非热平衡等离子体协同催化脱除挥发性有机化合物的研究进展

低温等离子体_光催化净化空气污染物技术研究进展_张晓明

化 工 进 展 　CH EMICAL INDUSTR Y AND EN GIN EERIN G PRO GRESS 低温等离子体光催化净化空气污染物技术研究进展 张晓明1　黄碧纯2　叶代启2 (华南理工大学,1化工与能源学院,2环境科学与工程学院,广州510640) 摘　要　低温等离子体光催化技术是一项新兴的技术,它结合了低温等离子体技术和光催化技术的优点,在环境领域有着广阔的应用前景。近年来的研究初步表明,它在治理空气污染物的方面具有较好的性能。介绍了低温等离子体光催化净化空气污染物技术的基本原理,并从去除挥发性有机物、氮氧化物、杀菌除臭等方面介绍了国内外对该技术的研究,指出了今后研究发展方向。关键词　低温等离子体;光催化;空气净化 中图分类号　X 511 文献标识码　A 文章编号　10006613(2005)09096404 Advances in R esearches on Non thermal Plasma Photocatalysis T echnology for Air Polullants Control Zhang X i aomi ng 1 ,H uang B ichun 2 ,Ye D aiqi 2 (1School of Chemical and Energy Engineering ,2School of Environment Science and Engineering ,South China University of Technology ,Guangzhou 510640) Abstract As a novel technology ,non t hermal plasma p hotocatalysis combines t he advantage of non t hermal plasma wit h t hat of p hotocatalysis ,and has a promising f ut ure in environmental protection.The recent researches are beginning to reveal it s satisfactory performance in air pollutant s co nt rol.The basic p rinciples of t he technology are int roduced in t his paper ,and t he researches on t he removal of VOCs ,NO x ,sterilization and deodorization are reviewed.Finally ,f urt her develop ment of t he technology is p resented.K eyw ords non t hermal plasma ;p hotocatalysis ;air t reat ment s 目前,各种有机污染物(VOCs 、细菌等)及无机污染物(NO x 、SO 2等)的大量排放对环境造成了严重的影响,并威胁人类健康。这些污染物通常来自工业废气排放源、生活污染源以及交通污染源。传统的气体净化技术一般投资大、周期长、运行费用高,而且处理效果也已很难满足日益严格的排放法规,因此人们正在寻求新的方法和途径。 近年来兴起的半导体光催化技术由于其能耗低,氧化性能强,已有大量研究[1]。但该技术仍存在一些缺陷,如:反应受紫外光源限制;能量产率低;较难处理高浓度、大风量的气体等。对于这些问题的解决,研究者通过各种技术手段对光催化剂进行改性,进而提高光催化性能[2]。另一方面通过和各种外加场(超声波、电化学、等离子体等)进行耦合联用形成新型的高效光催化反应技术,取得了显著效果 [3,4] 。尤其是低温等离子体在环境污染物 处理方面的应用研究引起了人们的极大关注,被认为是环境污染物处理领域中最有广适性、最有发展前途的高新技术之一[5]。目前,低温等离子体技术已经成功应用于烟气脱硫、脱氮、温室气体处理和VOCs 的降解[6]。而低温等离子体和光催化的结合 不但解决了光催化技术的一些难点,并且还使低温等离子体技术得到了优化。其操作条件更加温和,能耗进一步降低,过程中的副产物也得到了抑制。本文作者将介绍这一新技术处理污染物的基本原理,并从去除VOCs 、NO x 以及杀菌等方面介绍国内外对该技术的研究进展。 收稿日期　20050315;修改稿日期　20050616。 基金项目　广东省工业科技攻关计划项目(粤财企[2002]254号)。 第一作者简介　张晓明(1980— ),男,硕士研究生。联系人　黄碧纯,工学博士,副教授。电话020 87111279;E mail cebhuang @scut 1edu 1cn 。 ? 469?　2005年第24卷第9期

带电粒子在非均匀电磁场中的运动分析

题目：带电粒子在非均匀电磁场中的运 动分析

目录 1.引言： (1) 2.静带电粒子在均匀，恒定磁场中的运动 (1) 3.带电粒子在均匀，恒定电磁场中的运动 (2) 3.1带电粒子在均匀，恒定电磁场中的运动的分析 (2) 3.2带电粒子在均匀电磁场中的运动微分方程 (2) 4.带电粒子在非均匀，恒定磁场中的运动 (5) 5.带电粒子在非均匀磁场中的几种漂移 (6) 5.1梯度漂移 (6) 5.2曲率漂移 (8) 6．结论 (9) 7．叁考文献： (10) 8.致谢 (11)

带点粒子在非均匀电磁场中的运动 摘要：本文中论述带电粒子在均匀电磁场中的运动情况，并对带电粒子在非均匀电磁场中的运动进行较深刻的讨论，及推导带电粒子在非均匀磁场中运动时的漂移速度。 关键词：带电粒子;电场;磁场;漂移速度

新疆师范大学2012届本科毕业论文 1.引言： 在很多等离子体的应用中, 都涉及到磁场对等离子体的作用. 因此, 研究带电粒子在非均匀磁场中的运动, 对于研究等离子体的应用是很有必要的. 大家知道带电粒子在均匀恒定磁场中的运动由两部分组成：一部分是沿磁感应线的(纵向)匀速直线运动; 另一部分是环绕磁感应线的( 横向)匀速圆周运动. 这两部分合起来就是使带电粒子沿磁感应线作螺旋运动. 在非均匀恒定磁场中,会发生洛伦磁力方向上的漂移，还会发生一种垂直于磁场方向的漂移。 2.静带电粒子在均匀，恒定磁场中的运动 带电粒子在磁场中的运动，受lorentz 力的作用，其运动方程： B v q a m ?= (1) 在磁场B 均匀，恒定条件下，垂直于B 的速度分量v ⊥受到与B 和v ⊥都垂直的恒力qv B ⊥的作用，使带点粒子在垂直于B 的平面内以v ⊥作匀速圆周运动，圆半径为 L r = mv qB ⊥ (2) L r 称为回旋半径或Larmor 半径，圆周运动的角速度为 L ω= v r ⊥ ⊥ = m qB （3） L ω称为回旋圆频率(Larmor 频率)。平行于的速度分量//υ不受力，使带电粒子 沿的方向即沿磁力以υ作匀速直线运动。因此，带电粒子在均匀恒定磁场中的运动轨迹是以磁力线为轴的等距螺旋线，螺距为 h =//L v T = // 2mv qB π （4） L T = 2L π ω= 2L r v π⊥ （5）

等离子体概述

一、等离子体概述 物质有几个状态？学过初中物理的会很快回答固态、液态、气态。其实，等离子态是物质存在的又一种聚集态，称为物质的第四态。它是由大量的自由电子和离子组成，整体上呈现电中性的电离气体。 在一定条件下，物质的各态之间是可以相互转化的，当有足够的能量施予固体，使得粒子的平均动能超过粒子在晶格中的结合能，晶体被破坏，固体变成液体。若向液体施加足够的能量，使粒子的结合键破坏，液体就变成了气体。若对气体分子施加足够的能量，使电子脱离分子或原子的束缚成为自由电子，失去电子的原子成为带正电的离子时，中性气体就变成了等离子体。物质的状态对应了物质中粒子的有序程度，等离子内物质中的粒子有序程度是最差的。相应的，等离子体内的粒子具有较高的能量、较高的温度。实际上，宇宙中99.9%的物质处于等离子态，它是宇宙中物质存在的普遍形式，不过地球上，等离子体多是人造的。 人工如何造出等离子体呢？从上面的论述可以看出，等离子体的能量是很高的，任何物质加热到足够高的温度，都会成为电离态，形成等离子体。在太阳和恒星的内部，都存在着大量的高温产生的等离子体。太阳和恒星的热辐射和紫外辐射能使星际空间的稀薄气体产生电离，形成等离子体，如地球上空的电离层就是这样来的。各种直流、交流、脉冲放电等均可用来产生等离子体。利用激光也可以产生等离子体。 等离子体如何描述？温度。等离子体有两种状态：平衡状态和非平衡状态。等离子体中的带电粒子之间存在库伦力的作用，但是此作用力远小于粒子运动的热运动能。当讨论处于热平衡状态的等离子体时，常将等离子体当做理想气体处理，而忽略粒子间的相互作用。在热平衡状态下，粒子能量服从麦克斯韦分布。每个粒子的平均动能32 E kT =。对于处于非平衡状态下的等离子体，一般认为不同粒子成分各自处于热平衡态，分别用e T 、i T 、n T 表示电子气、离子气和中性气体的温度，并表示各自的平均动能。可以用动力学温度E T （eV ）表示等离子体的温度，E T 的单位是能量单位，由粒子的动能公式可得 2133222 E E mv kT T ===，E T 就是粒子的等效能量kT 值（1eV 的能量温度，相应的开氏绝对温度为1T k ==11600K ）。 温度是描述等离子体能量的，还有其它的一些概念来表述。（1）高温等离子体，低温等离子体，冷等离子体。高温等离子体也是完全电离体，温度68 10~10K ，核反应、恒星的等离子体是这类。低温等离子体是部分电离体， 463410~10,310~310e i T K T K ==??，电弧等离子体、燃烧等离子体是这种。冷等离子体是410,e i T K T >约等于室温的等离子体。 （2）电离度。强电离等离子体指电离度η>10-4的等离子体，弱电离等离子体η<10-4。η是电离度，0=n n n η+，n 是两种异电荷粒子中任何一种密度，0n 为中性粒子密度。粒子密度是表示单位体积中所含粒子的数目。（3）稠密等离子体和稀薄等离子体。具体区分度不详。

低温等离子体协同催化技术降解VOCs现状

1引言 雾霾中含有的一些物质在空气中会发生光化学反应，影响环境和人类健康［1-3］。研究表明，雾霾中主要物质为有机气溶胶类物质，而有机气溶胶的重要前驱物为挥发性有机物 （Volatile Organic Compounds 常用VOCs 表示），不仅会造成环境污染（会产生二次气溶胶和臭氧等） ，还会影响人类的生理机能和身体健康［4-5］。VOCs 的主要来源是工业源废气和交通尾气的排放［6］，世界卫生组织（WHO ，1989）将其定义为熔点低于室温，沸点在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称。其中，工业源排放的VOCs 按产 生来源主要可分为喷漆废气、塑料及塑胶废气、定型废气、化工有机废气和印刷废气；按其组分和特性不同一般可分为碳氢化合物、酯类化合物、含氮有机物、有机卤化物、有机硫化物。VOCs 通常具有毒性、刺激性、致癌性和特殊性气味，对人体的皮肤和黏膜等器官和人类身体健康造成危害。其中，苯系物是一类典型的VOCs ［7］， 因其具有较好的稳定性，且与大多数有机物互溶， 通常作为工业生产的有机溶剂。但苯系物其本身具有毒性，长期暴露于含有苯系物的空气中会影响身体健康。因此，采取有效措施减少含有苯系物的VOCs 的排放，并加强VOCs 的治理是未 摘要：VOCs 不仅直接对人体产生危害，而且在大气中参与光化学反应引发雾霾和其他污染天气。近年来，低温等离子体技术因其在室温下具有反应速率快、高效性受到广泛关注。介绍了低温等离子体的定义、分类、工作机理等方面，并着重阐述了几种影响低温等离子体降解VOCs 的因素。现阶段研究表明，反应器模块、电源参数、输送气体、臭氧浓度、湿度及污染物浓度等因素在低温等离子体技术及低温等离子体协同其他技术降解VOCs 时起到了关键性作用。 关键词：挥发性有机物；低温等离子体； 催化剂Abstract ：Volatile Organic Compounds （VOCs ）is not only directly harmful to human health ，but also involved in photochemical reactions in the atmosphere ，which causing smog and other polluted weather.Recently ，it has been found that low-temperature plasma technology has attracted widespread attention due to its rapid reaction rate and high efficiency at room temperature.In this paper ，introduces the definition ，classification ，working mechanism and other aspects of non-thermal plasma ，and focuses on several factors that affect non-thermal plasma degrada- tion of VOCs.Researches shown that factors such as reactor modules ，power supply parameters ，transport gas ，o-zone concentration ，humidity ，and contaminant concentration play a key role in non-thermal plasma technology and non-thermal plasma combined with other technologies for the degradation of VOCs.Key words ：volatile organic compounds ；non-thermal plasma ；catalysts 中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：1674-1021（2019）02- 0022-05 张硕梁旭于欣扬李家仁齐蕴博周伟沈欣军 （沈阳工业大学理学院， 辽宁沈阳110870）收稿日期：2018-11-16；修订日期：2019-02-21。作者简介：张硕，女，1993年生，硕士研究生在读，主要研究方向为等离子体技术在大气污染治理中的应用。 *通讯作者：沈欣军，男，1973年生，副教授，主要研究方向为等离子体技术在环境污染治理中的应用，E-mail ：11114027@https://www.360docs.net/doc/a013595192.html, 。 基金项目：辽宁省科学事业公益研究基金（GY-2017-0013）；沈阳市科技计划项目（17-231-1-19）。 *

低温等离子工作原理

低温等离子 1、高科技创新产品：“低温等离子体”技术是电子、化学、催化等综合作用下 的电化学过程，是一全新的技术创新领域。是依靠等离子体在瞬间产生的强大电场能量电离、裂解有害气体的化学键能，从而破坏废气分子结构，达到净化目的。 2、 3、2、高效废气净化：本设备能高效去除挥发性有机物（VOC）、无机物、硫 化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，以及各种恶臭味，除臭效率可达98%以上，对于长期弥漫、积累的恶臭、异味，24小时内即可祛除，并且具有强力杀灭空气中细菌、病毒等各种微生物能力，而且具有明显的防霉作用。 除臭效果超过国家颁布的恶臭污染物排放一级标准。 4、?? 5、3、无需添加任何物质：低温等离子体废气处理是一种干法净化过程，是一 种全新的净化过程，不需任何添加剂，不产生废水、废渣，不会导致二次污染。 6、?? 7、4、低温等离子适应性强：持久的净化功能，无须专人看管。可适应高浓度、 大气量、不同气态物质的净化处理，可在高温250℃,低温-50℃的环境内,净化区均可运转,特别是在潮湿,甚至空气。湿度饱和的环境下仍可正常运行，每天24小时连续工作，长期运行稳定可靠。 8、? 9、5、低耗节能：运行费用低廉、省电是“低温等离子体”专利核心技术之一, 处理1000M3/h臭气，耗电量仅0.25度。本设备无任何机械动作，自动化程度高,工艺简洁,操作简单,方便无需专人管理和日常维护，遇故障自动停机报警，只需作定期检查。 10、?? 11、6、低温等离子设备组合产品重量轻，体积小，可按场地要求立放、卧放， 可根据废气浓度、流量、成份进行串、并组合设计达到完全的废气净化。 12、?? 13、7、设备使用寿命长：本设备由不锈钢材，铜材、钼材、环氧树脂等材料 组成，抗氧化性强，对酸、碱气体、潮湿环境等具有良好的防腐性能。使用寿命长达15年以上。 14、?? 15、8、安全：“低温等离子体”设备内使用电压在36伏以下，安全可靠。 河南兴邦环保局指定合作单位，提供环评和检测等一站式服务 河南兴邦环保科技有限公司

等离子体诊断技术作业题及答案

“等离子体诊断技术”课程作业题 1.试述光谱分析法对激光等离子体诊断的特点以及能进行定量测试的物理量，并举例说明； 答：不同波段对分析仪器及所用的分析技术的要求不相同。而且各种类型的高温等离子体的参数范围变化很大，不同的参数范围和不同的诊断方法对光谱的分析也有不同的要求。在此着重介绍可见光区光谱分析，稍微介绍下红外和紫外以及X射线光谱。在可见光区，光谱分析基本上都是用棱镜光谱仪、衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪。光谱分析仪中最关键的元件是棱镜或衍射光栅等色散元件，它用以使不同波长的光在空间分离出来。 棱镜的分光原理是基于某些透光物质的色散作用，即某些透光介质对不同光波的光具有不同的折射率。棱镜光谱分析仪最大的优点是其没有光谱重叠问题。其显 著缺点是，在0.4m μ到1.0m μ，d n dλ 均下降约达一个数量级，使角色散率和分辨 率都随波长而有显著变化。棱镜光谱仪的工作光谱区，主要取决于棱镜及其它光学零件所用材料的光谱透射率。国产KCA-1型大型棱镜摄谱仪，光源出发的光通过三透镜系统照明狭缝，使得整个狭缝照明均匀，并使光线充满物镜，从而发挥仪器的最大分辨率。狭缝是光谱仪中十分精密的部件，其缝宽调节精度达微米量级，它的高度有光阑调节。 近代高级的光谱仪大多都采用光栅作为色散元件。从广义上讲，任何一种装置和结构，只要它能给入射光的振幅或相位、或者两者同时加以周期性的空间调制，都称为衍射光栅。它的分光作用是基于光的衍射和干涉现象。实际采用的光栅都不采用投射式，而采用反射式。由于振幅调制式光栅的大部分光强仍然都落在五色散的零级谱上，因而现代所有的光栅都采用相位调制式反射光栅。相位调制式反射光栅的主要优点是，可以选择一定形状的沟槽断面，是大部分的入射光集中于预定的方向上，这种光栅称为闪耀光栅。闪耀光栅在闪耀方向上，所集中地入射总光能可达80%~90%，这是闪耀光栅的最大优点。在光栅光谱仪中，不同波长的不同光谱级的光会发生重叠，这是其最严重的缺点之一。反射光栅除了上述的平面反射光栅外，还有一种所谓凹面反射光栅，它是在球面反射镜上沿弦刻画出等间隔且等宽的许多平行直刻痕二制成的。凹面光栅除了具有与平面光栅相同

直流辉光等离子体系列实验报告-复旦大学物理教学实验中心

直流辉光等离子体系列实验报告 陈金杰合作者张帆指导老师乐永康 （复旦大学物理系上海 200433） 摘要：利用直流辉光等离子体实验装置,获得等离子体。并研究直流低气压放电现象，测量等离子体伏安曲线，测定气体击穿电压验证帕邢定律，利用Langmuir单探针和Langmuir双探针测量等离子体的密度、温度和德拜长度等参数。并就相关现象进行讨论。 关键词：直流辉光等离子体气体放电伏安特性击穿Langmuir探针 引言：关于等离子体 等离子体（Plasma）是一种由大量正、负带电粒子和中性粒子组成的准中性气体，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”。等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯（Tonks）首次将“等离子体（plasma）”一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态。严格来说，等离子是具有高位能动能的气体团，等离子的总带电量仍是中性，借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子已不再被束缚于原子核，而成为高位能高动能的的自由电子。等离子体可通过放电、加热、光激励等方法产生,它有以下特点: [1] (1) 电子温度高于离子温度 由于电子和离子的质量差别悬殊,电子更容易从电场中获得能量,因此电子的平均动能远大于离子的平均动能,即电子和离子有各自独立的不同平衡温度。电子温度比离子温度高得多,而离子温度与等离子体中中性粒子温度一样。引入等离子体中的极板也可以保持较低的温度。等离子体高度电离，是电和热的良导体，具有比普通气体大几百倍的比热容。 (2) 具有丰富的活性粒子 通过与电子的非弹性碰撞,各种粒子得到活性激发。这些活性粒子具有不同能量,可在固体表面发生各种物理和化学效应。所以需要在很高温度下才能进行的化学反应在等离子体中很容易完成。 (3) 存在等离子体鞘层 在等离子体中引入负(或正) 电极,为屏蔽外电势对等离子体的影响,在电极周围形成正(或负) 电荷层,称为等离子体鞘层。以等离子体电位为零电位,则外加电压完全降落在这一鞘层上。进入这一鞘层的正离子受到加速,得到数值上相当于电势能的动能。调节外加负电压的数值,正

低温等离子体结合催化去除VOC_S的研究进展

低温等离子体结合催化去除VOC S的研究进展 姚伟卿 (华南理工大学环境科学与工程学院，广东广州 510006) [摘 要]等离子体技术因其工艺简单、处理流程短及适用范围广的优点被用于VOCs的去除，而近年来兴起的低温等离子体结合催化技术，能进一步的提高去除率、降低能耗、减少二次污染，为有效去除VOCs指引了一个新的发展方向[0]。文章综合概述了国内外近几年对此技术的作用机理、影响去除率的因素及尝试去除VOCs有机物的研究进展，最后对此技术进行了展望。 [关键词]低温等离子体；催化；VOCs [中图分类号]O643.3 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2008)11-0099-04 Research Development on Removal of VOC S by a Method of Non-thermal Plasma Conbined Catalysis Yao Weiqing (College of Environmental Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China) Abstract: The plasma technique is acceptable for the removal of VOCs with the advantage of simplicity, short process, and wide application. The method of non-thermal plasma conbined catalysis emerging in recent years can be used in enhancing the removal efficiency further, reducing energy consumption, and reducing the second pollution, directs oversee new of research direction on removal of VOCs. The latest research development of the mechanism, influencing factors and the removal of more VOCs native and abroad were systematically summarized in recent years in the paper. Finally, the development prospect of this method in the future was discussed. Keywords: non-thermal plasma；catalysis；VOCs 挥发性有机污染物(V olatile Organic Compounds，VOCs)来源广泛且多数具有极强的毒性[1]，所以如何经济、安全、有效的去除VOCs对环境保护和人体健康都具有重要意义。传统的处理VOCs的方法有燃烧法、吸附法、生物法及膜分离法等，但都不同程度的存在着能耗高﹑去除效果不理想及产生二次污染的问题。 等离子体技术从上世纪80年代就开始应用于环境治理[2-3]，并且随后在研究中发现低温等离子结合催化技术比传统的单一热催化和单一等离子体去除率更高[4]：低温等离子体(Non-Thermal Plasma，NTP)化学活性高，反应速度快[5]，对高、低浓度的有机物均有很好的去除效果。NTP中加入催化剂，可进一步降低能耗，同时不仅大大减少了单纯应用NTP技术造成的二次污染问题，还克服了单一采用催化法的去除效率不高、污染物浓度受限制的缺点，提高了CO2的选择性，使二 化工环保 [收稿日期]2008-05-06 [作者简介]姚伟卿(1982-)，女，河南新乡人，硕士研究生，主要研究方向为大气污染控制。

非热平衡等离子体-催化剂条件下甲醇的选择性反应

目录 目录 摘要 ............................................................................................................ I Abstract .................................................................................................... III 目录 .. (1) 1 绪论 (1) 1.1 甲醇 (1) 1.1.1 世界甲醇工业概况 (1) 1.1.2 中国甲醇工业现状及前景 (2) 1.1.3 甲醇下游产品发展趋势 (3) 1.2 等离子体 (4) 1.2.1 等离子体基本原理 (5) 1.2.2 等离子体实验室发生技术 (6) 1.2.3 等离子体的工业应用 (6) 1.3 等离子体转化甲醇研究进展 (13) 1.3.1 等离子体转化甲醇制氢 (13) 1.3.2 等离子体转化甲醇的其它研究 (14) 1.4 选题目的及意义 (15) 1.5 课题研究主要内容 (16) 1.6 论文结构安排 (16) 2 实验装置与实验方法的建立及催化剂的制备 (17) 2.1 化学试剂与实验设备 (17) 2.2 反应器与实验设计 (18) 1

目录 2.2.1 实验反应器及其电场分析 (18) 2.2.2 实验流程 (25) 2.3 产物的分析测定 (26) 2.3.1 定性分析方法的建立 (26) 2.3.2 定量分析方法的建立 (31) 2.4 催化剂的制备与表征 (34) 2.4.1 催化剂的热分析 (34) 2.4.2 催化剂的制备 (35) 2.4.3 催化剂的表征 (36) 2.5 本章小结 (38) 3 板式反应器等离子体-催化剂条件下的反应结果与讨论 (40) 3.1 放电间隙对反应的影响 (41) 3.2 输入功率对反应的影响 (42) 3.3 氩气流量对反应的影响 (43) 3.4 储瓶温度对反应的影响 (44) 3.5 反应器温度对反应的影响 (45) 3.6 催化剂种类对反应的影响 (46) 3.7 催化剂活性组分含量对反应的影响 (47) 3.8 催化剂用量对反应的影响 (49) 3.9 放电时间对反应的影响 (50) 3.10 物料配比对反应的影响 (51) 3.11 本章小结 (52) 4 管式反应器等离子体-催化剂条件下的反应结果与讨论 (54) 4.1 输入功率对反应的影响 (54) 2

知识点非平衡态热力学部分

非平衡态热力学部分- -复习要点 平衡态热力学（经典热力学）是以研究平衡状态和可逆过程为基本内容的，它将过程进展时间扩展到无穷。同时，将物理空间限制在一个可视为平衡态的区域。平衡态热力学早巳有成熟的理沦，它对物理、化学和自然科学的其他领域产生过并继续产生重要的影响。主要限于描述处于平衡态和经受可逆过程的体系，因此它主要适用于研究孤立体系或封闭体系。 这种严格的假定和前提限制了平衡态热力学可应用的范围。因为一切实际过程都是偏离这种假定的，在某些情况下，这种偏离将大到使平衡态热力学理论对之无能为力。实际工艺生产和工作中所面对的体系通常都是存在不可逆过程的。严格的平衡态和可逆过程往往只是一种理想状态。 经典热力学研究的对象是平衡态，面对许多自然现象和社会现象的非平衡态，它显得有些不足，所以对非平衡态热力学的研究就尤为重要。 平衡热力学认为不可能实现的事，非平衡热力学则可能是完全可以实现的。 平衡热力学认为：在低压下不可能实现由石墨到金刚石的转变。平衡热力学认为：在低压下不可能实现由石墨到金刚石的转变。 低压条件下石墨是稳定相，而金刚石是亚稳相；平衡的低压条件下实现由石墨到金刚石的转变是不可能的。这一结论只适用于平衡条

件或趋于平衡的条件。 △G g→d ＝△H g→d －T △S g→d ＝2901J.mol 以往曾经把经典热力学这一结论说成是热力学的结论，从而阻碍了低压人造金刚石工作的正常发展长达十多年之久。 非平衡热力学: 在非平衡的低压条件下，由石墨转变生成金刚石是完全可能的。 激活低压气相制备金刚石法： 热丝法(HFCVD)、微波等离子体法(MPCVD)、射频等离子体CVD 法(RFCVD)、化学气相传输法、激光诱导CVD 法等 重要特点: 在金刚石薄膜的制备过程中必须有外界能量的不断激励以激活反应源物质。 低气压法制造金刚石是应用化学反应耦合改变化学反应方向的成功实例。根据热力学计算，如果不用催化剂，在15GPa 的压力和3000K 以上的温度，石墨才能转变为金刚石。然而在1976年前苏联科学家Dergagin ，Spitsyn 和Fedoseev 等采用向反应体系中引入氢气，使氢气在高温区分解为氢原子，在生长金刚石薄膜的衬底较低温度区氢原子再结合为氢分子。从而使碳原子生长成金刚石而非石墨。 产生热丝法激活低压金刚石气相生长 在激活低压封闭体系中从石墨

低温等离子体技术在有机净化废气中的应用与进展

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。

中科院力学所——便携式大气压空气冷等离子体发生器

中科院力学所——便携式大气压空气冷等离子体发生器 中国科学院力学研究所应用等离子体力学课题组隶属于高温气体动力学国家重点实验室。课题组已有近五十年历史。多年来积累了直流等离子体射流产生技术、高频热等离子体射流、大气压非平衡等离子体、交流等离子体射流产生技术，以及多弧离子镀、中频对靶磁控溅射、射频感应等离子体镀膜等技术。在等离子体状态控制和参数诊断方面有长期的工作经验和知识积累。在等离子体材料工艺应用方面开展了大量的低气压/大气压等离子体喷涂、金属表面改性、熔敷、熔凝、镀膜等研究。近年来课题组的主要研究方向集中在等离子体流动稳定性、先进空间电推进、空天高焓流动地面模拟、大气压空气冷等离子体发生器设计等领域。 便携式等离子体发生器 技术介绍及特点 等离子体是物质除固态、液态和气态之外的第四态，按照温度的不同，可以分为高温等离子体和低温等离子体，低温等离子体又分为热等离子体和冷等离子体；按照粒子温度分布的不同可以分为热平衡

等离子体和非热平衡等离子体。大气压冷等离子体以其温度低、无需复杂昂贵真空系统以及活性物质丰富等特征，近年来广泛应用于皮肤治疗、口腔医学、食品工程、材料改性、纳米合成和环境工程等领域，其主要活性物质包括活性氧和活性氮基团、激发态和亚稳态粒子、电场、带电粒子、紫外线及热量等。近些年来，人们根据应用需求的不同，广泛设计了丰富多样的大气压冷等离子体射流发生器。这些射流发生器主要以昂贵的稀有气体作为激发气源，同时等离子体工作离不开体积庞大的气源和电源设备。如何借助自然界条件，充分发挥空气优势，实现大气压空气冷等离子体射流的应用值得我们探讨。我们设计了一款便携式空气冷等离子体发生器，摆脱传统大体积的电源和气源设备，既可以在空气种激发，也可以在水下激发。该便携式空气等离子体射流发生器设计使得大气压冷等离子体从实验室迈向市场走近人类生活成为可能。 应用领域 杀菌消毒：伤口愈合、口腔治疗、医用工具消毒、家居卫生、水果保鲜；

等离子体

等离子体(plasma) 1.定义 等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。 等离子体——物质的第四态 等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯（Tonks）首次将“等离子体”（plasma）一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态。 等离子体可分为两种：高温和低温等离子体。等离子体温度分别用电子温度和离子温度表示，两者相等称为高温等离子体；不相等则称低温等离子体。低温等离子体广泛运用于多种生产领域。例如：等离子电视，婴儿尿布表面防水涂层，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在电脑芯片中的时刻运用，让网络时代成为现实。 等离子体发生器 高温等离子体只有在温度足够高时发生的。恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99%。低温等离

等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体 物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和 工艺。 等离子体造就的宇宙和自然奇观: 星云太阳表面 极光闪电 利用等离子体的化学活性：等离子体化学活性很高，能够在温和的条件下使很多活化能较高的反应顺利进行。最重要的反应是含卤素的等离子体对于硅的刻蚀，这是制备各种微电子器件的关键步骤。等离子体还广泛应用于各种薄膜的沉积，包括硅、金刚石、各种氮化物、碳化物以及金属。在污染物降解、杀菌、合成气重整、聚合反应等领域等离子体化学都有独特的优势。 由等离子体增强化学气相沉积制备的用于太阳能电池的非晶硅薄膜

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

多功能等离子体协同催化放电设备的制作方法

图片简介: 本技术涉及一种多功能等离子体协同催化放电装置，属于等离子体领域。主要技术方案如下：一种多功能等离子体协同催化放电装置，包括异型介质体、多孔管状催化物和电极；所述的异型介质体包括同轴拼接的介质管Ⅰ、介质管Ⅱ、介质管Ⅲ和介质管Ⅳ，所述的介质管Ⅰ、介质管Ⅱ为中空柱型介质管，且介质管Ⅱ上表面设有高压电极接出孔洞，所述的介质管Ⅲ的内壁、外壁均带有螺旋槽道且呈对应关系；本技术介质管Ⅲ的内壁、外壁均带有螺旋槽道改变了气体流动方向，提高了尾端气流混合效率，增加了放电面积，提高了放电能量利用率；且可同时通入相同或不同电离度的工作气体，形成集中区域处理和扩散区域处理两种模式。 技术要求 1.一种多功能等离子体协同催化放电装置，其特征在于，包括异型介质体、多孔管状催化物(11)和电极；

所述的异型介质体包括同轴拼接的介质管Ⅰ(2)、介质管Ⅱ(4)、介质管Ⅲ(7)和介质管 Ⅳ(10)，所述的介质管Ⅰ(2)、介质管Ⅱ(4)为中空柱型介质管，所述的介质管Ⅲ(7)的内壁、外壁均带有螺旋槽道，所述的介质管Ⅲ(7)外壁与介质管Ⅰ(2)贴合，所述的介质管 Ⅱ(4)位于介质管Ⅲ(7)的螺旋槽道的中心，所述的介质管Ⅱ(4)与介质管Ⅰ(2)上部封口端贴合，所述介质管Ⅳ(10)一端封闭； 所述的介质管Ⅰ(2)上部设有进气孔Ⅰ(3)、电极引线孔Ⅰ(6)，所述的介质管Ⅱ(4)上部设有进气孔Ⅱ(5)、电极引线孔Ⅱ(1)； 所述的多孔管状催化物(11)位于介质管Ⅲ(7)和介质管Ⅳ(10)之间，所述多孔管状催化物(11)中心孔径与介质管Ⅳ(10)的外径相同；所述多孔管状催化物(11)的底部与介质管 Ⅰ(2)、介质管Ⅲ(7)、介质管Ⅳ(10)底部齐平； 所述的电极包括电极Ⅰ(12)、电极Ⅱ(13)、电极Ⅲ(14)，所述的电极Ⅰ(12)铺设在螺旋状高压电极槽道(8)槽壁上，所述的电极Ⅱ(13)铺设在螺旋状地电极槽道(9)槽壁上，所述的电极Ⅲ(14)插入介质管Ⅳ(10)至其封闭端，所述的电极Ⅰ(12)从电极引线孔Ⅰ(6)引出连接高压，所述的电极Ⅱ(13)从电极引线孔Ⅱ(1)引出连接大地，所述的电极Ⅲ(14)透过介质管 Ⅱ(4)顶部通孔连接高压；所述的电极Ⅰ(12)、电极Ⅱ(13)呈对角线分布； 所述的电极Ⅰ(12)、电极Ⅱ(13)由金属薄片制成，所述的电极Ⅲ(14)为金属棒；所述异型介质体是由石英、陶瓷制成；所述多孔管状催化物(11)是由TiO2、Ag制成。 2.如权利要求1所述的多功能等离子体协同催化放电装置，其特征在于，所述电极Ⅲ(14)由金属铜、银、铝制成。 3.如权利要求1所述的多功能等离子体协同催化放电装置，其特征在于，所述的进气孔 Ⅰ(3)与电极引线孔Ⅰ(6)对称分布，所述的进气孔Ⅱ(5)与电极引线孔Ⅱ(1)对称分布。 技术说明书 一种多功能等离子体协同催化放电装置 技术领域

等离子体扫盲

For personal use only in study and research; not for commercial use 什么是等离子体? 等离子体又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间，空间物理，地球物理等科学的进一步发展提新的技术和工艺。 看似“神秘”的等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在恒星（例如太阳）、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99％。现在人们已经掌握利用电场和磁场产生来控制等离子体。例如焊工们用高温等离子体焊接金属。 等离子体可分为两种：高温和低温等离子体。现在低温等离子体广泛运用于多种生产领域。例如：等离子电视，婴儿尿布表面防水涂层，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在电脑芯片中的蚀刻运用，让网络时代成为现实。 高温等离子体

高温等离子体只有在温度足够高时发生的。太阳和恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99％。低温等离子体是在常温下发生的等离子体（虽然电子的温度很高）。低温等离子体体可以被用于氧化、变性等表面处理或者在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理。 等离子体是物质的第四态，即电离了的“气体”，它呈现出高度激发的不稳定态，其中包括离子(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。其实，人们对等离子体现象并不生疏。在自然界里，炽热烁烁的火焰、光辉夺目的闪电、以及绚烂壮丽的极光等都是等离子体作用的结果。对于整个宇宙来讲，几乎99．9％以上的物质都是以等离子体态存在的，如恒星和行星际空间等都是由等离子体组成的。用人工方法，如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生等离子体。分子或原子的内部结构主要由电子和原子核组成。在通常情况下，即上述物质前三种形态，电子与核之间的关系比较固定，即电子以不同的能级存在于核场的周围，其势能或动能不大。 由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合组成，整体呈中性的物质状态． 普通气体温度升高时，气体粒子的热运动加剧，使粒子之间发生强烈碰撞，大量