强电场电离产生羟基自由基-黄宇-S1409024
强电场电离产生羟基自由基 黄宇 S1409024
:26-33.
[6]自敏冬,张芝涛,白希尧等.轻基游离基杀死压载水中微生物研究[J]. 海洋
与湖沼,2003,23(5):484-490.
[7] 肖文德,吴志泉编著.二氧化硫脱除与回收[M]. 北京:化学T业出版社,2001
这些电子崩头部中的电子被吸收到 正离子群中,从而形成等离子体。
等离子体头部的电场较强生成许多 小电子崩,与此同时,等离子体区域也不 断向阴极伸展一根细等离子体柱(流注) 贯通阳极和阴极,产生了放电电流在电 极间的流动,大量等离子体流注的同时 产生便形成了强电离放电。
2、强弱电场电离的区分
现有的产生非平衡等离子体的常压(≥ 0.1Mpa)电离放电方式有直流高电压电 晕放电、脉冲高电压电晕放电和介质阻挡放电三种,均属于弱电离放电。
2.含水率（SO2的原始浓度为800×10-6(v/v),含氧量为20.8% (v/v)，激励 电压2.4KV
3.含氧量（SO2的原始浓度为1000×10-6(v/v),含水率为3.6% (v/v)， 激励电压2.4KV)
4.反应时间（SO2的原始浓度为1000×10-6(v/v),含氧量为20.8% (v/v)， 激励电压2.4KV）
[8]朱爱民,张秀玲,宫为民,代斌,脉冲电晕等离子体作用下甲烷偶联反应的研
究Ⅱ.反应添加气的影响,应用化学,1999,16(4):70-73.
[9]毛本将,王保健,姜一鸣等,等离子体烟气脱硫脱硝工业试验装置,电力环境
保护,2000,16(3):5-7.
[10]白希尧,张芝涛,白敏药,气体放电非平衡等离子体化学脱硫脱硝理论基础
研究,工业安全与防尘,2000,9:14-17.
基于羟基自由基(ho·)和硫酸根自由基(so4·-)的高级氧化技术的研究
基于羟基自由基(ho·)和硫酸根自由基(so4·-)的高级氧化技术的研究摘要近几十年中,高级氧化技术具有反应速度快、处理效率高、适用范围广、无二次污染等优点,常被广泛用于去除水体中的新兴有机污染物。
但水体中含有溴离子时,基于臭氧或过硫酸盐氧化过程会产生具有致癌作用的溴酸盐。
文中阐述了臭氧氧化、臭氧/H2O2、催化臭氧氧化、UV/臭氧、UV/TiO2、过硫酸盐法等基于羟基自由基(·OH)或硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化技术在产生与控制溴酸盐方面的作用机理及应用现状,提出了高级氧化过程中控制溴酸盐生成这一领域未来的研究方向及需要解决的问题。
研究亮点1、综述了基于羟基自由基(·OH)或硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化技术在产生与控制溴酸盐方面的作用机理及应用现状；2、提出高级氧化过程中控制溴酸盐生成这一领域未来的研究方向；3、提出高级氧化过程中控制溴酸盐生成需要解决的问题。
传统水处理工艺主要以除浊杀菌为主，对近年来水体中的一些微污染物如药品、个人护理产品(PPCPs)和内分泌干扰物(EDCs)等去除能力有限，如何有效去除难降解有机物已经成为水处理的热点问题。
而高级氧化技术(AOPs)为解决传统工艺处理效果不佳的问题提供了新的方法，其定义由Glaze等首先提出，即以反应中产生的羟基自由基(·OH)为主要氧化剂，氧化分解和矿化水中有机污染物的方法。
目前，研究较多的AOPs主要有Fenton氧化法、臭氧类氧化法、过硫酸盐法、光催化氧化法、超声氧化法等。
AOPs虽然可以有效降解有机污染物，但氧化过程中产生的副产物限制了其应用。
其中，溴酸盐引起了强烈关注，《饮用水水质准则》第4版和美国环保署的《安全饮用水法》将其列为2B级的潜在致癌物，在饮用水中最高允许含量为10μg/L。
研究还发现溴酸盐和有机卤代消毒副产物之间的协同作用增加了含溴水的毒性。
强电离放电羟基自由基降解有机废气VOCs实验研究
强电离放电羟基自由基降解有机废气VOCs 实验研究作者：朱颖依成武刘莎莎王慧娟李珏来源：《科教导刊·电子版》2017年第13期摘要低温等离子体法（NTP）被认为是目前降解挥发性有机气体（VOCs）很有前途的方法。
本文以乙酸乙酯、异丙醇为目标污染物，采用强电离放电低温等离子体技术，分析了电压、频率以及气体初始浓度等对有机气体的降解效率影响规律。
实验结果表明，电压在4.5kV、频率为5.71kHz时，初始浓度为1500mg/m3的乙酸乙酯降解率可达85%，初始浓度为2400mg/m3的异丙醇降解率可达87%，从而表明强电离放电产生高浓度OH·可有效无害化降解VOCs。
关键词低温等离子体 VOCs 强电离放电羟基自由基降解中图分类号：X505 文献标识码：A世界卫生组织（WHO）对挥发性有机物的定义为：熔点低于室温、沸点小于260℃，常温下饱和蒸气压大于70.91Pa、并以气态形式存在于空气中的一类化合物的总称。
VOCs具有种类多、分布广、毒性大、浓度低等特点。
目前已鉴定出的有300 多种，最常见的有苯、乙酸乙酯、丙二醇、甲苯、甲醛等。
随着工业发展和人们生活水平提高，石油化工、污水及垃圾处理、油漆喷涂等行业及生活中汽车发动机尾气都是VOCs的主要来源，且排放量日益增加。
因此，近年来有机废气的治理技术得到了大量的研究，在传统技术不断发展的基础上，深入研究低温等离子体法等新兴技术。
本文简单总结了已有的VOCs治理技术，以异丙醇、乙酸乙酯为实验对象，分析强电离放电实验过程与结果，并对VOCs治理技术发展进行了展望。
1传统技术常见的VOCs处理技术可以分为回收类技术和销毁类技术两大类。
回收类技术主要有吸附法、吸收法、生物膜分离法以及冷凝法；销毁技术主要包括燃烧法、生物处理法和低温等离子体法。
吸附技术是利用具有大比表面积的多孔状结构吸附剂对污染物进行吸附，利用固体表面的分子吸收力与化学键力将污染物浓缩吸附在固体表面上，达到气相分离的效果。
强电场电离产生羟基自由基ppt课件
H2O+ → H++OH·
在强电场中,H2O分子也发生如下附着反应: e+H2O → e-aq
强电场激发、电离H2O分子时,每注入100eV的能量时,将产生2.80左右个
OH· 自由基和2.75左右e-aq
4、强电场产生羟基自由基的应用
4.1强电场电离脱硫实验
分别考察激励电压、含水率、含氧量、反应时间、H2O与O2比值对脱硫率影响 1.激励电压（SO2的原始浓度为800×10-6(v/v),含氧量为20.8% (v/v)）
3.2H2O离解、电离生成轻基自由基的等离子体反应过程
当强电场中电子的平均能量达到12.5eV时等产生OH· 自由基的过程如下：
2H2O+e → H2O++H2O*+2e 激发态H2O,分子发生离解反应:
H2O* → H · +OH·
H2O+发生如下离解电离反应: H2O++H2O → H3O++OH·
由于羟基溶液具有强烈的氧化脱色作用，只是铜绿微囊藻光合色素脱 色，无法继续进行光和作用，即使在适宜生长的环境也会很快的死去。叶绿 素a易受羟基攻击，这是因为它是由单、双键交替不饱和结构组成，羟基能使 其发生氧化、断裂、变构和分解等生化反应。
参考文献：
[1]胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用[M].北京:中国石化出版社,2002. [2]叶向群.绿色设计与绿色化学设计[J].环境污染与防,2002.6,24(3):190191. [3]马振国.等离子体工业的崛起与发展[J],科技导报(北京),1995,(2):1417. [4]自希尧,张芝涛,白敏冬.高气压强电离放电等离子体学科的形成及应用展 望[J].自然杂志,2000,22(3):156-161. [5]白希尧,白敏冬,周晓见.轻基药剂治理赤潮研究[J].自然杂志,2002,24(1) :26-33. [6]自敏冬,张芝涛,白希尧等.轻基游离基杀死压载水中微生物研究[J].海洋 与湖沼,2003,23(5):484-490. [7]肖文德,吴志泉编著.二氧化硫脱除与回收[M].北京:化学T业出版社,2001 [8]朱爱民,张秀玲,宫为民,代斌,脉冲电晕等离子体作用下甲烷偶联反应的研 究Ⅱ.反应添加气的影响,应用化学,1999,16(4):70-73. [9]毛本将,王保健,姜一鸣等,等离子体烟气脱硫脱硝工业试验装置,电力环境 保护,2000,16(3):5-7. [10]白希尧,张芝涛,白敏药,气体放电非平衡等离子体化学脱硫脱硝理论基础 研究,工业安全与防尘,2000,9:14-17.
光催化过程中羟基自由基的产生与效能
光催化过程中羟基自由基的产生与效能光催化是一种利用光能来驱动催化反应的技术，广泛应用于环境治理、能源转换、有机合成等领域。
其中，光催化过程中羟基自由基的产生和效能是关键因素之一光催化过程中，光能被吸收并转化为激发态的电子，进而形成激发态的物质。
光能的吸收和电子激发的程度取决于催化剂的能带结构和光吸收剂的光敏化性能。
当光敏化剂吸收光能后，电子会从价带跃迁到导带，形成激发态电子。
这些激发态电子与催化剂表面的氧分子发生反应，形成羟基自由基。
羟基自由基(OH·)在光催化过程中起着重要的作用。
它是一种极其活性的自由基，具有很强的氧化能力和高的还原能力。
正是由于羟基自由基的高活性，它能够与污染物中的有机物质发生反应，将有机物氧化分解为无害的物质。
另外，羟基自由基还能与氧分子反应，生成过氧自由基(·O2-)等其他活性氧自由基，从而进一步促进有机物的分解和氧化。
1.光敏化剂的选择：光敏化剂的选取会直接影响光吸收剂的光敏化性能，进而影响激发态电子的产生。
通常选择具有较高的光敏化效率和光稳定性的催化剂，以提高羟基自由基的产生效率。
2.光照强度和波长：光照强度和波长对光催化反应的效率有着直接的影响。
光照强度越高，激发态电子的产生速率越快，从而促进羟基自由基的形成。
而光照波长则决定了光敏化剂能否吸收光能，因此选择合适的光照波长也是提高羟基自由基生成效能的关键。
3.催化剂的表面活性：催化剂的表面活性是影响光催化效能的关键因素之一、表面具有较高活性的催化剂能够更有效地捕获激发态电子，并与氧分子发生反应，从而增强羟基自由基的产生。
4.反应条件：反应条件如温度、气氛等也会对光催化过程的效果产生影响。
适当的温度和气氛条件有助于提高羟基自由基的产生效率。
综上所述，光催化过程中羟基自由基的产生与效能是光催化反应中关键的环节。
选择合适的光敏化剂、光照强度和波长、催化剂表面活性以及优化反应条件都能够提高羟基自由基的产生效率。
基于强电离放电技术制备羟基自由基的船舶压载水处理系统设计_陈操
CHEN Cao1, MENG Xiangying1, BAI Mindong1,2, SUN Jian1, MENG Fanpeng1
为此，本文介绍了一种新型的压载水处理技术 —羟基自由基(•OH)处理技术，这种技术基于高级氧 化技术(AOT)[13]，通过诱导产生大量羟基自由基， 并引起一系列的连锁链反应的过程。本方法是通过
利用羟基自由基诱发一系列自由基链反应，攻击水 中污染物和微生物，使之降解、矿化，并最终降解 为 CO2、H2O 和其他无害物质。这一技术的出现为 船舶压载水绿色、无污染的处理提供了新的解决 途径。
———————
基金资助项目：国家高技术研究发展计划(863 计划) (2012AA062609)；国际科技合作项目(2010DFA61470)；国家杰出青年科学基金(61025001)。 Project supported by National High-tech Research and Development Program of China (863 Program) (2012AA062609), International Science and Technology Cooperation Project of China (2010DFA61470), National Science Foundation for Distinguished Young Scholars of China (61025001).
(1. Institute of Environmental Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 16026, China; 2. College of Environment and Ecology, Xiamen University, Xiamen 361005, China)
羟基自由基的产生与测定
-
但在制浆化学领域 , 目前有关羟基自由基的研 究还很少 ,特别在国内还未见报道 。由于自由基非 常活泼 ,存在的寿命非常短 ,一经产生就会马上与邻 近的化学结构发生反应 , 因而给有关的测定与研究 造成一定的难度 。根据查阅的有关文献 , 以下介绍
H2 O2 + M n + H2 O2 + M HOO
-
H2 O2 → 2 ・
( 当漂白温度达 130 ℃ 时迅速发生) 近年来已得到研究和应用的压力高温过氧化氢 漂白就是在适当的高温条件下 ( 当温度接近和超过
100 ℃ 时 , 需 在 压 力 条 件 下 避 免 漂 液 沸 腾) 利 用 HOO - 与 HO・ 等自由基的协同作用 , 大幅度提高漂
《造纸科学与技术》 2003 年 第 22 卷 第 6 期
COOH OH + HO・
COO H OH + HO OH
COO H OH +
COO H OH
( 水杨酸) (2 ,3 - 二羟基苯甲酸 ,49 %) (2 ,5 - 二羟基苯甲酸 ,40 %) (11 %) 产物中的 2 ,3 - 二羟基苯甲酸和 2 ,5 - 二羟基苯甲酸 的铈离子 ( Ce3 + ) 在稀硫酸介质中能产生特征荧光 , 可用 HPL C 进行分离与测定 。李立平等利用这一原 理测定 Fenton 反应产生的 HO・ ,结果表明 HPL C 谱 图中由 2 ,3 - 二羟基苯甲酸和 2 ,5 - 二羟基苯甲酸出 现的两个峰面积与 Fe2 + 和 H2 O2 浓度之间存在线性 其最 大 激 发 波 长 和 发 射 波 长 分 别 为 280nm 和
用双极膜电解池产生羟基自由基(·oh)处理含苯酚废水和含甲醛废水的原理
用双极膜电解池产生羟基自由基(·oh)处理含苯酚废水和含甲醛废水的原理双极膜电解池是一种用于处理废水的技术，它可以有效地去除含有苯酚和甲醛的废水中的有害物质。
本文将介绍双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理这两种废水的原理。
1. 双极膜电解池的基本原理双极膜电解池是一种通过膜的电离选择性来实现电解过程的装置。
该装置由正负两极膜、电极和电解槽组成。
正负两极膜分别具有阴离子选择透过性和阳离子选择透过性，并能阻隔电解槽内的氧气和氢气的混合。
通过施加电流，电子向阳极流动，形成氧化电流。
同时，离子经过膜的选择性透过效应，分别移动到阳极和阴极一侧。
2. 废水中所含的苯酚和甲醛的处理原理在双极膜电解池中，含有苯酚和甲醛的废水经过阳极和阴极两极膜的选择性透过，阳极处的膜能将苯酚氧化生成羟基自由基(·OH)，阴极处的膜则将甲醛还原为无害物质。
这样，废水中的有害物质得以有效去除。
3. 操作参数的优化在实际应用中，为了提高处理效率，需要优化双极膜电解池的操作参数。
首先，电流密度的选择对于羟基自由基的产生非常重要，过高的电流密度会导致能量消耗过大，而过低的电流密度则会影响处理效果。
其次，pH值的控制可以调节羟基自由基的活性，较高的pH值有利于产生更多的羟基自由基。
此外，废水中的溶解氧也会影响羟基自由基的产生效果，添加适量氧气可以提高处理效率。
4. 废水处理效果的评价为了评价双极膜电解池处理废水的效果，可以采用各种物理化学指标进行监测。
例如，可以通过测定废水中苯酚和甲醛的浓度变化来评估处理效果。
此外，还可以对废水中的COD（化学需氧量）和TOC（总有机碳）进行监测，从而评价废水的净化程度。
总结起来，双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含苯酚废水和含甲醛废水的原理是通过阳极处的膜氧化苯酚为羟基自由基(·OH)，阴极处的膜还原甲醛为无害物质。
优化操作参数，监测处理效果指标能够提高废水的处理效率和净化程度。
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3.2H2O离解、电离生成轻基自由基的等离子体反应过程
当强电场中电子的平均能量达到12.5eV时等产生OH· 自由基的过程如下：
2H2O+e → H2O++H2O*+2e 激发态H2O,分子发生离解反应:
H2O* → H · +OH·
H2O+发生如下离解电离反应: H2O++H2O → H3O++OH·
H2O+ → H++OH·
在强电场中,H2O分子也发生如下附着反应: e+H2O → e-aq
强电场激发、电离H2O分子时,每注入100eV的能量时,将产生2.80左右个
OH· 自由基和2.75左右e-aq
4、强电场产生羟基自由基的应用
4.1强电场电离脱硫实验
分别考察激励电压、含水率、含氧量、反应时间、H2O与O2比值对脱硫率影响 1.激励电压（SO2的原始浓度为800×10-6(v/v),含氧量为20.8% (v/v)）
在电场的作用下,O2+与H2O分子形成水合离子[O2+(H2O)]其反应式为： O2++H2O+M →O2+(H2O)+M 产生羟基自由基的主要途径是水合离子分解，其反应式如下： O2+(H2O)+ H2O → H3O++O2+OH· O2+(H2O)+H2O → H3O+(OH)+O2 H3O+(OH)+H2O → H3O++H2O+OH · 采用强电场电离O2方法产生OH· 自由基时,每加入100eV的能量时,它最终能产生 2.46左右个OH· 自由基.
[11]白希尧,张芝涛,白敏冬等,高气压强电离放电等离子体学科的形成及应用 展望,自然杂志,2000,22(3):156-160. [12]张芝涛,鲜于泽,白敏冬等,强电离放电研究,东北大学学报2002,23(5) :507一510. [13]朱晓峰,高洪辉,白敏冬等,电参数对强电离放电烟气脱硫效率的影响[J]军 械工程学院学报,2006,18:170-173. [14]白敏冬，张之涛，白希尧．海洋生物入侵性传播及绿色防治[M]．北京： 科学出版社，2005． [15]杨波,白敏冬,毛程奇,李静,薛晓红.经基自由基杀灭压载水搭乘生物的中 试实验闭.北京理工大学学报,2005,25(增刊):226-229.(EI收录).
3、强电场电离放电产生OH·过程与机理
3.1 O2离解、电离生成轻基自由基的等离子体反应过程 在强电离放电中,放电电场中被加速的电子具有的平均能量大于10eV,当电子能量达 到12.5eV后,与O2分子反应产生OH· 的等离子体反应过程如下: O2分子发生电离、离解电离反应：
O2+e→O2++2e O2+e → O++O+2e
强电场产生羟基自由基及其应用
黄宇 S1409024
1.强电场放电流注理论
以阴极附近的偶然电子作为种子， 在外部电场E0的作用下不断产生电离， 倍增由此形成的电子崩向阳极一侧推进 一旦电子崩的前端接触到阳极,电子就 会被吸收而只剩下离子。 当这些正空间电荷产生的电场Er。 增大到与外部电场E相当时(Er≥E0) 就会出现许多以光电离生成的电子为种 子的小电子崩。 这些电子崩头部中的电子被吸收到 正离子群中,从而形成等离子体。 等离子体头部的电场较强生成许多 小电子崩,与此同时,等离子体区域也不 断向阴极伸展一根细等离子体柱(流注) 贯通阳极和阴极,产生了放电电流在电 极间的流动,大量等离子体流注的同时 产生便形成了强电离放电。
1.5t／h高藻饮用水羟基自由基应急处理试验
考察了羟基比值浓度和初始藻浓度对铜绿微囊藻降解率的影响，为今后 羟基等自由基应急处理饮用水中铜绿微囊藻提供依据。 （1) 实验前，加入培养好的铜绿微囊藻，使自来水中铜绿微囊藻数量达 到104个/ml数量级以上。 （2）分别在处理Omin，0.5min，lmin，1.5min，3min，5min，7min， l0min，13min，15min，20min的时候在取样口取样测量藻液的光密度、叶绿 素a，计算灭藻率。
由于羟基溶液具有强烈的氧化脱色作用，只是铜绿微囊藻光合色素脱 色，无法继续进行光和作用，即使在适宜生长的环境也会很快的死去。叶绿 素a易受羟基攻击，这是因为它是由单、双键交替不饱和结构组成，羟基能使 其发生氧化、断裂、变构和分解等生化反应。
பைடு நூலகம்
参考文献：
[1]胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用[M].北京:中国石化出版社,2002. [2]叶向群.绿色设计与绿色化学设计[J].环境污染与防,2002.6,24(3):190191. [3]马振国.等离子体工业的崛起与发展[J],科技导报(北京),1995,(2):1417. [4]自希尧,张芝涛,白敏冬.高气压强电离放电等离子体学科的形成及应用展 望[J].自然杂志,2000,22(3):156-161. [5]白希尧,白敏冬,周晓见.轻基药剂治理赤潮研究[J].自然杂志,2002,24(1) :26-33. [6]自敏冬,张芝涛,白希尧等.轻基游离基杀死压载水中微生物研究[J].海洋 与湖沼,2003,23(5):484-490. [7]肖文德,吴志泉编著.二氧化硫脱除与回收[M].北京:化学T业出版社,2001 [8]朱爱民,张秀玲,宫为民,代斌,脉冲电晕等离子体作用下甲烷偶联反应的研 究Ⅱ.反应添加气的影响,应用化学,1999,16(4):70-73. [9]毛本将,王保健,姜一鸣等,等离子体烟气脱硫脱硝工业试验装置,电力环境 保护,2000,16(3):5-7. [10]白希尧,张芝涛,白敏药,气体放电非平衡等离子体化学脱硫脱硝理论基础 研究,工业安全与防尘,2000,9:14-17.
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2、强弱电场电离的区分
现有的产生非平衡等离子体的常压(≥ 0.1Mpa)电离放电方式有直流高电压电 晕放电、脉冲高电压电晕放电和介质阻挡放电三种,均属于弱电离放电。
2.1强电场电离的主要参数
强弱电离放电区是以ne/n为10-4、ne为1015/cm3、Te为10ev作为划分参 数通常用折合电场强度E/n(单位为Td ,E为放电电场强度,n为气体浓度 ,Td=1017vcm2)来表征其电离强度、电子从电场中取得能量大小。
2.含水率（SO2的原始浓度为800×10-6(v/v),含氧量为20.8% (v/v)，激励 电压2.4KV
3.含氧量（SO2的原始浓度为1000×10-6(v/v),含水率为3.6% (v/v)， 激励电压2.4KV) 4.反应时间（SO2的原始浓度为1000×10-6(v/v),含氧量为20.8% (v/v)， 激励电压2.4KV）