NaOH对苯胺气液两相介质阻挡放电特性的影响-论文.pdf

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1、第26卷第7期强激光与粒子束VoI_26，NO．72014年7月HIGHPOWERIASERANDPARTICIEBEAMSJu1．，2O14NaOH对苯胺气液两相介质阻挡放电特性的影响顾信鹏，方志，钱晨(南京工业大学自动化与电气工程学院，南京211816)摘要：研究气液两相介质阻挡放电(DBD)的特性，对于深入理解其放电机理、促进其在环保等工业领域中应用具有重要意义。通过电压电流波形和I．issajous图形等电气特性诊断及发射光谱和发光图像等光学特性诊断，研究了液体成分对大气压气液两相DBD放

2、电特性的影响。比较了苯胺和苯胺加Na()H溶液中气液两相DBD放电特性，利用实验结果计算得到放电功率和传输电荷，并结合放电理论对放电机制进行r分析。结果表明，苯胺加Na()H溶液中气液两相DBD，其放电特性与纯苯胺溶液有明显不同，相同电压下其放电电流约为纯苯胺溶液的两倍，其发光强度更强．放电功率和传输电荷更大，且在光谱特性图波长589nm处出现Na原子谱线，NaOH的加入增加了溶液的电导率，同时促进了气相放电强度，使得放电增强。关键词：气液两相；介质阻挡放电；放电特性；放电机制中图分类号：TM21

3、3文献标志码：Adoi：10．11884／HPiPB20l426．075001介质阻挡放电(DBD)能在大气压下产生低温等离子体，在多个领域具有广阔的应用前景。近年来，有液体参与放电活动的气液两相DBD技术作为一种放电形式，受到国内外学者的广泛关注。这种放电可以在气体和液体中产生大量的高活性高能自由基、离子、电子、紫外辐射等综合作用，在废水处理领域极具应用前景¨。。因此对不同条件下气液两相DBD的放电特性进行研究对于促进其应用具有重要意义。影响气液两相DBD的因素很多，如电极结构、介质类型、电源参

4、数及液体性质等。。’】。侯世英等研究了阻挡介质对气液两相DBD放电特性的影响，实验结果表明，双介质阻挡放电产生相同放电功率所需的电压远高于单介质阻挡放电【；李兴旺等人采用丝网电极增强气液两相DBD放电强度，实验结果表明，随着频率的降低，放电电流脉冲明显增多，放电功率明显增大；Baba等人利用筛网作为高压电极，板电极作为地电极，研究了石蜡一空气气液两相DBD放电的特性，发现随着筛网目数的增加放电功率也逐渐增大一-；Baroch等在水面放置一层微孔尺寸为0．4mm的多孔陶瓷介质来提高气液两相DBD的放

5、电均匀性和稳定性”；Yankelevich等采用流动填料床式气液DBD反应器，在高压电极间填充介质小玻璃球，从上流下来的雾状液滴通过该介质层发生DBD，提高了反应效率和能量效率。Katayama和Magureanu等分别采用高压脉冲电源激励气液两相DBD反应器，获得了较高频电源激励更高的能量效率。目前国内外学者对于气液两相DBD的反应器结构设计、电极优化等方面研究较多，而针对液体性质对放电特性影响的研究涉及较少。实际的气液两相DBD水处理应用中，有时需要在被处理废水中添加一些碱性物质来调节pH值，

6、提高降解效率。这改变了液体的性质，进而影响到放电特性，因此，不同液体成分气液两相DBD放电特性的研究对于这种放电形式的实际应用中反应器设计和参数调整具有重要参考作用。本文研究了苯胺及苯胺+Na()H气液两相DBD的放电特性，比较了两种溶液的电气特性、发光特性及光谱特性的特点，以及主要放电参量的变化规律，结合放电机理对实验结果进行了分析讨论。1实验装置及测量方法图l给出了本文实验研究所采用的气液两相DBD实验装置及其电气接线图。电源采用电压幅值范围为0～25kV，频率范围为10～20kHz的高压高频

7、交流电源。气液两相DBD反应器由高压电极、地电极和石英玻璃器皿组成。高压电极由四根并联的不锈钢棒构成，每根电极直径2．5cm，长度lOCHI，其表面覆盖有陶瓷管作为阻挡介质，地电极采用直径为15cm的不锈钢盘构成，玻璃器皿内径19cm，高4．5cm，壁厚为4mlT1．实验时玻璃器皿放在地电极上，液体放入到器皿内，液面高度为5mm，实验时保持高压电极与液面之间的距*收稿日期：20l30918；修订日期：2O140lO2基金项目：国家自然科学基金项目(51377075)；江苏省自然科学基金项日(BK2

8、01314l2)作者简介：顾信鹏(1988)，男，硕士研究生，从事气液两相介质阻挡放电特性与应用等方面的研究；guxinp@sina．COFI1。通信作者：方志(1977)，男．博士，副教授，主要从事气体放电技术产生等离子体的特性与其应用方面的研究；myra@263．net。：．‘075O01_1强激光与粒子束离为4mm。本文实验分别采用两种150mL的液体，一种为200mg／L的苯胺溶液，另一种为加入NaOH后pH值为11相同浓度苯胺溶液。由于苯胺溶液不能与NaOH反应，故添加少