利于甲苯的降解,放电长度的增加对其影响相对较小;输入功率越大,甲苯的降解效果越好,并且反应产物中臭氧的浓度越低,但气体流量及初始甲苯浓度的增加不利于甲苯的降解。最后对产物进行GC-MS检测,分析了甲苯降解机理。     

介质阻挡放电-催化降解空气中甲苯的研究

着重考察了催化剂分解O3对介质阻挡放电-催化降解甲苯效果的影响,对比不同催化剂在3种催化剂结合方式下对O3分解能力及甲苯降解效果.同时研究了影响O3,产生及分解的条件--放电电压、水汽和氧含量对甲苯降解的影响.结果表明,催化剂的O3分解能力越强,对甲苯的降解效果越好,O3的催化分解在甲苯降解过程中起重要作用.当放电电压为10 kv时,在余辉区和等离子体区加入催化剂,甲苯的去除率分别由无催化剂时候的33.8%提高到55.6%～66.2%和65.2%～74.2%.气流中的水汽对O3的产生和分解都产生不利影响,可降低甲苯的去除率.氧气含量高时,一方面增加O3的产生,另一方面降低催化剂对O3的分解,在O3含量为5%时,甲苯去除效果较佳.     

DBD反应器电极结构对放电特征及甲苯降解效果的影响

为研究DBD反应器电极结构对放电特征和甲苯降解效果的影响,设计了具有3种不同结构高压电极(棒、螺纹棒、线圈)和接地电极(铜网、铜带、铜丝)的反应器。通过放电图像、发射光谱、电压-电流波形、李萨如图、放电功率和放电间隙气体温度分析了不同电极结构反应器的放电特性;以甲苯去除率、矿化率、能量效率为评价指标,考察了电极结构对甲苯降解效果的影响。结果表明：3种不同结构高压电极反应器的放电强度顺序为线圈>棒>螺纹棒;当甲苯质量浓度为678 mg·m⁻³、电压为12~20 kV、且以线圈为高压电极时,反应器的放电功率、放电间隙气体温度低,分别为0.4~10.3 W、28~64 ℃,而对甲苯的去除率、矿化率、能量效率均最高,分别为77.71%~100%、21.03%~35.96%、4.96~8.81 g·kWh⁻¹;3种不同结构接地电极反应器中以铜带为接地电极时放电强度最强,对甲苯的去除率、矿化率和能量效率最高,分别为25.3%~100%、3.41%~35.96%、4.96~23.17 g·kWh⁻¹。本研究可为DBD反应器在降解甲苯应用中的结构优化和材料选择提供参考。     

电极尺寸对介质阻挡放电冷等离子体去除NO的影响

设计了一套高压电源装置以及相应的同轴圆柱 筒介质阻挡放电管 ,研究了放电管中心电极直径以及介质层管内径变化对放电冷等离子体去除NO的影响。实验结果表明 ,这 2种电极尺寸的变化对NO去除率有显著的影响。中心电极直径的增加 ,有助于增强放电 ,但同时减小了反应空间 ;介质层管内径增加 ,延长停留时间的同时放电的强度却相应减弱了。所以中心电极的直径或介质层的内径均应有一最佳值 ,使得其他条件不变的情况下NO的去除效果最佳。     

单介质和双介质阻挡放电低温等离子体降解甲苯的比较

为研究介质阻挡放电(DBD)反应器结构对低温等离子体降解甲苯的影响,设计了具有单层介质和双层介质的DBD反应器。对2种反应器的放电特征、甲苯去除率、矿化率、CO₂选择性和能量效率进行了比较,并对施加电压和初始浓度对甲苯降解效果的影响进行了分析。结果表明：在相同电压下,双介质反应器(DDBD)具有更高的电场强度,而单介质反应器(SDBD)的输入功率更高;当甲苯浓度和电压分别为616、1 027、1 848 mg·m⁻³和14~24 kV时,双介质中的甲苯去除率为9.4%~100%、7.4%~99%、5.1%~64%,单介质为67%~98%、46%~90%、26%~59%。这说明低电压下单介质反应器的甲苯去除率更高,而高电压下则相反,并且,浓度降低、电压升高有利于甲苯的降解。单介质反应器的能量效率随电压升高而降低,双介质反应器则先升高后下降,且双介质反应器的能量效率高于单介质反应器(16~24 kV)。以上研究可为介质阻挡放电在VOCs去除方面的应用提供参考。     

双室介质阻挡放电等离子体反应器降解亚甲基蓝

介质阻挡放电（DBD）等离子体技术可以有效地降解和矿化水中的亚甲基蓝（MB）分子。本文采用一种新型的双室DBD反应器通过处理亚甲基蓝溶液,研究了液体体积、下气室高度、输入功率、初始pH、初始浓度、曝气种类对MB降解的影响。结果表明,在液体体积50 mL、下气室高度7 mm、输入功率18 W、初始pH 4.0、初始浓度100 mg·L-1、氧气曝气时,MB可以在20 min内几乎脱色完全。并提出了MB的降解是脱甲基化、臭氧直接氧化和羟基化共同作用的结果。     

介质阻挡放电净化硫化氢气体的实验研究

采用介质阻挡放电等离子体技术净化恶臭气体硫化氢。考察了电压、频率、硫化氢初始浓度以及停留时间对硫化氢净化效果的影响。结果表明,介质阻挡放电可以有效消除硫化氢污染,硫化氢净化率随电压、频率以及停留时间的增加而升高,随硫化氢初始浓度增加而下降。当电压≥19kV,频率为300Hz,停留时间为1.56s,硫化氢初始质量浓度为30.1mg/m3时,硫化氢净化率接近100%。     

电极尺寸对介质阻挡放电冷等离子体去除NO的影响

设计了一套高压电源装置以及相应的同轴圆柱—简介质阻挡放电管，研究了放电管中心电极直径以及介质层管内径变化对放电冷等离子体去除NO的影响。实验结果表明，这2种电极尺寸的变化对NO去除率有显著的影响。中心电极直径的增加，有助于增强放电，但同时减小了反应空间；介质层管内径增加，延长停留时间的同时放电的强度却相应减弱了。所以中心电极的直径或介质层的内径均应有一最佳值，使得其他条件不变的情况下NO的去除效果最佳。     

介质阻挡放电与脉冲电晕放电修复芘污染土壤的对比研究

选取芘作为多环芳烃的代表污染物,利用介质阻挡及脉冲电晕2种放电方式产生的低温等离子体对芘污染的土壤进行修复。通过污染物处理率、影响因素和能量利用效率等实验计算结果对2种放电方式下土壤的修复效果进行比较,并从放电方式的原理、特点和反应器结构等角度进行分析。结果表明：在芘初始浓度为100 mg·kg-1、电极间隙为14 mm时,介质阻挡放电对土壤中芘的处理率较高,可达60.6%,经GC-MS图谱检测分析,其多数产物分子量小、结构简单,但该放电方式受电气参数影响较大,当电极间隙增大到20 mm时,处理率则低至28.3%,其最高能量效率仅为0.321 mg·kJ-1;而脉冲电晕放电在不同条件下处理效果稳定,电极间隙为14~20 mm时,处理率均能达50%左右,且在不同实验条件下,其能量效率为2.29~3.76 mg·kJ-1,是介质阻挡放电的10余倍。脉冲电晕放电方式在处理比污染土壤时要优于介质阻挡放电。     

介质阻挡放电联合催化臭氧化降解甲苯

采用介质阻挡放电区后结合MnOx/Al2O3/发泡镍去除甲苯,考察甲苯进气方式、臭氧产生方法及湿度对甲苯与O3同时去除的影响。结果表明,O3是等离子体区后催化降解甲苯的主要物种,介质阻挡放电联合催化臭氧化可实现甲苯及O3的同时高效去除。输入电压为9.0 kV时,甲苯的去除效率达92.8%,在80 min内O3的去除效率维持在99%以上。水蒸气对催化剂催化分解臭氧的活性没有直接的影响,O3浓度较高时湿度对甲苯降解效率的影响很小。GC-MS分析结果表明,甲苯降解的主要气相副产物有烷烃、酸、酮和含苯环有机物,提出了甲苯的降解途径。     

大气压降膜DBD等离子体去除废水中四环素

水体中抗生素类药物污染主要来源于人体和动物的大量使用,为改善水环境,降低和去除水中抗生素类药物,设计了可进行较大体积水中四环素的有效去除大气压降膜介质阻挡放电(dielectric barrier discharge)装置,研究了等离子体对四环素模拟液的降解特性,并分析了其降解机理。结果表明,当初始浓度为100 mg·L⁻¹,等离子体处理四环素溶液10 min,去除率为90%,化学需氧量去除率为45%,能量效率达到3.16 g·(kWh)⁻¹。较高的能量效率源自放电产生大量的活性物种(高能电子、离子、自由基等)。采用紫外可见分光光度法和液相色谱-质谱等检测方法对水样进行了分析,当等离子体放电处理2 min后,四环素溶液中开始生成新的物质,随着放电时间的延长,新物质种类和产量也随之逐渐增加,直至水中四环素接近完全降解。研究结果为实现大面积、工业级的有机抗生素废水的处理,保护水生生态环境提供了参考。     

纳米氧化锌协同介质阻挡放电等离子体降解双酚A

建立了介质阻挡放电等离子体(DBDP)和纳米氧化锌(ZnO)相协同的难降解有机物降解体系,以双酚A(bisphenol A, BPA)作为目标污染物,考察了协同体系中ZnO的不同添加浓度、不同载气种类、溶液不同初始pH对BPA降解效率及能量利用效率的影响,同时考察了在相同操作参数条件下,不同自由基捕获剂对BPA降解效果的影响规律,以说明不同活性氧物种在降解过程中的贡献情况,并测定了不同操作条件下溶液COD和UV-vis光谱的变化。结果表明：DBDP/ZnO协同体系中ZnO的最优添加浓度为50 mg·L⁻¹,该操作条件下,反应40 min后,BPA的降解率为85.4%,能量利用率为0.32 g·(kWh)⁻¹;当体系的初始pH为酸性、载气为氧气时,更利于BPA的降解;反应体系中·OH、 ¹O₂、O₂·^–及电子浓度的减少均会削弱BPA的降解效果;催化剂的添加和载氧气条件有利于提高BPA的可生化性。以上研究结果对拓宽金属氧化物材料及低温等离子体水处理技术的应用范围具有一定的参考价值。