火花放电制备一氧化氮
脉冲电弧放电合成一氧化氮的等离子体温度控制实验研究
华中科技大学硕士学位论文脉冲电弧放电合成一氧化氮的等离子体温度控制实验研究姓名：陈卫鹏申请学位级别：硕士专业：高电压与绝缘技术指导教师：胡辉2011-01-07华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘 要本文针对空气脉冲电弧放电合成NO过程中有害NO2产生的问题，开展了系列实验研究。
实验研究了电弧电流大小、放电频率和放电功率等因素，对空气脉冲电弧放电等离子体温度的影响；利用光谱测量技术，测量了电弧放电等离子体发射光谱，得出了空气脉冲电弧放电等离子体温度随放电电流、放电频率和放电功率等因素变化的规律。
在此基础上，研究了放电等离子体电弧温度对产物NO和NO2浓度的影响。
全文研究结论如下：1、通过对电感储能电源和电容储能电源的对比实验研究发现：对于电感储能电源，可以通过调节放电电流和放电频率两种方法控制等离子体温度；对于电容储能电源，可以使用控制电容初始储能电压值和储能电容大小的方法控制等离子体温度。
2、调节放电电流和放电频率，以及控制电容初始储能电压值和储能电容，均能较好的控制等离子体的温度，控制手段和控制结果之间存在良好的线性关系；等离子体的温度随放电电流、放电频率和电容的增大而增高。
3、分析了空气电弧放电的发射光谱图，在放电谱线中，O2+（336.231nm）的谱线强度最大，且谱线强度与等离子体温度成正比关系。
采用Fe的三条特征谱线（379.50nm，423.88nm，428.24nm）计算等离子体温度，计算等离子体温度的过程中线性拟合度好（>0.99），从另一个侧面说明实验结果的准确性。
4、对谱线O (394.7nm)做Lorentz曲线拟合，利用Stark半高宽计算不同放电条件下等离子体的电子密度。
5、实验结果表明，等离子体温度越高，NO浓度越高，NO2浓度越低。
因此，通过控制放电等离子体温度，可以实现脉冲电弧放电合成NO混合气体中NO2/NO< 5%的医用目的。
关键词：等离子体；温度控制；脉冲电源；发射光谱华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文AbstractA series experiments had done to research the phenomenon that there would be NO2 when produce NO by arc discharge. Experiments studied some factors such as current, discharging frequency and the discharge power, which would influence the temperature of air pulsed arc discharge plasma. The arc discharge plasma emission spectrum had been surveyed by using the spectrum measuring technique, some rules had been found about the air pulsed arc discharge plasma temperature changes along with discharging current, discharging frequency and power of discharge. Then the influence of plasma temperature to the concentration of NO and the NO2 had be research, too. The research discovered:1.Through experiment compared the power supplies energy stored the inductance and stored in capacitor: due to the inductance power supply plasma temperature could be controlled through adjusting discharging current and the discharging frequency; due to the capacitor power supply, plasma temperature could be controlled through control the voltage value of capacitance and the size of capacitor.2. Adjusting discharging current and the discharging, controlling the voltage value of capacitance and the size of capacitor can control the plasma temperature effectively, there was a good linear relationship between the control factors and the control result have; The plasma temperature increases when the above four conditions promoted.3.The emission spectrum in air arc discharge has analyzed, among the discharge spectral line, the intensity of spectral line O2+(336.231nm) was biggest and the intensity of spectral lines were proportional to the plasma temperature. Three characteristic spectral of Fe(379.50nm，423.88nm，428.24nm) were chose to calculate the plasma temperature, and the level of linear fitting is perfect(>0.99) when calculate the plasma temperature, which can prove the accuracy of experimental result from another aspect.4.Spectral line O(394.7nm) was used to makes the Lorentz curve fitting, electron densities of plasma under different arc discharge condition were commutated by Stark half-high width.5.The result indicated that the plasma temperature can influence the concentration of华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文NO and NO2 greatly, so we can reduce the concentration of NO2 by controlling the arc plasma temperature.Key word: Plasma; Temperature control; Pulse power supply; Emission spectrum独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
实验室制备一氧化氮的离子方程式
在实验室中制备一氧化氮的化学反应可用下列方程式表示：2NO2 -> 2NO + O2这个方程式表示了二氧化氮分解成一氧化氮和氧气的反应。
这是一个重要的反应，因为一氧化氮（NO）在许多方面都具有重要的应用，如医学、环境和工业领域。
让我们深入了解一氧化氮的性质和应用。
一氧化氮是一种无色气体，具有特殊的化学性质。
它不仅是一种重要的生物信号分子，还被用作药物，如治疗心脏病、高血压和其他疾病。
一氧化氮还被用于工业生产中，比如在制造化肥和其他化工产品时。
制备一氧化氮的方法具有极大的意义。
接下来，让我们探讨制备一氧化氮的方法。
通常在实验室中，一氧化氮可以通过硝酸的反应来制备。
硝酸可以与铜进行反应，生成一氧化氮气体和水：3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O这个反应简单明了，通过控制反应条件和原料比例，可以很容易地制备一氧化氮。
然而，在实际操作中，需要注意安全问题，因为硝酸是一种腐蚀性强的化学品，操作过程需要谨慎。
对于这个实验室制备一氧化氮的方法，我个人的观点是，这是一种简单实用的方法，可以满足一氧化氮在实验室中的使用需求。
但在操作中需要严格控制和保护好反应条件和材料，确保安全。
另外，由于一氧化氮在医学和环境方面有广泛应用，所以其制备方法的研究和改进也具有重要意义。
总结起来，制备一氧化氮的实验室方法是一个简单而重要的化学反应，通过硝酸和金属的反应可以获得一氧化氮气体。
这个实验室方法在医学、环境和工业领域有着广泛的应用，是一个备受关注的领域。
希望未来能够有更多的研究和改进，使得制备一氧化氮的方法更加高效、安全和环保。
一氧化氮（NO）在医学、环境和工业领域的重要性不言而喻。
在医学方面，一氧化氮被广泛应用于心血管和神经系统的调节，它具有血管扩张、抗凝血和抗炎作用，因此被用来治疗心血管疾病、高血压等疾病。
一氧化氮还在生物学研究中用作细胞信号分子的研究，对于了解细胞内信号传导机制具有重要意义。
实验室制取一氧化氮离子方程式
在实验室制备一氧化氮离子的化学反应方程式是一个涉及深度化学知识和实验操作技能的复杂过程。
要了解一氧化氮离子的化学性质和特点，以及通过化学反应来制备它的方法。
一氧化氮离子是由一氧化氮分子失去一个电子而形成的，是一种重要的氮氧化物，具有多种生物学和医学应用价值。
下面我们将深入探讨实验室制备一氧化氮离子的化学反应过程和方程式。
（一）理论基础1. 了解一氧化氮离子的结构和性质，分子式为NO+，由一氧化氮分子NO失去一个电子而形成。
2. 掌握一氧化氮离子的制备原理和化学反应机制，通过化学反应制备一氧化氮离子的方法有多种途径，例如电解一氧化氮溶液。
（二）实验操作1. 准备实验所需的试剂和设备，包括一氧化氮溶液、电解槽、电源等。
2. 进行实验操作步骤，如将一氧化氮溶液置于电解槽中，接通电源进行电解反应等。
（三）化学反应方程式在制备一氧化氮离子的化学反应过程中，可以观察到一系列复杂的化学反应，最终得到一氧化氮离子的生成。
电解一氧化氮溶液的化学反应方程式为：2NO + 2H2O -> 2NO2- + 2H+ + O2 + 2e-通过上述反应方程式可知，一氧化氮分子NO在电解反应中失去两个电子，并与水分子发生氧化还原反应，最终生成一氧化氮离子NO2-、氢离子H+和氧气分子O2。
从中我们可以看出，制备一氧化氮离子的过程必须通过深入的理论基础知识和严谨的实验操作，才能得到准确和可靠的结果。
在此过程中，不仅需要理解化学反应的原理和机制，还需要掌握实验操作的技能和规范。
只有深入理解和掌握了这些知识和技能，才能高质量、深度和广度兼具地进行实验室制备一氧化氮离子的化学反应。
也可以更深入地理解一氧化氮离子在生物学和医学领域的重要应用价值。
总结回顾，通过本次的深入探讨和分析，我们对实验室制备一氧化氮离子的化学反应过程有了更全面、深刻和灵活的理解。
我们也意识到化学实验的重要性和复杂性，需要不断学习和实践才能取得更好的效果。
在我看来，化学领域的实验操作和化学反应机制都是非常有趣和值得探索的。
电弧炉电弧放电时氮氧化物的产生及其控制的分析探讨
电弧炉电弧放电时氮氧化物的产生及其控制的分析探讨周章怀蔡中开洪刚杨海云卿晓斌刘继旺(瑞泰科技股份有限公司湘潭分公司湘潭市411228)摘要分析了电弧炉电弧放电的工作原理，详细阐述了电弧炉放电产生氮氧化物的过程及反应机理，并通过减少放电间距、增加电弧柱内气体流量和湿度、增大电弧炉的体积、将气流方向平行于电极和电弧炉工业烟气(废气)通入亚硫酸盐液曝气几个方面进行了分析、探讨，检测数据表明，通过以上方法可有效控制NO^的排放浓度在国家允许范围内。
关键词电弧放电氮氧化物电熔耐火材料中图分类号：TQ171文献标识码：A文章编号：1003-1987(2019)08-0009-05Analysis and Discussion on the Productionand Control of Nitrogen Oxides during Arc Discharge in Electric Arc FurnaceZHOU Zhanghuai,CAI Zhongkai,HONG Gang,YANG Haiyun,QING Xiaobin,LIU Jiwang(Ruitai Materials Technology Co.,Ltd.,Xiangtan,411228)Abstract:The working principle of arc discharge in electric arc furnace is analyzed,and the process and reaction mechanism of nitric oxide produced by arc furnace discharge are described in detail.By reducing the spacing of discharge,increasing the flow rate and humidity of gas in arc column, increasing the volume of electric arc furnace,and aerating industrial flue gas(waste gas)parallel to the electrode and arc furnace into sulfite liquid,the analysis is made.The test data show that the above method can effectively control the emission concentration ofNO^within the national allowable range. Key Words:arc discharge,NO X?electrocast refractories0引言近年来，生态环境对N0*排放要求越来越严。
脉冲放电产生医用一氧化氮混合气中二氧化氮的去除方法研究
摘要∗在20世纪80年代，一氧化氮(NO)被确认是血管内皮衍生的舒张因子，具有选择性松弛血管平滑肌、降低肺动脉压力的作用，临床吸入低浓度的NO（3-20ppm）可用来治疗急性呼吸衰竭、肺动脉高压等与肺相关的疾病。
当前的医用NO一般是储存在钢瓶中（500-800ppm），在使用过程中存在使用不便、稀释时易泄漏等问题。
本文采用脉冲电弧放电产生一氧化氮，经净化处理达到医用标准(NO2<3ppm，NO2/NO<5%)，设计了一台呼吸衰竭救治仪样机，并进行了相关的动物试验。
尝试了多种吸附剂，包括木炭、竹炭、柱状活性炭、颗粒活性炭、钠碱石灰、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、13X分子筛等对NO2的选择性吸附作用，发现竹炭、木炭和柱状活性炭对NO2有优良的选择性吸附性能，放电产生的NO经净化后完全可以达到医用的标准。
对竹炭、木炭和柱状活性炭进行了比表面积和孔径测试，发现柱状活性炭的比表面积最大，孔径多为微孔(<2nm)和中孔(2-50nm)；木炭比表面积只有柱状活性炭的一半，孔径多为微孔和大孔(>50nm)，极少中孔；竹炭的比表面积最小，只有少许微孔。
并对几种吸附剂进行了表面改性，试验了改性后的吸附剂对NO2的吸附性能。
设计了一套催化还原装置，研究了钼丝还原NO2的活性、选择性和寿命。
找到了最佳的活性温度为450℃－550℃。
研究了木炭和活性炭对NO2的还原性，并尝试以其为载体通过浸渍的方法负载Cu+或Cu0，研究了它们在不同温度下对NO2的催化还原活性。
应用研制的呼吸衰竭救治仪样机，和华中科技大学同济医学院附属协和医院呼吸科合作进行了40例动物实验，发现NO和氧气混合使用的确可改善动物的呼吸状况，为今后做人体试验打下了基础。
使用Fluent软件对几种不同结构的放电室内部流场进行了数值模拟，设计了与脉冲电源搭配合理的放电室结构。
关键词：脉冲放电一氧化氮吸附催化还原动物试验流场∗国家自然科学基金项目（50347009），国家科技攻关SARS专项基金（2003A12）Abstract∗Nitric oxide was identified as an endothelium-derived relaxing factor (EDRF) at 1987, which can relax the blood vessel selectively, reduce the pressure of artery of lung. Inhaling NO at low concentration (3-20ppm) can be used to cure acute respiratory distress syndrome (ARDS), high blood pressure and some illnesses related to lung. The medical NO at present is deposited in a cylinder at high concentration (500-800ppm), which is discommodious and easy to leak out when diluting. The present study produce nitric oxide by pulsed arc discharge, which can meet the clinical standard of NO2<3ppm，NO2/NO<5% by a purifying process, and an apparatus for curing acute respiratory distress syndrome was designed, as well as some applications to animals were finished.Some kinds of sorbent, including the charcoal, the bamboo-charcoal, the columnar activate carbon, the particle active carbon, the natrium-soda lime, the 3A molecule sieve, the 4A molecule sieve, the 5A molecule sieve, the 13X molecule sieve and so on were studied to absorb NO2 selectively. The result shows that the bamboo-charcoal, the charcoal and Columnar Activated Carbon could absorb NO2 greatly, which could purify NO produced by discharge to meet the requirement for clinical application. The BET and BJH test of the bamboo-charcoal, the charcoal, the columnar activate carbon showed that the columnar activate carbon had the largest surface area, most of pores were micropore and mesopore; the charcoal was only a half of surface area compared with the columnar activate carbon, most of pores were micropore and macropore; the bamboo-charcoal had the least surface area, most of pores were micropore.Several sorbent were dipped in sodium hydroxide and ammonia to change their surface groups for a better selectivity of adsorption of NO2.A catalytic reactor was designed, and the activity, the selectivity, and the lifetime of molybdenum to reduce NO2 were studied. Reducing NO2 by charcoal and active carbon was carried out, and Cu+ or Cu0 was loaded by dipping; their activities to reduce NO2 were studied.∗ The National Nature Science Foundation of China. Grant No. 50347009, The National Scientific and Technological Foundation of China. Grant No. 2003A12With the apparatus of curing acute respiratory distress syndrome, 40 cases of animal s were applied to inhale NO in the branch of pulmonary in Xiehe hospital, Huazhong University of Science and Technology.The result shows that inhaling NO and O2 indeed could improve the status of animals, which pave the way for the application to people.The flow distribution of some different structures of discharge reactor were simulated with the software of fluent 6.1, an optimized structure of discharge reactor was designed.Keywords: pulsed arc discharge nitric oxide flow distributionadsorption reduction application to animals独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
一氧化氮的制备及氧化实验的改进
一氧化氮的制备及氧化实验的改进
ＮＯ气体如在敞开的试管中制备，生成的ＮＯ极易被空气中的氧气氧化成红棕色的ＮＯ２，往往得不到纯净的无色的ＮＯ。
氮的氧化物的逸出还会造成大气污染。
如用注射器进行实验，可彻底解决这一问题。
一、实验过程及现象
附图实验装置
1．铜片
2．50ｍＬ注射器
1 取一铜片（面积小于50ｍＬ注射器针筒横截面），清洗干净，放入50ｍＬ注射器中，排除空气。
如附图所示。
2 将稀硝酸加入小烧杯，在酒精灯上稍微加热。
3 用注射器吸取稀硝酸约15ｍＬ，迅速用小胶帽（眼药水瓶盖）盖住注射器吸口。
4 随着反应的进行，可观察到注射器的活塞逐渐向外移动，注射器内有无色气体生成，溶液变为蓝色。
5 去掉注射器上的小胶帽，拉动活塞，逐渐吸入空气，能清晰地观察到无色气体变为红棕色气体，证明无色气体为一氧化氮。
6 将气体注入30％的氢氧化钠溶液中，防止污染空气。
二、实验的优点
1 该实验设计简单，操作方便，现象明显，不仅能清晰地观察到无色ＮＯ气体，而且能观察到ＮＯ气体接触空气被氧化为红棕色ＮＯ2气体的过程。
2 可以控制生成的气体量，对有毒气体进行了全封闭处理，减少了对环境的污染。
3 增加了实验的趣味性，使教学效果更佳。
（完）。
氮气氧气反应方程式
氮气氧气反应方程式
氮气与氧气反应方程式是：N2+O2=(火花放电)2NO
由于N2分子中有键能很大的氮氮三键，所以它的性质很不活泼。
氮气不管在空气中还是在纯氧中都不可燃，但可以和氧气在火花放电下化合，生成一氧化氮。
氮气与氧气反应生成无色、不溶于水的一氧化氮气体。
其化学方程式为：N2+O2=2NO,反应条件为放电。
反应生成的NO 在常温下很容易与空气中的O2化合，生成红棕色、有刺激性气味的二氧化氮（NO2）气体。
氮气与氧气反应生成一氧化氮，反应条件:高压放电。
一氧化氮制取方法
一氧化氮制取方法
嘿，你问一氧化氮的制取方法啊？这事儿其实不难。
咱先说说一种常见的办法吧，用铜和稀硝酸反应。
你就想啊，铜那家伙平时看着挺老实，一碰到稀硝酸，嘿，那就热闹了。
把铜片往稀硝酸里一放，咕嘟咕嘟就开始反应啦。
这时候就会产生一氧化氮。
不过这过程可得小心点，别让那些反应太激烈溅到自己身上喽。
还有一种方法呢，是用亚硝酸钠和硫酸亚铁反应。
这就好比两个小伙伴凑到一起玩游戏，一玩就玩出一氧化氮来了。
把亚硝酸钠和硫酸亚铁放在一起，加点合适的条件，它们就开始变魔法啦。
咱再说说这一氧化氮是啥玩意儿。
它虽然看不见摸不着，可作用还不小呢。
就比如说在身体里吧，它能帮忙放松血管，让血液流得更顺畅。
这就像身体里的小信使，到处传信儿呢。
我记得有一次啊，在实验室里，大家都在忙着制取一氧化氮。
有个同学不小心把试剂加错了，结果啥也没制出来，还弄得一团糟。
这就告诉咱，做实验可得仔细，不能马虎。
要是不认真，那可就白忙活一场啦。
还有啊，制取一氧化氮的时候，一定要注意安全。
这玩意儿虽然挺有用，但也不能掉以轻心。
就像开车一样，得小心驾驶，不能瞎折腾。
要是不小心弄出点意外，那可就麻烦了。
总之呢，制取一氧化氮有不同的方法，但都得认真对待。
按照正确的步骤来，别瞎搞。
这样才能成功地制出一氧化氮，让它发挥它的作用。
加油吧，要是你也想制取一氧化氮，就好好准备，肯定能成功。
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积,使看到红棕色气体的时间缩短。数据见表1。本实验选择/平行交错式0。
电火花条数对反应的影响
电火花的数量由电极的形式决定,由一根或两根细铁丝固定在一铁钉上做成的电极分别可产生
一条或两条电火花,实验结果(见表1)表明同样条件下,产生两条电火花时反应速率最大;实验
实验装置
实验步骤,
1.将N:和认按一比一的比例混合经容器A,用浓硫酸千燥后进入反应器B。
2.使B反应器中两电极放电间隙保持在2一3厘米,并接通高压直流电源,调整电压至电弧最佳态(约10KV),使混合气在电弧高温中强热五分钟左右。
3.再从E处与抽气机联连,缓慢抽气,同时由F处给容器D中输入纯氧气。
观察现象:
314电流强度一定时电火花的数量及间距不同,对产生二氧化氮速度的影响
参考文献：
【1】李林海.光弧法合成一氧化氮【J】化学教学，1990（3）：18-19.
【2】李珍贵.杨力权，火花放电制备二氧化氮【J】楚雄师范学院学报，2011,6（6）:64-65.
【3】李大塘.一氧化氮和二氧化氮的制取及其性质实验新装置[J].教改实践与探讨,2001,
情感态度与价值观：在观看实验过程中，总结，建立利用科学的方法探究实验的科学观；
实验原理：N2＋O2 2NO
实验设计思路：本实验选自高中化学必修二，在介绍氮和磷时提到:在电闪雷鸣的雨天,会产生放电现象,由于放电使空气中的N2和O2反应生成了NO, NO又被O2氧化成NO2, NO2在雨水中与水反应生成硝酸,随雨水淋洒到土壤中,并与土壤中的矿物质作用生成能被植物吸收的硝酸盐,这样就使土壤从空气中得到氮,促进植物的生长。但是这一实验现象书中提到的为自然现象，本实验探究如何利用实验室现有装置将其模拟出来，且我们知道NO极易被氧化成NO2，所以实验装置在设计的过程中要保证实验装置密封，防止产物被氧化，对环境造成污染；
4,.抽气同时,给容器D要输入足量多的氧气,以使合成的一氧化氮完全氧化,使棕色明显。活塞把水位降到零点时即可。
（大家可以仿照这个表格设计自己的表格，因为实在找不到一氧化氮的表格）
3.结果与讨论
电极位置对反应的影响
试验了正负电极位置的两种情况,一种为/尖对尖0式,一种为/平行交错式0。发现/尖对
尖0式放电时,电火花只在靠得最近的两个电极间产生,电火花数很难控制;而采用/平行交错
(2): 9-10。
【4】黄健培.“二氧化氮与水反应”的实验探究[J].化学教育, 2005 (增刊): 143-144
在开动抽气机缓慢抽气后,在千燥管0处仍是无色的。.在容器D中,看到的颜色是淡黄棕色。由此说明电弧作用下合成的一氧化氮是无色气体经氧化后成棕色的二氧化氮气体。
实验成败关键:
1.整个反应过程中保持气体干燥。
2.进入反应器B的氧气量不应过多,否则可能产生臭氧或直接产生二氧化氮的棕色。
3.在抽气的速度上要控制。
选择两根细铁丝固定在一铁钉上做成的电极。见图2。
电极间距对反应的影响
电极以/平行交错0式放置,试验了电极平行交错约2cm,电极间距离为015cm、1cm、115cm,
放电时间分别为5min、10min、15min时,发现电极间距越大(数据见表1);但距离过大,放电需要
的电压过高,对实验仪器要求高;实验选择电极间距为115cm。
火花放电制备一氧化氮
实验目的
学会利用实验室电学装置模拟自然现象尖端放电制备一氧化氮；
探究火花放电制备一氧化氮装置改进以及实验最佳条件探究；
教学目标：
知识与技能：掌握火花放电制备一氧化氮的实验原理；
了解火花放电的实验现象以及装置；
过程与方法：在观看实验过程，学会探究，利用实验室已有装置模拟自然界中的现象；