【摘要】：液相放電等離子體是一種新型的水處理技術,放電過程會產(chǎn)生·OH、·O、H2 O2和O3等強氧化性物質(zhì),對有害物質(zhì)的降解和細菌的殺滅具有顯著的作用。但是面向家電應用中對處理強度安全可控的需求,液相放電技術仍存在較大的問題。首先水中發(fā)生放電需要提供107-109V/m的電場,對電源要求較高;并且放電強度調(diào)控方式依賴于高壓電源的調(diào)節(jié),由于放電限制調(diào)節(jié)范圍小,而且存在較高的危險性。本文針對水中放電在強度控制方面面臨的挑戰(zhàn),提出通過氣泡誘導放電的起始和停止,并由氣體流量調(diào)控處理強度的方法,對其中涉及的關鍵技術開展了研究。首先,搭建了能夠穩(wěn)定放電的針-網(wǎng)氣泡放電結構。通過放電信號和高速相機拍攝的放電圖像的分析,深入研究了氣泡放電過程中出現(xiàn)隨機性的原因。為減少放電過程的隨機性,實驗中以氣泡放電頻率為指標對放電結構參數(shù)進行優(yōu)選,最終得到能夠穩(wěn)定放電的針-網(wǎng)氣泡放電結構,并得出氣泡放電頻率能隨著氣體流量的增加而增加。其次,研究了水溶液介質(zhì)參數(shù)、空氣介質(zhì)參數(shù)對放電的影響規(guī)律。實驗研究了溶液電導率、溫度、水面高度以及不同氣體對放電的影響。并通過裝置的改進解決了溶液電導率對放電的影響,從而在較高電導率下,仍能夠實現(xiàn)氣泡放電頻率隨氣體流量的增加而增加。再次,開展了氣泡放電產(chǎn)物濃度特性實驗研究。重點測試了H2O2和O3在不同實驗條件下的濃度特性,研究得出放電各產(chǎn)物都能夠隨通入氣體流量的增加而得到提高,流量對產(chǎn)物濃度具有很好的控制作用。之后通過多針并列放電方式來提高產(chǎn)物的濃度,研究并得出了多針放電時,氣體流量依然對氣泡放電產(chǎn)物濃度的具有控制規(guī)律。最后,在獲得了氣體流量對氣泡放電頻率以及對產(chǎn)物濃度的調(diào)控規(guī)律的基礎上,根據(jù)各產(chǎn)物的特性和測試難度,確定臭氧為控制對象。建立基于LABVIEW的臭氧濃度閉環(huán)控制系統(tǒng),分別采用“氣體直接通斷”和“氣體連續(xù)調(diào)節(jié)”兩種方式,進行氣體流量對放電產(chǎn)物濃度控制的實驗驗證,獲得較好的控制結果。
【圖文】：

流量比來控制反應生成活性物質(zhì)的相對數(shù)量，實現(xiàn)對濃度的水中氣泡的放電方式為兩相體放電，較為復雜，并且氣體在無論是產(chǎn)生脫離還是流動過程都存在較大的隨機特性，導致定，目前還不能輕易的獲取穩(wěn)定的放電，因此對放電強度和更是十分困難。題的研究進一步提高對水中氣泡放電的機理認識，實現(xiàn)氣泡濃度簡單有效可控，解決水中放電的處理強度控制的難題，的應用范圍，對水中放電等離子體的水處理技術應用的進一器方向的推廣，具有十分重要的意義。中氣泡放電機理及產(chǎn)物特性的研究現(xiàn)狀分析中放電等離子體處理方式分類水處理的水中放電方式眾多，可以分為三類，水中直接的放和氣水混合的放電[6]，結構示意如圖 1-1 所示。三種放電形式中產(chǎn)生短壽命的 OH、 O、 H 以及長壽命的產(chǎn)物 H2O2、O3

對電源的要求。而且氣泡的通入能夠促進氣體和液體之間的產(chǎn)物轉移，，有利于性產(chǎn)物和被處理物質(zhì)的接觸，能夠有效提高處理效率，所以成為國內(nèi)外研究熱點1.2.2 水中氣泡放電特性的研究進展由于介電常數(shù)的不同，氣泡的存在使電場在水中以及氣泡中的電場發(fā)生變能夠改變電極間的電場分布。使得氣液兩相體的放電比液相放電和氣相放電更的復雜，相比于單純的氣體放電，模式機理還不成體系。水中氣泡放電的電極構種類多樣，也增加了機理研究的難度。文獻[4]中對放電裝置給出了較為全面的結，如圖 1-2 所示。高壓氣流高壓氣流a) 氣泡電暈放電結構 b) 微氣泡放電結構 c)大體積氣泡放電結構氣流氣流
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM85

【參考文獻】

相關期刊論文 前9條

1 鄭超;徐羽貞;黃逸凡;劉振;閆克平;;脈沖等離子體射流殺滅表面和水中的細菌[J];浙江大學學報(工學版);2014年07期

2 鄧康;胡小吐;;脈沖電弧液相放電等離子體污水消毒滅菌[J];環(huán)境工程學報;2012年10期

3 王世清;孟娟;張巖;石磊;蒲傳奮;邵煥霞;;等離子體對蘋果和大白菜中氧化樂果降解效果的影響[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2009年12期

4 于治淼;魯非;葉齊政;梁福輝;李勁;;水中氣泡脈沖放電處理硝基苯廢水的實驗研究[J];高電壓技術;2009年01期

5 葉齊政,李凌云,張家聰,李勁;水中脈沖放電活性粒子的研究[J];中國電機工程學報;2005年11期

6 李凌云,葉齊政,謝志輝,李勁;氣體成分對水中脈沖放電產(chǎn)生過氧化氫的影響[J];高壓電器;2005年02期

7 孫明,吳彥,張家良,李杰,王寧會,吳疆,商克峰;空氣電暈放電中的OH自由基發(fā)射光譜[J];光譜學與光譜分析;2005年01期

8 陳銀生,張新勝,戴迎春,袁渭康;脈沖電暈放電等離子體降解含4-氯酚廢水[J];化工學報;2003年09期

9 文岳中,姜玄珍,吳墨;高壓脈沖放電降解水中苯乙酮的研究[J];中國環(huán)境科學;1999年05期

相關博士學位論文 前1條

1 卞文娟;高壓脈沖液相放電技術處理水中難降解有機污染物的研究[D];浙江大學;2005年

相關碩士學位論文 前4條

1 姚丹;高壓脈沖放電水中過氧化氫生成規(guī)律的研究[D];大連理工大學;2011年

2 張零零;發(fā)射光譜研究多針對板電暈放電微觀電參數(shù)及激發(fā)態(tài)OH自由基特性[D];大連海事大學;2010年

3 元強;等離子體處理有機磷農(nóng)藥廢水[D];江蘇大學;2009年

4 張家聰;氣液混合兩相體放電發(fā)射光譜研究[D];華中科技大學;2004年

本文編號：2674465