【摘要】： 為提高我國的臭氧技術(shù)水平，研究探討臭氧水處理工藝中放電等離子體合成臭氧、臭氧向水中傳質(zhì)等過程中的一些重要問題，主要內(nèi)容及取得的成果和結(jié)論如下： 1．基于放電等離子體反應器和臭氧發(fā)生過程的機制分析，提出雙極性窄脈沖供電引發(fā)介質(zhì)阻擋放電(DBD)，并利用火花隙開關(guān)的窄脈沖高壓電源在DBD放電反應器上進行臭氧合成的試驗研究，結(jié)果表明該放電形式兼有脈沖電暈放電和DBD反應器的優(yōu)點，對比傳統(tǒng)的介質(zhì)阻擋放電合成臭氧的產(chǎn)率提高幅度30％～40％以上，在產(chǎn)生臭氧濃度比較低(3～4g／m~3)時，產(chǎn)率達到370～380g／kWh。 2．在臭氧發(fā)生試驗裝置上，對臭氧發(fā)生性能隨原料氣、電壓、頻率等的變化情況進行試驗研究，在試驗基礎(chǔ)上討論臭氧的濃度、產(chǎn)額和產(chǎn)率之間的關(guān)系及變化規(guī)律，結(jié)合放電等離子體反應器中臭氧的合成與分解過程的理論分析，給出放電等離子體產(chǎn)生臭氧的過程中濃度隨放電功率密度變化的經(jīng)驗公式。 3．對放電反應器的動態(tài)負載特性進行研究，包括動態(tài)電容、伏安特性、放電功率以及功率因數(shù)等，并以此為基礎(chǔ)給出電源的設(shè)計選型、電源和反應器匹配等實際問題的解決辦法；選用高漏抗變壓器保證電源穩(wěn)定可靠運行，采用頻率和占空比聯(lián)合調(diào)節(jié)的辦法實現(xiàn)放電功率的有效調(diào)控。 4．選擇確定中頻介質(zhì)阻擋放電作為研制大產(chǎn)額臭氧發(fā)生器的技術(shù)方案，并在放電等離子體合成臭氧的試驗研究基礎(chǔ)上，研制成功300g／h的臭氧發(fā)生器試驗樣機，原料氣體為氧氣時，樣機產(chǎn)生臭氧的濃度為50g／m~3，并達到150g／kWh的臭氧產(chǎn)率。 5．探討臭氧向水中傳質(zhì)過程及影響因素；提出電場強化臭氧向水中傳質(zhì)的方法，并進行實驗室試驗研究，結(jié)果表明：該方法可以增強臭氧氣水混合鼓泡試驗裝置的傳質(zhì)效果，提高水中的溶解臭氧濃度，具有較好的應用前景。 6．對回用目的的合成氨生產(chǎn)廢水進行臭氧氧化的可行性試驗研究。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2002
【分類號】：X515
【圖文】：

畚摹斗諾緄壤胱猶搴銑沙粞跫壩τ彌幸恍┪侍獾難芯俊?放電的形成和性質(zhì)[14‘15][18·20]。圖2一2電壓、電流波形圖2一3微放電在透明電極上所形成的亮斑【’“隴veformsofvoltageanddisehargeeurrentinaDBDreactorFig.2一3MierodisChargesonthetransParenteleetrode根據(jù)氣體放電的有關(guān)理論[‘31[2’11221，氣體擊穿性質(zhì)是和壓強p與電極間距d的乘積pd值有關(guān)的，因為壓強p是和分子數(shù)密度N成比例的，為了方便有時用Nd代替pd。在一般臭氧發(fā)生器的工作條件下，DBD放電反應器的刀汀值比較高，會有較大的過電壓[23]124】，將直接發(fā)生“流光擊穿”，即第一個電子在外加電場的作用下加速獲得能量，與氣體原子、分子發(fā)生碰撞引起電離，產(chǎn)生二次電子，即形成電子雪崩(繁流)

一臺實際的臭氧發(fā)生器，是由放電反應器及與其配套的高壓電源、冷卻系統(tǒng)、氣源以及相應的控制系統(tǒng)等幾部分所組成的，明確以放電反應器為核心的臭氧產(chǎn)生工藝過程的工作機制，對于臭氧發(fā)生技術(shù)的研究開發(fā)非常重要的.如圖2一9所示，當給反應器的電極之間施加合適大小和種類的電場后，工作空間發(fā)生氣體擊穿電離，即會發(fā)生放電等離子體，等離子體中的電子、離子以及原子、分子相互碰撞，會產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的原子、分子以及一些自由基團，在等離子體反應器內(nèi)會進行復雜的反應過程，其中一些反應是有利于臭氧合成的，當然也不可避免地發(fā)生同臭氧分子分解有關(guān)的反應。..電場和能l..甲卜原料電電壓、頻率等電氣特性性氣氣壓、電極結(jié)構(gòu)等等影影響放電等離子體體的的狀態(tài)、特性的參參ttttt..溫度、各物種濃度等影響反應的條件(一~--.散熱‘.口...曲.圖2一9臭氧發(fā)生器的工作機制示意圖Fig.2一9ThemeehanismofozoneProdueedbydisehargePlasma整個放電產(chǎn)生臭氧的工藝過程大體上可以分為通常屬于不同學科研究范圍的這樣幾個部分:在反應器的電極之間形成合適的電場(電工技術(shù));放電等離子體氛圍的形成與

氧水處理系統(tǒng)中含臭氧氣體壓力的大小對于水處理工藝中氣水接觸反應部分的設(shè)計、運行也都是非常重要的參數(shù)。在試驗中，改變氧氣的進氣壓力，不同的流量在不同電壓下(工頻供電)的臭氧合成情況如圖4一9所示。﨏，弓、口蛋老口鑄禮屏堿暇暇氣流t7~lll一一如一_‘{{{尹尹~~---.一一‘一一』』尹一.一一一聾匕-一_‘___一一//\、、一{{{////、一}}}....一一。心p心a眾節(jié)翻p.}}}___，一QOI~{{{___‘~陽{{{……}量畫一’一了攫……...，...生斌勢屏峰值電壓vPIkv101112131415峰值電壓味IkV圖4一9氣壓對于臭氧合成的影響Fig4一9EffeetofgasPressU叮eonozonegeneration放電反應器工作壓力會影響臭氧的發(fā)生過程的原因是:氣壓p的變化即氣體分子數(shù)密度N的變化，DBD反應器Nd(pd夕值的變化，如第二章所述，會影響微放電特性、電子能量等，必然對臭氧的合成產(chǎn)生影響。從試驗結(jié)果可見，在0.01~0.OZMPa(表壓)的氣壓范圍內(nèi)

【引證文獻】

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本文編號：2792562