低温合成

第4章低温合成

z低温的获得

z低温测量方法

z低温的控制

z低温合成和分离

1、低温的获得

z获得低温的主要方法

z低温冷浴

冰盐低共熔体系

干冰浴

液氮浴

z相变致冷浴

z液化气体的使用和贮存

低温研究进展

z任何物体的温度都不能低于绝对零度(-273.15°C), 此温度下，原子、分子和电子将被冻结、停止运动

z宇宙空间背景辐射温度：2.7 K

z20世纪70年代：0.000005 K（实验室）

z近年来：0.00000003 K（荷兰科学家）

制冷分类

z普通冷冻或普冷：T →-100°C

z深度冷冻或深冷：T →-100°C-4.2 K

z极冷：T →<4.2 K

获得低温的物理方法→低温工程

z等熵膨胀（等熵冷却）

z压缩气体绝热节流（等焓冷却）

z相变制冷（液体气化，固体融化，固体升华，液体抽气）

z辐射制冷

z涡流制冷

z热电制冷，

z吸收制冷，吸附制冷。

z等焓冷却(Joule-Thomson效应)

由于压力变化而引起的温度变化称为节流效应或Joule-Thomson效应。

根据热力学第一定律，节流前的焓值和节流后的焓值相等。由于节流过程中摩擦和涡流所产生的热量不可能完全转变为其他形式的能，因此节流过程是不可逆过程，过程进行时，熵值随之增加。对于理想气体，节流前后的温度不变，对于真实气体节流前后的温度变化由该气体的特征转化温度决定。

制冷浴

冰盐低共熔体系

制备方法：将冰块和盐用冰磨尽量研细并充分混合

干冰浴

干冰的升华温度是-78.3°C, 为了更好地导热而加入惰性溶剂

液氮浴

为了更好地导热而加入惰性溶剂

相变致冷浴

液化气体的使用和贮存

z液氮、液氩和液氧

由于三者的沸点接近，因此一般用杜瓦瓶来储存

特点 3和4之间的真空度为0.0013Pa 。 8为吸附剂（硅胶和分子筛等），其作用是吸收渗入真空夹层的的微量气体，保证气压降到10-3~10-5Pa

容器材料：紫铜、

不锈钢、铝合金等

真空系统减震器

羊毛毡等

内球

外球

外壳

z液氦、液氢（液氮屏和气体屏容器）

由于液氦、液氢的沸点极低，因此一般用结构非常复杂的液氮屏和气体屏容器来储存。液氮屏是指具有液氮保护瓶和真空绝热的小型容器。气体屏容器是指利用液化气体容器中蒸发出来的气体潜热，来冷却装于绝热层中的金属传导屏的小型容器。它有两种结构，一种是在外壳体和内容器之间装置了一个气体瓶，蒸发气体通过焊于屏外壁上的蛇行管进行冷却。另一种是气体直接通过装有多个金属传导屏的颈部，两个瓶之间装有多层绝热物。通过绝热材料的部分径向热流为金属屏所阻断，而通过两个瓶的纵向热流传到颈管上，被逸出的气流带走。

杜瓦瓶液氮瓶

注意：装液态空气最好用耶拿玻璃制的杜瓦瓶，而不用热水瓶。前者的寿命比后者要长的多。

液态气体的转移方法

z倾倒法(瓶口里贴滤纸，

用耶拿玻璃或塑料或玻璃做

的漏斗)

z虹吸法

z加压法(用小橡皮球打

虹吸管气)　

z　舀取法(瓶体积大时，

用黄铜杯舀取)

2 、低温的测量方法

低温的测量有其特殊方法，常用低温温度计。测温原理是利用物质的物理参量与温度之间的定量关系，通过测定物质的物理参量就可转换成对应的温度值。低温温度计的种类有低温热电偶、电阻温度计和蒸汽压温度计等，实验室中，最常用的是蒸汽压温度计。

对应不同温区，应选择与之匹配的低温温度计。

低温热电偶

z原理：V= KT，式中，V是热电势，K是温度系数（常数），T是绝对温度

z定标：用三点法（冰点：0 °C；干冰的升华点：-78 °C；液氮正常沸点：77 K），根据公式

V = aT+ bT2+ cT3

求出a、b、c后，用内插法即可作出温度分度表

z适用范围：2~300 K

低温等离子体技术在表面改性中的应用

低温等离子体技术在表面改性中的应用低温等离子体中粒子的能量一般约为几个至几十电子伏特，大于聚合物材料的结合键能(几个至十几电子伏特)，完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键；但远低于高能放射性射线，只涉及材料表面，不影响基体的性能。处于非热力学平衡状态下的低温等离子体中，电子具有较高的能量，可以断裂材料表面分子的化学键，提高粒子的化学反应活性(大于热等离子体)，而中性粒子的温度接近室温，这些优点为热敏性高分子聚合物表面改性提供了适宜的条件。 1 形成装置及影响因素选择适宜的放电方式可获得不同性质和应用特点的等离子体，通常，热等离子体是气体在大气压下电晕放电产生，冷等离子体由低压气体辉光放电形成。热等离子体装置是利用带电体尖端(如刀状或针状尖端和狭缝式电极)造成不均匀电场，称电晕放电，使用电压和频率、电极间距、处理温度和时间对电晕处理效果都有影响。电压升高、电源频率增大，则处理强度大，处理效果好。但电源频率过高或电极间隙太宽，会引起电极间过多的离子碰撞，造成不必要的能量损耗；而电极间距太小，会有感应损失，也有能量损耗。处理温度较高时，表面特性的变化较快。处理时间延长，极性基团会增多；但时间过长，表面则可能产生分解物，形成新的弱界面层。冷等离子体装置是在密封容器中设置两个电极形成电场，用真空泵实现一定的真空度，随着气体愈来愈稀薄，分子间距及分子或离子

的自由运动距离也愈来愈长，受电场作用，它们发生碰撞而形成等离子体，这时会发出辉光，故称为辉光放电处理。辉光放电时的气压大小对材料处理效果有很大影响，另外与放电功率，气体成分及流动速度、材料类型等因素有关。不同的放电方式、工作物质状态及上述影响等离子体产生的因素，相互组合可形成各种低温等离子体处理设备。 2 在表面改性中的应用低温等离子体技术具有工艺简单、操作方便、加工速度快、处理效果好、环境污染小、节能等优点，在表面改性中广泛的应用。 2.1 表面处理通过低温等离子体表面处理，材料表面发生多种的物理、化学变化，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入含氧极性基团，使亲水性、粘结性、可染色性、生物相容性及电性能分别得到改善。用几种常用的等离子体对硅橡胶进行表面处理，结果表明N2、Ar、O2、CH4-O2及Ar-CH4-O2等离子体均能改善硅橡胶的亲水性，其中CH4-O2和Ar-CH4-O2的效果更佳，且不随时间发生退化［6］。英国派克制笔公司将等离子体技术用于控制墨水流量塑料元件的改性工艺中，提高了塑料的润湿率。文献表明，用低温等离子体在适宜的工艺条件下处理PE、PP、PVF2、LDPE等材料，材料的表面形态发生的显著变化，引入了多种含氧基团，使表面由非极性、难粘性转为有一定极性、易粘性和亲水性，有利于粘结、涂覆和印刷。

低温固相合成的发展现状与研究进展

低温固相合成的发展现状与研究进展 ??? 摘要：本文对低温固相合成这种无机合成新方法进行综述，介绍了我国近年纳米材料、发光材料、半导体材料的低温固相合成的技术研究现状,并对其发展方向提出展望. 关键词：低温固相合成；纳米材料；发光材料；半导体材料 Low-Temperature Solid-State Synthesis of Development Status and Research Progress ??? Abstract:This paper are reviewed some new method about the Low-temperature solid-State synthesis of inorganic synthesis. The Nano-materials Luminescent materials Semiconductor materials by solid state reactions at low temperature in recent years, these synthetic technologies are reviewed, and development direction for this field is put out. Key words:Low-Temperature Solid-State Synthesis；Nano-materials；Luminescent materials；Semiconductor materials 低温固相合成化学是室温或近室温(小于40℃)条件下的固－固相化学反应是近几年刚刚发展起来的一个新研究领域。相对于传统的高温固相反应而言，低温固相反应可以合成一些热力学不稳定产物或动力学控制的化合物，这对人们了解固相反应机理，尽早实现利用固相化学反应行定向合成和分子装配大有益处。此外，从能量学和环境学的角度考虑，低温固相反应可大大节约能耗，减少三废排放，是绿色化工发展的一个主要趋势。目前，低温固相合成化学可以合成出二百多种簇合物，其中有些是利用液相不易得到的新型簇合物：如鸟巢状结构、双鸟巢状结构、半开口的类立方烷结构。利用低温固相反应方法可以方便地合成单核和多核配合物，还可以合成高温固相反应及液相反应无法合成的固配化合物等。利用低温固相反应可以合成各种功能材料，如非线性光学材料等，气敏材料等，还有化学防伪材料、生物活性材料，铁电材料，无机抗苗剂及荧光材料等。利用低温固相反应合成各种纳米材料是最近的研究热点，用该方法合成的氧化物、金属及合金等已在许多方面取得了应用。 1、低温固相合成方法合成纳米材料的发展现状与研究进展 1.1纳米氧化镍的低温固相合成及电容性能研究及展望韩丹丹，景晓燕，王君，徐鹏程，李蕾，公敬欣通过低热固相反应法合成了纳米氧化镍，在不同温度热处理条件下研究氧化镍的结构、形貌及其作为超级电容器电极材料的电化学性能。采用XRD和SEM表征产物的结构特点，采用循环伏安和恒流充放电等方法表征其电化学性能。XRD测试结果表明，所制备的氧化镍为立方相，且随着热处理温度升高，晶型趋于完整。SEM和电化学测试结果表明，高温热处理（>400℃）使样品团聚更为严重，导致电极材料利用率降低，质子传递阻力加大，比电容急剧下降；低温处理颗粒分布均匀，粒子间存在孔道，使电极具有较大的比容量（228 F/g）和良好的化学稳定性，在20 mV/s 快速扫描速率下，电极显示出良好的倍率特性。纳米氧化镍可以做成超级电容器的电极，超级电容器具有更高的比电容量，可存储的比电容量为静电电容器的10倍以上。同时，它又具有传统化学电源无法比拟的高功率密度、长循环寿命及优越的脉冲充放电性能。因此对纳米氧化镍合成的研究有着重要的意义[1]。1.2纳米硫化镉低温固相合成的新方法研究唐文华,邹洪涛,蒋天智,刘吉平以硫代乙酰胺(TAA)与氯化镉为原料,用低温固相反应合成纳

低温等离子体表面处理技术

Plasma and first wall Introduction Today I will talk about something about my study on the first wall in the tokamak. Firstly, I will show you that what the plasma is in our life thought the following pictures such as: Fig.1 Lighning Fig.2 Aurora Fig.3 Astrospace Just as the pictures mentioned above , they are all consist of plasma. But, what does have in the plasma, now our scientist had given a definition that the plasma state is often referred to as the fourth state of matter and contains enough free charged particles（negative ions 、positive ions）and electronics. Like the photo below. Fig.4 Plasma production Plasma production In our research, we produce the plasma through an ICP (inductively coupled plasma)

低温固相合成综述

研究生课程论文封面课程名称材料制备与合成开课时间 10-11学年第一学期学院数理与信息学院学科专业凝聚态物理学号 2009210663 姓名朱伶俊学位类别理学任课教师李正全交稿日期成绩评阅日期评阅教师签名浙江师范大学研究生学院制

低温固相合成综述目前，环境污染、能源过度消耗队地球及人类带来的危害已经越来越大。人们在发展经济的同时也在积极面对怎样克服对环境的污染，保护我们的生态平衡。近十几年来，由于传统的化学反应里在溶液或气相中进行，其反应需要能耗高，时间长，污染环境严重以及工艺复杂，因此越来越多的人将目光投向曾经被人类很早就利用过的固相化学反应。低温固相化学反应法是20世纪80年代发展起来的一种新的合成方法，并且发展极为迅速。其制备工艺简单，反应条件温和，节约能源，产率高，污染低等优点，使其再化学合成领域中日益受到重视。固相反应法已经成为了人们制备新型无机功能材料的重要手段之一。 1、低温固相合成的发展固相化学反应是人类最早使用的化学反应之一，我们的祖先早就掌握了制陶工艺，将制得的陶器用作生活日用品。但固相化学作为一门学科被确认却是在20世纪初，原因自然是多方面的，除了科学技术不发达的限制外，更重要的原因是人们长期的思想束缚。自亚里士多德时起，直至距今80多年前，人们广泛相信“不存在液体就不发生固体间的化学反应”。直到1912年，Hedvall在Berichte 杂志发表了《关于林曼绿》（CaO和ZnO的粉末固体反应）为题的论文，有关固相化学的历史才正式拉开序幕。事实上，许多固相反应在低温条件下便可发生。早在1904年，Pfeifer等发现加热[Cr(en)3]Cl3或[Cr(en)3](SCN)3分别生成cis-[Cr(en)2Cl2]Cl和trans-[Cr(en)2(SCN)2]SCN；1963年，Tscherniajew等首先用K2[PtI6]与KCN固-固反应，制取了稳定产物 K2[Pt(CN)6]。虽然这些早期的工作已发现了低温下的固相化学反应，但由于受到传统固相反应观念的束缚，人们对它的研究没有像对待高温固相反应那样引起足够的重视，更未能在合成化学领域中得到广泛应用。然而研究低温固相反应并开发其合成应用的价值的意义是不言而喻的。 1993年Mallouk教授在 Science 上发表评述：“传统固相化学反应合成所得的是热力学稳定的产物，而那些介稳中间物或动力学控制的化合物往往只能在较低温度下存在，它们在高温时分解或重组成热力学稳定的产物。为了得到介稳固态相反应产物，扩大材料的选择范围，有必要降低固相反应温度。”可见，降低反应温度，不仅可获得更新的化合物，为人类创造更加丰富的物质财富，而且可最直接地提供人们了解固相反应机理所需要的实验佐证，为人类尽早地实现能动、合理地利用固相化学反应进行定向合成和分子装配，最大限度地发挥固相反

低温等离子废气处理工艺

低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当达到气体的放电电压时，气体被击穿，放电过程中整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体，目前这种技术主要应用于废气处理工业中，有些小伙伴对于整个处理工艺和流程比感兴趣，下面就来一起学习一下。低温等离子体的工艺技术原理：异味气体从气体收集系统收集后首先进入除水器中进行水气分离，然后再排入等离子体反应器单元，在该区域由于高能电子的作用，使异味分子受激发，带电粒子或分子间的化学键被打断，产生自由基等活性粒子，这些活性粒子和O2反应达到消除异味目的。同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH 自由基、活性氧等强氧化性物质，这些强氧化性物质也会与异味分子反应，使其分解，从而促进异味消除。净化后的气体经排气筒高空排放。低温等离子处理工艺主要是利用放电来产生很多的高能粒子，然后对分子进行降解、氧化、裂解以及电离。近年来，低温等离子处理工艺成为国内外重视的

一个重点问题。将低温等离子处理工艺应用到低浓度、大风量有机废气处理中，具有处理量大、低能耗等优点。但是，这种处理工艺在应用的过程中会产生很多副产物，不能够完全将有机废气降解为水和二氧化碳。低温等离子废气处理工艺，低温等离子废气处理技术采用双介质阻挡放电形式产生等离子体，所产生等离子体的密度是其他技术产生等离子体密度的1500倍，初用于氟利昂类、哈隆类物质的分解处理，后延伸恶臭、异味、有毒有害气体处理。该技术节能、环保，应用范围广，所有化工生产环节产生的恶臭异味几乎都可以处理，并对二恶英有良好的分解效果。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。

低温等离子体介绍

低温等离子体介绍基本概念等离子体是物质存在的第四种状态。它由电离的导电气体组成，其中包括六种典型的粒子，即电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子以及光子。事实上等离子体就是由上述大量正负带电粒子和中性粒子组成的，并表现出集体行为的一种准中性气体，也就是高度电离的气体。无论是部分电离还是完全电离，其中的负电荷总数等于正电荷总数，所以叫等离子体。等离子体的分类 1、按等离子体焰温度分：（1）高温等离子体：温度相当于108~109 K完全电离的等离子体，如太阳、受控热核聚变等离子体。（2）低温等离子体：热等离子体：稠密高压（1大气压以上），温度103~105K，如电弧、高频和燃烧等离子体。冷等离子体：电子温度高（103~104K）、气体温度低，如稀薄低压辉光放电等离子体、电晕放电等离子体、DBD介质阻挡放电等离子体、索梯放电等离子体等。 2、按等离子体所处的状态：（1）平衡等离子体：气体压力较高，电子温度与气体温度大致相等的等离子体。如常压下的电弧放电等离子体和高频感应等离子体。（2）非平衡等离子体：低气压下或常压下，电子温度远远大于气体温度的等离子体。如低气压下DC辉光放电和高频感应辉光放电，大气压下DBD介质阻挡放电等产生的冷等离子体。什么是低温（冷）等离子体？冰升温至0℃会变成水，如继续使温度升至100℃，那么水就会沸腾成为水蒸气。随着温度的上升，物质的存在状态一般会呈现出固态→液态→气态三种物态的转化过程，我们把这三种基本形态称为物质的三态。那么对于气态物质，温度升至几千度时，将会有什么新变化呢? 由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组

低温等离子体废气处理

有机、无机废气和恶臭处理技术市场拓展人员培训教程（宋文国，男，1968年出生，高级工程师，从事于节能环保项目多年。邮箱：,手机：）一、行业废气概况煤化工废气煤制焦过程废气焦化废气主要来源于装煤、炼焦、化产回收等过程。装煤初期，煤料在高温条件下与空气接触，形成大量黑烟及烟尘、荒煤气及对人体健康有害的多环芳烃。炼焦时，废气一方面来自化学转化过程中未完全炭化的细煤粉及其析出的挥发组分、焦油、飞灰和泄漏的粗煤气，另一方面来自出焦时灼热的焦炭与空气接触生成的CO、CO2、NOx等,主要污染物包括苯系物（如苯并芘）、酚、氰、硫氧化物以及碳氢化合物等。煤制气过程废气煤制气废气的来源主要是气化炉开车过程中由于炉内结渣、火层倾斜等非正常停车而产生的逸散，另外，还有炉内的排空气形成部分废气、固定床气化炉的卸压废气、粗煤气净化工序中的部分尾气、硫和酚类物质回收装置的尾气及酸性气体、氨回收吸

收塔的排放气。这些废气的主要成分包括碳氧化物、硫氧化物、氨气、苯并芘、CO、CH4等，有些还夹杂了煤中的砷、镉、汞、铅等有害物质，对环境及人体健康有较大的危害。煤制油过程废气煤的液化可分为直接液化和间接液化。煤直接液化时，经过加氢反应，所有异质原子基本被脱除，也无颗粒物，回收的硫可以获得元素硫，氮大多转化为氨。煤间接液化时，催化合成过程中的排放物不多，未反应的尾气（主要是CO）可以在燃烧器中燃烧，排放的废气中CO2和硫很少，也没有颗粒物的生成。煤液化过程对环境造成的影响较小，主要的污染物是液化残渣，这是一种高碳、高灰和高硫物质，在某些工艺中占到液化原料煤总量的40％左右，需进一步处理。煤燃烧过程废气煤燃烧过程主要污染物有粉尘与烟雾、SO2为主的硫化物、N2O、NO、NO2、N2O3、 N2O4等氮氧化物、Hg、Cd、Pb、Cr、As、Se、F等有害微量元素、产生温室效应的CO2等。煤直接燃烧的能量利用率低，环境污染严重。石油化工厂废气化工厂在生产过程中会产生大量的废气，比如：氨、三甲胺、硫化氢、二氧化硫、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和硫化氢等无机废气；还有VOC类：苯、甲苯、二甲苯、丙

低温等离子体技术介绍

技术介绍 --低温等离子体低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质的第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到分解污染物的目的。 “QHDD-Ⅱ”低温等离子体工业废气处理成套设备和技术作为一种新型的气态污染物的治理技术是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性电子化学技术，由于能很容易使污染物分子高效分解且处理能耗低等特点，是目前国内外大气污染治理中最富有前景、最行之有效的技术方法之一，其使用和推广前景广阔，为工业领域VOC类有机废气及恶臭气体的治理开辟了一条新的思路。低温等离子体废气处理技术与其他废气治理方法优缺点对比表1-2 几种废气处理工艺的适用范围及优缺点工艺名称原理适用范围优点缺点掩蔽法采用更强烈的芳香气味与臭气掺和，以掩蔽臭气，使之能被人接收适用于需立即、暂时地消除低浓度恶臭气体影响地场合，恶臭强度左右，无组织排放源可尽快消除恶臭影响，灵活性大，费用低恶臭成分并没有被去除，麻痹了对原有污染物的感知热力燃烧法在高温下恶臭物质与燃料气充分混和，实现完全燃烧适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体净化效率高，恶臭物质被彻底氧化分解设备易腐蚀，消耗燃料，处理成本高，易形成二次污染，催化剂中毒催化燃烧法

水吸收法利用臭气中某些物质易溶于水的特性，使臭气成分直接与水接触，从而溶解于水达到脱臭目的水溶性、有组织排放源的恶臭气体工艺简单，管理方便，设备运转费用低产生二次污染，需对洗涤液进行处理；净化效率低，应与其他技术联合使用，对水溶性差的物质等处理效果差药液吸收法利用臭气中某些物质和药液产生化学反应的特性，去除某些臭气成分适用于处理大气量、高中浓度的臭气能够有针对性处理某些臭气成分，工艺较成熟净化效率不高，消耗吸收剂，易形成而二次污染吸附法利用吸附剂的吸附功能使恶臭物质由气相转移至固相适用于处理低浓度，高净化要求的恶臭气体净化效率很高，可以处理多组分恶臭气体吸附剂费用昂贵，再生较困难，要求待处理的恶臭气体有较低的温度和含尘量生物滤池恶臭气体经过除尘增湿或降温等预处理工艺后，从滤床底部由下向上穿过由滤料组成的滤床，恶臭气体由气相转移至水—微生物混和相，通过固着于滤料上的微生物代谢作用而被分解掉目前研究最多，工艺最成熟，在实际中也最常用的生物脱臭方法,又可细分为土壤脱臭法、堆肥脱臭法、泥炭脱臭法等。净化效率高，处理费用低占地面积大，易堵塞，填料需定期更换，脱臭过程很难控制，受温度和湿度的影响大，生物菌培训需要较长时间，遭到破坏后恢复时间较长。生物滴滤池原理同生物滤池式类似，不过使用的滤料是诸如聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供营养物的惰性材料。只有针对某些恶臭物质而降解的微生物附着在填料上，而不会出现生物滤池中混和微生物群同时消耗滤料有机质的情况池内微生物数量大，能承受比生物滤池大的污染负荷，惰性滤料可以不用更换，造成压力损失小，而且操作条件极易控制占地面积大，需不断投加营养物质，而且操作复杂，受温度和湿度的影响大，生物菌培训需要较长时间，遭到破坏后恢复时间较长。洗涤式活性污泥脱臭法将恶臭物质和含悬浮物泥浆的混和液充分接触，使之在吸收器中从臭气中去除掉，洗涤液再送到反应器中，通过悬浮生长的微生物代谢活动降解溶解的恶臭物质有较大的适用范围可以处理大气量的臭气，同时操作条件易于控制，占地面积小设备费用大，操作复杂而且需要投加营养物质曝气式活性污泥脱臭法将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中，通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质适用范围广，目前日本已用于粪便处理场、污水处理厂的臭气处理活性污泥经过驯化后，对不超过极限负荷量的恶臭成分，去除率可达%以上。受到曝气强度的限制，该法的应用还有一定局限

空气低温分离技术发展的

空气低温分离技术发展的历程内容摘要：自人们发现空气以来，通过人们的努力探讨和科学实践已达到最新的现代技术，现将主要历程作一回顾，展示现代空分技术的核心，为今后发展再努力。关键词：空气成分、制冷、液化、精馏，中国空分发展，现代空分核心技术。一、空气成分的发现 1、1756 年我国唐朝炼丹家马和最早提出空气主要有“阳气”（氧气）组成。1769 年瑞士科学家杜勒称它为“火空气”。1779 年法国化学家拉瓦锡建议命名为“氧”。 2、1772 年，英国天科学家拉瑟福特发现氮。 3、1868 年，英国天文学家洛克耶在允测日全食黄色谱线时发现氮。 4、1894 年，英国物理学家莱列和英国化学家拉姆塞发现氩。 5、1898 年，英国化学家拉姆塞发现氖、氪、氙气。二、制冷和气体液化 1、1823 年，英国科学家法拉弟用加压和冷却的方法得到液氯、液氨、液态二氧化碳等，成为世界上第一个冲破低温禁区的人。 2、1852 年，英国科学家焦耳和汤姆逊在科学实验中发现气体节流后温度降低，产生了著名的“焦耳汤姆逊效应，奠定了气体液化的重要基础，人们称之谓低温技术发展的第一个里程碑。 3、1877 年，法国凯利代特和瑞士皮克代特用压缩与预冷单级绝热膨胀液化了氧。 4、1880 年，德国卡尔·林德博士开发了世界第一套林德技术的制冷装置。 5、1885 年，波兰罗勃莱金和奥斯捷尔斯基液化了空气和氮气。 6、1895 年，德国卡尔·林德博士利用“焦耳”—汤姆逊效应制成世界上第一台3t/d 空气液化装置，建立了“林德节流液化循环”。

7、1920 年，法国工程师克劳特发明了活塞式膨胀机，建立了“克劳特液化循环”改善了林德的高压节流液化循环。人们称之一谓低温技术发展的第二个里程碑，并建立了“法国液化空气公司。 8、1928 年，德国工程师法兰克尔发明了蓄冷器，并在中型制氧机中应用为大规模气体液化和分离打下基础。 9、1939 年，前苏联科学家卡皮查发明高效率径向流向心反击式透平膨胀机是近代各国膨胀机发展的基础，也是卡皮查低压液化循环“空分设备”发展的基础，人们称之谓低温技术发展的第三个里程碑。三、深冷法空气分离的发展历程 1、1902 年，德国卡尔·林德博士采用“高压节流循环”设计制造世界上第一台 10m3/h 单级精馏的制氧机，1903 年试制成功，开辟了低温精馏空气，工业制取氧气的工艺流程。1905 年设计试制成功320m3/h 双级精馏的制氧机。 2、1910 年，法国液化空气公司设计制造成功世界第一台采用“克劳特液化循环”的中压带活塞式膨胀机50m3/h 制氧机。 3、1914 年，林德公司发明了第一台制氩装置。 4、1930 年，林德首创用冻结法清除空气中的水分和二氧化碳。 5、1932 年，前苏联拉赫曼提出将部分膨胀空气直接送入上塔参与精馏，潜上塔潜力，人们将其称之“拉赫曼原理”或“拉赫曼气体”。 6、20 世纪40 年代，美国发明了切换式板翅式换热器。 7、1952 年法液空开始用低温液体槽车来替代氧气瓶代氧给用户。 8、1960 年，法液空通过管道输送气体给用户。 9、1968 年，德国林德公司开发了常温下用分子筛吸附净化空气流程，改变可逆式流程，延长板翅式换热寿命。 10、1976 年，日本神钢3 万m3/h 空分设备上采用电子计算机控制。 11、1978 年，林德公司开发成功液氧泵内压缩流程。

低温等离子体的产生方法

辉光放电电晕放电介质阻挡放电射频放电滑动电弧放电射流放电大气压辉光放电次大气压辉光放电辉光放电(Glow Discharge) 辉光放电属于低气压放电(low pressure discharge)，工作压力一般都低于 10mbar，其构造是在封闭的容器內放置两个平行的电极板，利用电子将中性原子和分子激发，当粒子由激发态(excited state)降回至基态(ground state)时会以光的形式释放出能量。电源可以为直流电源也可以是交流电源。每种气体都有其典型的辉光放电颜色(如下表所示)，荧光灯的发光即为辉光放电。因此，实验时若发现等离子的颜色有误，通常代表气体的纯度有问题，一般为漏气所至。辉光放电是化学等离子体实验的重要工具，但因其受低气压的限制，工业应用难于连续化生产且应用成本高昂，而无法广泛应用于工业制造中。目前的应用范围仅局限于实验室、灯光照明产品和半导体工业等。部分气体辉光放电的颜色 Gas He Ne(neon) Ar Kr Xe H2N2O2 Air Cathode Layer red yellow pink --

red-brown pink red pink Negative Glow pink orange dark-blue green orange-green thin-blue blue yellow-white blue Positive Column Red-pink red-brown dark-red blue-purple white-green pink red-yellow red-yellow red-yellow 次大气压下辉光放电(HAPGD)产生低温等离子体由于大气压辉光放电技术目前虽有报道但技术还不成熟，没有见到可用于工业生产的设备。而次大气压辉光放电技术则已经成熟并被应用于工业化的生产中。次大气压辉光放电可以处理各种材料，成本低、处理的时间短、加入各种气体的气氛含量高、功率密度大、处理效率高。可应用于表面聚合、表面接枝、金属渗氮、冶金、表面催化、化学合成及各种粉、粒、片材料的表面改性和纺织品的表面处理。次大气压下辉光放电的视觉特征呈现均匀的雾状放电；放电时电极两端的电压低而功率密度大；处理纺织品和碳纤维等材料时不会出

低温等离子体消毒

低温等离子体消毒 1.消毒灭菌的定义 2.低温等离子体灭菌技术 3.低温等离子体的消毒机理 4.低温等离子灭菌的优缺点 5.低温等离子体杀菌消毒技术的应用消毒灭菌的定义消毒：消毒是指用化学的或物理的方法杀灭或消除传播媒介上的病原微生物，使之达到无传播感染水平的处理即不再有传播感染的危险。灭菌：灭菌是指杀灭或去除外界环境中一切微生物的过程。包括致病性微生物和不致病的微生物，如细菌（含芽胞）、病毒、真菌（含孢子）等，一般认为不包括原虫和寄生虫卵，以及藻类。灭菌是获得纯培养的必要条件，也是食品工业和医药领域中必需的技术。灭菌是个绝对的概念，意为完全杀灭所处理微生物，经过灭菌处理的物品可以直接进入人体无菌组织而不会引起感染，因此，灭菌是最彻底的消毒。然而事实上要达到这样的程度是困难的，因此国际上通用方法规定，灭菌过程必须使物品污染的微生物的存活概率减少到E-6 (灭菌保证水平)，换句话说，要将目标微生物杀灭率达到99.9999%。在当前面对如此严苛的灭菌要求，理想的灭菌器应该具有如下的特点和性能： ( 1 )灭菌速度应尽量快，时间要短； ( 2 )灭菌温度应该低于 5 5℃左右，对器械、物品损伤尽量小；

( 3 )灭菌时对整个环境无影响，灭菌残留物是无害的； ( 4 )能够满足多种物品的灭菌要求； ( 5 )使用耗材价格不能过高。现如今所使用的灭菌方法多为热力灭菌、辐射灭菌、环氧乙烷灭菌、低温甲醛蒸汽灭菌以及使用各种灭菌剂如戊二醛、二氧化氯、过氧乙酸和过氧化氢等长时间浸泡的方法。这些灭菌方法存在着许多限制条件，如会对环境造成危害、灭菌时间过长、灭菌温度过高致使器械损伤较大、食品营养流失等随着对消毒、灭菌的处理要求越来越高。传统灭菌方法的局限性正在促使新的灭菌技术的产生和发展。低温等离子体灭菌技术等离子体灭菌技术是新一代的高科技灭菌技术，它能克服现有灭菌方法的一些局限性和不足之处，提高消毒灭菌效果。例如对于不适宜用高温蒸汽法和红外法消毒处理的塑胶、光纤、人工晶体及光学玻璃材料、不适合用微波法处理的金属物品，以及不易达到消毒效果的缝隙角落等地方，采用本技术，能在低温下很好地达到消菌灭菌处理而不会对被处理物品造成损坏。本技术采用的等离子体工作物质无毒无害。本技术还可应用到生产流水线上对产品进行消毒灭菌处理。在环境问题越来越受到人们关注的今天，常压低温等离子体消毒作为一种清洁的消毒方法将会有一个广阔的应用前景。等离子体灭菌是医疗卫生、制药、生物工程食品行业灭菌技术的未来发展方向。

低温等离子体在有机净化废气中的应用与进展介绍

低温等离子体技术在有机净化废气中的应用与进展姓名：xxx 专业：环境工程班级：xxx 指导老师：xxx 2015年12月xx日

低温等离子体技术在净化有机废气中的应用与进展摘要随着现代工业的快速发展，工业三废的排放量与日俱增，尤其是挥发性有机废气(VOCs)的排放，挥发性有机废气种类繁多、毒性强、扩散面广，是继颗粒物、二氧化硫、氮氧化合物之后又一类不容忽视的大气污染物。传统的有机废气处理方法存在流程复杂、运行成本高、处理效率低下、易产生二次污染等问题。低温等离子体技术利用自由基、高能电子等活性粒子与有机废气分子发生一系列理化反应，使有害气体在短时间内迅速催化降解为CO2和H2O以及其他小分子化合物。低温等离子体技术工艺流程简单、开停方便、运行费用低、去除效率高，在治理上具有明显优势,是国内外目前的研究热点之一。本文综述了低温等离子体在催化剂处理挥发性有机废气方面的技术研究进展，并展望了等离子体技术在废气处理领域的发展方向。关键词：低温等离子体；有机挥发性废气(VOCs)；催化降解

1 引言工农业生产过程不可避免地要排放挥发性有机废气(VOCs)，这是污染环境、危害人类健康的重要来源[1-2]。挥发性有机废气排放到大气中会引起光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题；大部分的VOCs 还具有毒性、刺激性、甚至致癌作用，对人体健康造成严重的危害[3]。为了应对(VOCs)对环境的破坏以及对人体健康的威胁，挥发性有机废气处理技术迅速成为国内外的研究热点之一。 2 常用有机废气处理技术目前国内外有多种技术用于处理挥发性有机废气，其中较为常见的方法有：燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、生物法、低温等离子体法等。 2.1 燃烧法通过燃烧将VOCs转化为无害物质的过程称为燃烧法[4]。燃烧法的原理是燃烧氧化作用及在高温下的热分解。因此，燃烧法只适用于处理可燃的或在高温下易分解的VOCs。 2.2 冷凝法冷凝法处理VOCs是利用废气中的各组分饱和蒸汽压不同这一特点，采用降温、升压等方法，将气态的VOCs液化分离[5]，但冷凝法不适用于低浓度废气的处理。 2.3 吸收法吸收法的原理是吸收质（VOCs）与吸收剂（水、酸溶液、碱溶液等）发生化学反应从而达到吸收去除效果。当VOCs成分复杂需多段净化时，该方法便不再适用，并且该法设备易腐蚀，易形成二次污染[6]。 2.4 吸附法吸附法是用多孔性固体活性炭、分子筛、交换树脂、硅胶、飞灰等吸附去除废气。吸附法对大部分VOCs均适用，一般作为其他方法的后续处理[7]。但是吸附法也有它的缺点投资高、吸附剂用量大、再生困难、能耗大、占地面积大等缺点。

无机合成制备技术

1.高温合成（怎么获得高温，电阻发热材料有哪些，测量高温仪器，使用电阻发热体注意事项？） ①高温获得的方法电阻炉是最常用的加热炉，优点是设备简单、温度控制精确 ②几种重要的电阻发热材料 a.石墨发热体：在真空下可以获得相当高的温度（2500℃），但吸附、和周围气体结合形成挥发性物质，使加热物质污染，石墨本身在使用中损耗。b.金属发热体：在真空和还原性气氛下，钽、钨、钼适用产生高温（1650~1700℃）。在惰性气氛下钨管的工作温度可达3200℃。c.氧化物发热体：氧化物发热体是最理想的加热材料，但存在发热体和通电导线连接问题。 ③使用电阻发热体注意事项根据不同的需要选择发热体、数目设计电阻炉；氧化物发热体的电阻温度系数是负的；若各发热体并联使用，其中的发热体电阻值不同，电阻稍低的发热体会产生更多热量，被烧毁。因此，每个发热体尽量分开使用。例如：高温箱式电阻炉、碳化硅电炉、碳管炉、钨管炉、感应炉、电弧炉④测温仪表的主要类型：接触式：膨胀式温度计：液体、固体；压力表式温度计：充液体、冲气体；热电阻式：铂热、铜热、半导体热敏；热电偶：铂铑－铂、镍铬－镍硅（镍铝）、镍铬－康铜；非接触式：光学高温计、辐射高温计、比色高温计 ⑤热电偶高温计优缺点及注意事项热电偶高温计：①体积小、重量轻、结构简单、易装配维护、使用方便②热惰性很小、热感度良好③可与被测量物体直接接触，不受环境介质影响，误差可控制在预期范围内④测量范围较广2000℃左右⑤测量信号可远距离传送，能自动记录和集中管理⑥注意环境气氛⑦避免侵蚀、污染和电磁干扰⑧不能在较高温度环境中长时间工作光学高温计：①利用受热体的单波辐射强度随温度升高而增加原理进行高温测量。 ②不须与被测物质接触，不影响被测物质的温度场③测量温度高，范围广，７００～６０００℃④精确度高，±１０℃⑤使用简便、测量迅速 ⑥还原剂的选择:根据G-T图选择还原能力强的金属；容易处理；不能和生成的金属形成合金；可以制得高纯度金属；副产物容易和制备的金属分离；成本尽可能低 2.高温下的固相反应固相反应的机制和特点：该反应从热力学角度讲完全可以进行，但实际上在１２００℃下几乎不能进行，在１５００℃下反应须数天才能完成。影响该反应的主要因素①反应物固体表面积和反应物间接触面积②生成物相的成核速率③相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速率固相反应合成的几个问题①反应物固体的表面积和接触面积②固体反应物的反应性③固相反应产物的性质 3.低温合成与分离低温测量：低温热电偶、电阻温度计、蒸汽压温度计

空气低温分离技术的某些进展

文章编号:1009-9425(2004)02-0006-04 收稿日期:2003-03-08;修回日期:2003-10-14 作者简介:夏葵(1971 ),女,原安徽马钢气体公司工程师,现西安交通大学制冷与低温工程系硕士研究生。空气低温分离技术的某些进展夏葵,姚艳霞,林韶宁,王可,侯予,陈纯正 (西安交通大学制冷与低温工程系,西安市咸宁西路 710049) 摘要:本文结合大型制氧机流程的发展,以全低压外压缩流程、内压缩流程及一种在空分上塔和下塔间设置闪蒸分离器/塔的新流程为例,简要介绍了空气低温分离技术的发展。关键词:空气低温分离;技术发展;外压缩流程;内压缩流程中图分类号:TB657 7 文献标识码:A Some advances in cryogenic air separation technology Xia Kui,Yao Yan -xia,Lin Shao -ning,Wang Ke,Hou Yu,Chen Chun -zheng (Institute o f Re frigeration and C ryogenic Engineering ,Xi an Jiaotong University ,West Xianning Road,Xi an 710049,Shannxi ,P R China ) Abstract:The advances in cryogenic air separation technology are described in brief,taking some processes innovated in the development of the tonnage air separation plants as exa mples,such as full low pressure process with external compression,full low pressure process with internal compression,and a novel process with a flash separator/column installed between the upper column and the lower column. Keywords:Cryogenic air separation;Technical development;Process with external compression;Process with internal compression 1 前言空气分离的方法可分为低温和非低温两种,其中非低温空气分离方法包括吸附、膜分离、化学分离法。由于目前在大规模制取氧、氮气液产品,尤其是高纯度产品方面低温分离法具有无法取代的竞争优势,而且只有低温分离法才具有可同时生产氩等稀有气体产品的能力,故低温法在空气分离的工业应用中占据非常重要的地位。距今为止,空气低温分离技术已经取得很大的发展。早期的发展主要为:产品提取率的提高、原料空气的净化、换热器效率的提高、装置的优化控制、压缩机和膨胀机效率的提高等。最近的发展着重于填料精馏塔的使用、分子筛吸附器用于空气的净化、计算机模拟和控制、单元设备机械效率的提高等。本文结合大型制氧机流程的发展对空气低温分离技术的发展状况做简要介绍。 2 空气低温分离技术的发展 2 1 空气低温分离工艺简介空气低温分离利用多塔低温精馏工艺从压缩空气中制取高纯度的氧、氮、氩产品。流程中的空气净化单元用于除去压缩空气所含的杂质,包括水、CO 2、碳氢化合物等。净化后的空气经换热器被冷却至低温,在精馏塔中可分离为氧、氮、氩等产品。装置所需冷量由压缩空气或压缩氮气膨胀做功制取。根据气态产品的加压方式可将空气低温分离流程分为外压缩和内压缩两种类型。在外压缩流程中,空分装置生产的气态产品的温度接近于环境温度,因其压力仅比大气压力稍高,故需要通过压缩专题综述

低温等离子体对材料的表面改性

低温等离子体对材料的表面改性张波冷等离子体对材料的表面改性,通过放电等离子体来优化材料的表面结构,是一种非常先进的材料表面改性方法。冷等离子体的特殊性能可以对金属、半导体、高分子等材料进行表面改性,该技术已广泛应用于电子、机械、纺织等工程领域。等离子体是物质的第四态 ,它是由许多可流动的带电粒子组成的体系。等离子体的状态主要取决于它的化学成分、粒子密度和粒子温度等物理化学参量,其中粒子的密度和温度是等离子体的两个最基本参量。实验室中采用气体放电方式产生的等离子体主要由电子、离子、中性粒子或粒子团组成。描述等离子体的密度参数和温度参数主要有:电子温度T e、电子密度n e、离子温度T i、离子密度n i、中性粒子温度T g、中性粒子密度n g。在一般情况下,等离子体呈现宏观电中性,当等离子体处在平衡状态时,n e n i=n g。可以用物理参量电离度 =n e/ (n e+n g)来描述等离子体的电离程度,低气压放电产生的等离子体是弱电离的等离子体( 1), =1时,为完全电离等离子体。等离子体按照其组成粒子的能量大小及热力学性质,可分为高温等离子体和低温等离子体。高温等离子体中带电粒子的温度可达到绝对温度几千万度到上亿度,如太阳上的核聚变及地球上的热核聚变反应等。低温等离子体又分为热等离子体(热力学平衡)和冷等离子体(非热力学平衡),其中热等离子体中粒子的能量特别高,通常用于需要高温作业的领域,如磁流体发电,等离子体焊接、切割,等离子体冶炼,等离子体喷涂,等离子体制备超细粉等。实验室中采用低气压放电产生的等离子体,电子温度T e约为1~10eV(1eV=11600K),而离子温度T i只有数百开尔文,基本上等于中性粒子的温度,所以这种等离子体称为冷等离子体。正因为冷等离子体的宏观温度与室温相差无几,所以有着重要应用价值,如用于材料的表面改性以及光源等。对于冷等离子体对高分子材料表面改性的作用机理,一般认为冷等离子体中含有大量电子、离子,激发态的分子和原子、自由基及紫外光等活性粒子,这些粒子的能量大多在0~20eV之间,而高分子材料大多是由C、H、O、N四种元素组成,这些分子之间的键能也多在l~10eV之间,如C-H(4 3eV)、C-N(2 9eV)、C-C(3 4eV)、C=C(6 leV)等,恰恰在等离子体的能量作用范围之内,因而等离子体对高分子材料表面改性十分有效,可改变其表面的化学组分和化学结构。冷等离子体对高分子材料的表面改性可分为三类:第一种是非聚合性气体的等离子体表面处理,这是通过非聚合性气体(如O2、N2、NH3等)在等离子体的气氛下使材料表面化学组分和结构发生变化;第二种是聚合性气体的等离子体聚合,这是用有机物、有机硅化合物或金属有机化合物等在材料表面生成聚合物薄膜;第三种是等离子体接枝,即在被等离子体激活的材料表面引进化学基团。总之,由于冷等离子体中含有大量电子、离子,激发态的原子、分子和自由基等活性粒子,这些活性粒子和材料相互作用使材料表面发生氧化、还原、裂解、交联和聚合等各种物理和化学反应,从而优化材料表面性能,增加材料表面的吸湿性(或疏水性)、可染性、粘接性、抗静电性及生物相容性等。冷等离子体发生装置与真空紫外光对材料改性的影响冷等离子体装置,在密封容器中设置特定的电极形成电场,用真空泵实现一定的真空度,随着气体愈来愈稀薄,分子间距及分子或离子的自由运动距离也愈来愈长,它们在电场作用下发生碰撞而形成等离子体;因这时会发出辉光,故称为辉光放电。辉光放电时的气压大小对材料处理效果有很大影响,其他影响因素还有放电功率、气体成分、材料类型等。电源作为等离子体发生装置的主要部件,功率范围一般在50~500W之间,根据电源频率的不同可分为直流、低频(50Hz~50kHz)、射频(指定频率13 56MH z)、微波(常用2450MHz)。图1~图3分别是各种辉光放电装置示意图。冷等离子体对材料表面改性的原理研究,过去一般停留在等离子体(电子、离子等)对材料表面的作用,这里介绍表面改性机制的新进展真空紫外光(VUV)对材料的表面改性。一般认为,材料表面改性的机制,主要是自由基化学反应,但自由基扩

【资料】污水处理厂低温等离子体恶臭治理技术

2005年第31卷第8期工业安全与环保 August 2005Industrial S afety and Environmental Protec tion #17# 污水处理厂低温等离子体恶臭治理技术许晓俊阚亮亮 (丹阳市环境监测站厂江苏丹阳212300 摘要利用低温等离子体技术处理污水厂恶臭气体, 是一种新的技术。介绍了该技术处理恶臭的机理和相关工程的工艺流程以及处理效果, 实际应用表明该技术对污水处理厂恶臭气体的治理是十分有效的。关键词低温等离子体污水处理厂恶臭 Odor Contr ol in Wastewater Tr eatment Plant by Low Temper atur e Plasma Xu Xiaojun Kan Li angliang (Danyang Envi ronm ent Monitoring Stat ion Danyang , J iangsu 212300 Abstract It is a new way that l ow tem perature plasm a technology is used to treat odor in the was te water plant. The mechani sm of removing odor, process and fi nal effects are introduced and the fac tual application shows that this way is effective. Keywords low te mperature plasm a wastewater treatm ent plant odor 随着人们环保意识的增强, 对环境质量的要求也越来越高, 只注重粉尘、SO 2和NO X 的大气污染防治工作和研究已不能满足人们对大气的要求, 人们对恶臭带来的污染更加敏感。产生恶臭的物质不仅可使人产生不快和厌恶感, 而且许多恶臭物质还危害人们的健康甚至生命。污水处理厂是城市恶臭的主要来源, 大多数污水处理厂在设计时很少考虑除臭这一环节, 产生的恶臭影响了周围居民生活, 并是污染环境的公害。