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放电等离子体合成臭氧及应用中一些问题的研究

刘钟阳  
【摘要】: 为提高我国的臭氧技术水平,研究探讨臭氧水处理工艺中放电等离子体合成臭氧、臭氧向水中传质等过程中的一些重要问题,主要内容及取得的成果和结论如下: 1.基于放电等离子体反应器和臭氧发生过程的机制分析,提出双极性窄脉冲供电引发介质阻挡放电(DBD),并利用火花隙开关的窄脉冲高压电源在DBD放电反应器上进行臭氧合成的试验研究,结果表明该放电形式兼有脉冲电晕放电和DBD反应器的优点,对比传统的介质阻挡放电合成臭氧的产率提高幅度30%~40%以上,在产生臭氧浓度比较低(3~4g/m~3)时,产率达到370~380g/kWh。 2.在臭氧发生试验装置上,对臭氧发生性能随原料气、电压、频率等的变化情况进行试验研究,在试验基础上讨论臭氧的浓度、产额和产率之间的关系及变化规律,结合放电等离子体反应器中臭氧的合成与分解过程的理论分析,给出放电等离子体产生臭氧的过程中浓度随放电功率密度变化的经验公式。 3.对放电反应器的动态负载特性进行研究,包括动态电容、伏安特性、放电功率以及功率因数等,并以此为基础给出电源的设计选型、电源和反应器匹配等实际问题的解决办法;选用高漏抗变压器保证电源稳定可靠运行,采用频率和占空比联合调节的办法实现放电功率的有效调控。 4.选择确定中频介质阻挡放电作为研制大产额臭氧发生器的技术方案,并在放电等离子体合成臭氧的试验研究基础上,研制成功300g/h的臭氧发生器试验样机,原料气体为氧气时,样机产生臭氧的浓度为50g/m~3,并达到150g/kWh的臭氧产率。 5.探讨臭氧向水中传质过程及影响因素;提出电场强化臭氧向水中传质的方法,并进行实验室试验研究,结果表明:该方法可以增强臭氧气水混合鼓泡试验装置的传质效果,提高水中的溶解臭氧浓度,具有较好的应用前景。 6.对回用目的的合成氨生产废水进行臭氧氧化的可行性试验研究。


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