大气压脉冲介质阻挡放电离子体研究进展

从脉冲等离子体电学特性和实际应用两个部分综述大气压脉冲介质阻挡放电的研究进展。关于脉冲等离子体电学特性,文中介绍了脉冲放电均匀性,并且对比了不同驱动电源的电气参数(包括电压、电流和电子密度等);关于脉冲等离子体实际应用,除了介绍在传统领域材料表面改性方面的应用进展,着重归纳了近十年来脉冲等离子体在环境VOCs治理领域的应用。总结了脉冲放电等离子体研究现状以及大气压脉冲气体放电等离子体应用存在的难点挑战和发展趋势。     

等离子体净化TCB影响参数实验

等离子体对污染物拥有高效破坏能力。利用自行设计的脉冲放电实验平台,用1,2,4-三氯苯(TCB)模拟二噁英,考察等离子体体系的运行参数,如电源电压、频率、TCB浓度、流量、O_2含量、水分含量对净化TCB的影响。电压和频率增大,输入功率增加,TCB去除率增加;在10～90 mg/m~3浓度内,初始浓度增加,TCB去除率先增加后降低;气体流量所反映的停留时间,在低频率时去除率随停留时间增加而增加,高放电频率时停留时间对TCB去除率影响较小。     

大气压纳秒负脉冲放电对水中大肠杆菌的灭活

采用自行研制的喷嘴-板-筒式反应器,研究了大气压纳秒负脉冲空气放电对水中大肠杆菌（Escherichia coli, E.coli）灭菌率的影响因素及规律。实验中空气自放电喷嘴电极进入反应器,气流带动放电生成的活性粒子流到达并作用于水中大肠杆菌。研究结果表明:本实验装置可有效实现对水中大肠杆菌的灭活,灭菌率随着放电电压和脉冲重复频率的增加、放电处理时间的延长而升高;随着鼓气速率的增大先增大后减小;随着喷嘴电极直径的增加先减小后增大。当采用1.30 mm喷嘴电极,在脉冲峰值电压为-32 kV、重复频率80 Hz,鼓气速率为80 mL/min时,连续放电处理12 min,灭菌率达到91%。     

高频介质阻挡放电还原分解CO2气体研究

温室效应和全球变暖已成为全球性的环境问题之一,为治理温室气体CO2,采用高频介质阻挡放电等离子体对CO2还原分解进行了研究,考察了放电电压、放电频率、冷却方式和CO2浓度等对CO2分解特性的影响.结果发现:在一定范围内,随着放电电压和放电频率的增大,CO2的转化率增大;通过采用循环水冷或风冷的方式可以降低反应体系的温度...     

高压脉冲放电降解废水中的盐酸四环素

为考察脉冲电压、脉冲频率、曝气量、溶液初始电导率等对盐酸四环素（TCH）去除率的影响,文章采用自制多针-板式放电反应器对难处理的TCH废水进行去除实验,并分析在放电过程中总有机碳的变化以及TCH分子的降解机理。实验结果显示：在脉冲电压24 kV、脉冲频率60 Hz、电极间距7 mm、空气流量2.5 L/min、初始浓度100 mg/L、溶液初始电导率200μS/cm情况下,对TCH抗生素废水放电处理60 min后,去除率可达87.9%,矿化率为47.3%。在放电过程中,TCH去除率随着其初始浓度的增大而降低,随着脉冲电压的增大而上升,当放电频率、针板间距、空气流量以及电导率增大时,TCH抗生素废水的去除率先增大后减小。在放电过程中,羟基自由基对TCH的降解有着关键作用。研究表明高压脉冲放电等离子体技术是处理废水中盐酸四环素潜在的有效途径。     

介质阻挡放电等离子体直接分解NOx的影响因素

在以 γ- Al₂O₃小球作为填充物的介质阻挡放电条件下 ,研究放电电压 ( 9～ 16k V)、交流电源频率 ( 50～ 1600 Hz)、NO入口浓度 ( 50～1800 ml/m³)、气体空速 (1000～ 6500 h^-1)、反应温度 ( 20～250℃ )、介质小球比表面积及加入 O₂等因素对 NO分解率的影响 .发现提高放电电压、放电频率及介质小球比表面积能显著增加 NO分解率 ,O₂ 的加入对 NO的等离子体分解有强抑制作用 .     

人体静电放电模型和人体静电消除器参数分析

通过对人体静电放电模型的分析计算,得出人体静电放电过程中静电电压和放电电流的表达式,并积分得到人体静电放电的能量公式.通过人体对接地金属放电和对镶嵌高表面电阻材料的人体静电消除器放电的计算,与各种爆炸性气体、蒸气的相关参数做对比,明确了人体静电消除器必须限制的主要参数,即表面电阻和放电时间,对人体静电消除器的设计选型及石油石化行业预防由人体静电引起的事故有重要意义.     

雾化协同低温等离子体去除氨气的实验研究

采用雾化协同低温等离子体方式,对模拟氨气恶臭气体进行降解研究。考察了电极特性、极板间距、放电电压、初始浓度、气体停留时间及雾化增强等参数对系统去除氨气性能的影响。研究结果表明:放电参数和雾化增强过程对氨气的去除率有较大影响。在极板间距40 mm,放电电压15 k V,初始氨气浓度1000×10-9,气体停留时间10 s,负极电晕放电时,低温等离子法对氨气的去除率可达80%以上,雾化增强低温等离子体对氨气的去除率最高可达97%。     

温度对GEO轨道太阳电池阵静电放电影响规律研究

由于GEO轨道空间环境的特殊性,温度、辐照电子能量和束流密度等环境因素会对处于该轨道的航天器太阳电池阵充放电效应造成影响,为掌握GEO轨道太阳电池阵静电放电影响规律,以航天器太阳电池阵为研究对象,对太阳电池阵机理和研究现状进行分析的基础上,设计了太阳电池阵静电放电试验电路,确定了太阳电池阵静电放电试验参数与试验程序,重点开展了一定电子能量和束流密度条件下环境温度因素对太阳电池阵静电放电特性试验研究,获得了环境因素对太阳电池阵静电放电的影响规律。研究表明,静电放电频率、放电电流幅值与环境温度相关,温度越高,放电频率越小,放电电流幅值相应减小,放电电流主要能量集中在10 MHz以下频段。研究成果可为航天器静电放电效应分析和防护设计提供参考。     

介质阻挡放电脱除H2S影响因素研究

恶臭污染物的危害已引起世界各国的广泛关注.选取恶臭污染物的典型代表硫化氢(H2S)气体,采用介质阻挡放电低温等离子体反应器在常温常压下对H2S气体进行去除,考察了在高频放电条件下,H2S去除率与放电电压、频率、浓度、停留时阃、湿度、和放电间隙、占空比的关系.实验结果表明,较高的放电电压、较长的停留时间、较大的放电间隙有利于提高H2S去除,合适的湿度、放电频率、脉冲调制有利于提高反应器的效率.反应器参数与电源的有效匹配对于提高H2S去除率及节能降耗十分重要.     

粒状电介质形态对介质阻挡放电特性的影响

选取自制高岭土颗粒和氧化铝颗粒作为介质阻挡放电的电介质,并将其作为板-板式气体放电填充床反应器的填充材料,通过对反应器放电特性的实验研究。研究了电场强度、李萨如图形、放电功率以及电流脉冲情况,初步探讨了粒状电介质阻挡放电机制。并从粒径、成分、排序三个角度进行了结果分析,进而总结这三方面因素对气体放电的影响规律。     

高压太阳能电池阵与电子设备在等离子体环境中的毁伤机理

目的通过研究高压太阳能电池阵与电子设备在等离子体环境中气体放电的毁伤机理,从而可运用于军事上的电子对抗、干扰及隐身技术。方法通过分析气体放电的几种基本形式,研究太阳能电池阵和电子设备在等离子体射流或等离子体环境下可能发生的放电过程。结果高压太阳能电池阵在等离子体环境下易产生电弧放电现象,而电子设备在此环境下的毁伤主要是通过内部充电与外部充电产生的。结论在等离子体环境中,气体放电会对高压太阳能电池阵和电子设备产生严重的影响,可以利用这种影响对空间邻域的探索提供帮助。     

脉冲放电等离子体治理炼油厂恶臭气体研究

应用脉冲放电等离子体技术,在线板式反应器内对炼油厂恶臭气体中代表性污染物———硫化氢、乙硫醇的去除进行了试验,试验规模4～16m3·h-1 采用闸流管开关脉冲电源,其最大输出功率1kW,最大脉冲电压峰值100kV.试验考察了峰值电压、重复频率、进口浓度、处理气量、背景气体各单因素对去除率的影响.结果表明:硫化氢几乎完全去除,乙硫醇最大去除率为84%;在有正己烷背景气体存在时,乙硫醇的去除可不受低浓度背景气体影响;在高浓背景气体情况下,乙硫醇的去除率有所降低,硫化氢也有类似规律;硫化氢和乙硫醇中硫元素主要转化为二氧化硫.结合恶臭气体去除率与能量密度、进口浓度的关系,建立反应器动力学模型,获得硫化氢和乙硫醇的氧化速率常数分别为0 042和0 034L·J-1,为进一步反应器优化、放大设计及与电源匹配提供了基础数据.     

多针-水膜电极电晕放电脱硫研究

采用不锈钢多针作为高压电极系统,水膜为低压电极.负直流高压电源供电,含二氧化硫(SO2)的污染气体从高压电极系统的轴向进入,沿着电晕放电电场从水膜上方通过,在电晕放电等离子体和水吸收共同作用下,生成硫酸使SO2得到脱除.主要研究了放电电压、气体中SO2初始浓度和气体在电极系统的停留时间对脱硫效果的影响,并测试了水中SO32-和SI42-离子浓度,分析SO2脱除机制.结果表明,电晕放电和水吸收对SO2脱除具有很好的协同作用,脱硫效果明显升高,SO2转变生成硫酸量的体积分数提高;脱硫效果随电压增加和停留时间的增加而增加,初始浓度对脱硫效果有影响.当SO2初始浓度(体积分数)为430×10-6,施加电压为14.5 kV,停留时间为7.5 s时,脱硫效率达90%以上.     

聚丙烯料仓进料过程静电放电特性实验研究

气力输送化工物料时带电颗粒在料仓内积聚,会发生高能静电放电甚至诱导粉尘燃爆事故。基于工业规模全尺寸料仓实验平台,模拟了带电聚丙烯(PP)颗粒填充料仓(直径3 m)过程中的静电行为,研究了料仓内静电放电形式和放电能量,并基于料仓内物料燃爆特性对仓内静电点火风险进行分析。实验结果表明：在填充料仓过程中,PP颗粒整体带负电,且存在2种放电模式,其中锥形放电晚于刷形放电出现;锥形放电主要发生在颗粒堆表面,单次放电(平均为1 040.9 mJ)导致的电场强度波动约为30～50 kV/m,放电周期为8.4 s,放电量远大于PP粉尘最小点火能,具有极大的危险性;刷形放电单次放电量较小(平均为3.17 mJ),放电周期约为0.49 s,单次放电导致的电场强度波动约为0.91～5.36 kV/m,难以引燃PP粉尘,但其能量对于料仓中的可燃气体(源于物料自身挥发)-PP粉尘混合体系仍具有较高的危险性,在料仓安全工作中应予以重视,并设置有效的防治措施。     

放电等离子体降解三氯乙烯

采用2种放电方式和2种反应器对三氯乙烯进行降解,脉冲放电和交流放电均对三氯乙烯有较好的降解效果,且电压越高降解率越大.对脉冲放电,当气体停留时间为15s、三氯乙烯初始浓度1350mg/m³、电压42kV时空腔式反应器对三氯乙烯的降解率接近100%;对交流放电,使用32kV的电压可使降解率达98%,且频率越高降解效果越好.与脉冲放电相比,交流放电的功率消耗量大、能量利用率低,且填充式反应器的能量利用率也低于空腔式反应器.对于空腔式反应器,三氯乙烯降解率达80%时所需的脉冲和交流放电能量消耗分别为4.9W·h/m³和116W·h/m³.     

高压脉冲电晕放电处理水中酚类化合物的实验研究

考察了多种因素对高压脉冲电晕放电法降解水中苯酚效果的影响。调节成形电容、提高脉冲电压峰值和放电频率、延长放电时间、降低废水的电导率等均可大大提高降解效果。100mg／L的苯酚废水溶液成形电容为320pF,脉冲电压为29kV,脉冲频率为50Hz,电极间距为30mm,放电处理80min,最高降解率可达48．5％左右。     

脉冲电晕等离子体活化纯CO2的反应

研究了在常温常压下，脉冲电晕等离子体对温室气体CO2的活化与转化分别考察了反应气体流速、脉冲电压峰值、放电频率对纯CO2转化的影响．结果表明，CO2主要分解为CO和O2，另有少量积碳和臭氧产生；随着反应气体流速的增加，CO2转化率、CO产率和选择性降低；随着脉冲电压峰值和放电频率的升高，CO2转化率、CO产率增大，CO选择性降低．     

NO,N2气体中电晕放电高能电子密度分布的光谱实验研究

利用目前在等离子体特性诊断方面较为先进实用的发射光谱法，在常温常压下测量了正脉电晕放电ＮＯ发射光谱相对强度沿线－筒式反应器的径向分布以及Ｏ２对ＮＯ发射光谱强度的影响。由此得到了正脉冲电晕放电等离子体中高能电子的电子密度沿线－筒式反应器的径向分布情况。     

采用辉光放电等离子体的烟气处理技术研究

基于大气压空气辉光放电等离子体技术,采用多层网状接触式电极结构在烟道中形成大面积均匀稳定的辉光放电.利用放电过程中产生的强氧化活性粒子(·OH、O、O_3)氧化脱除烟气中的SO_2和NO_x.探讨接触式电极下辉光放电等离子体的生成特性和脱硫脱硝反应机制,分析不同电极层数、氧气浓度和待处理气体初始浓度等实验条件下的烟气处理效果.结果表明,在6层网状电极,氧气浓度为8%,烟气停留时间为1.2s的实验条件下,脱硫率在96.3%以上,NO氧化率为91.2%,脱硝率为36.7%.辉光放电等离子体以其高密度的带电粒子特性在烟气处理中显示出良好的能量利用效率.