大氣壓DBD氧等離子體反應(yīng)器構(gòu)建技術(shù)研究.pdf

1、高級氧化技術(shù)是解決飲用水污染問題的有效途徑之一，其核心是羥自由基的制備。羥自由基屬強(qiáng)氧化劑，氧化還原電位高，反應(yīng)速度快，剩余的羥自由基可分解成氧氣和水，無任何殘留，可有效解決飲用水處理中存在的污染源多樣、凈化時間長、二次污染等難題。雖然產(chǎn)生羥自由基的途徑很多，但多數(shù)存在技術(shù)工藝復(fù)雜，羥自由基產(chǎn)生濃度低等問題，僅有以高濃度氧活性粒子(Reactive Oxygen Species，ROS)為主導(dǎo)的反應(yīng)途徑，其制備的羥自由基濃度高、工藝相對

2、簡單、成本較低，最具可實現(xiàn)性。因此，能夠產(chǎn)生高濃度氧活性粒子的等離子體反應(yīng)器是制備羥自由基最為關(guān)鍵的核心組件。
　　 本文依托國家863計劃課題（編號:2012AA062609），基于大氣壓強(qiáng)電場放電技術(shù)，以平板式大氣壓介質(zhì)阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge，DBD)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，采用高純度三氧化二鋁為電介質(zhì)層，構(gòu)建完成了R-10/20型大氣壓DBD氧等離子體反應(yīng)器模塊，重點(diǎn)解決了矩形薄平板結(jié)構(gòu)窄間

3、隙放電、局域電場強(qiáng)化、電極腐蝕與密封、電介質(zhì)高壓電極制作等關(guān)鍵技術(shù)問題;在此基礎(chǔ)上建立了大氣壓DBD氧等離子體反應(yīng)器制作基本工藝;探索了R-10/20型大氣壓DBD氧等離子體反應(yīng)器特性，主要成果有:
　　 1)設(shè)計制作了模塊化大氣壓平板式DBD氧等離子體反應(yīng)器，并對模塊化的反應(yīng)器性能進(jìn)行了測試，得到的測試結(jié)果為:單模塊反應(yīng)器的濃度在3L/min流量下高于100g/m3，產(chǎn)量在流量為9L/min、濃度為54.2 g/m3下達(dá)到29

4、.26g/h，能耗效率小于13.01kWh/kg;雙模塊串聯(lián)反應(yīng)器的濃度在流量為3L/min時高于142.3g/m3，產(chǎn)量在流量為9L/min、濃度為91.8 g/m3時達(dá)到49.57g/h，能耗效率小于11.89 kWh/kg;三模塊串聯(lián)反應(yīng)器的濃度在流量為3L/min下達(dá)155.6 g/m3，產(chǎn)量在流量9L/min、濃度為116.9g/m3時達(dá)到63.12 g/h，能耗效率小于11.76 kWh/kg。
　　 2)優(yōu)化了接地

5、電極材料。分別實驗比較了5052鋁合金、304不銹鋼和316L不銹鋼材料制作的反應(yīng)器的性能，在頻率為6kHz、氧氣流量為3L/min、冷卻水溫度為3.5℃下進(jìn)行測試比較，結(jié)果顯示鋁合金反應(yīng)器的濃度能夠達(dá)到115 g/m3，304不銹鋼反應(yīng)器的濃度為110.7 g/m3，316L不銹鋼反應(yīng)器的濃度為94.9 g/m3。在解剖實驗過程中發(fā)現(xiàn)金屬接地電極表面均有固態(tài)粉末狀產(chǎn)物，經(jīng)掃描電鏡等測試分析，該產(chǎn)物均為接地電極金屬的氧化物。通過實驗比較