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1 绪论1

1.1 挥发性有机化合物（VOCs）的概念、来源及危害1

1.1.1 VOCs的概念1

1.1.2 VOCs的工业来源2

1.1.3 VOCs的危害2

1.2 我国VOCs污染现状及对策3

1.3 VOCs治理技术4

1.3.1 吸附法5

1.3.2 吸收法5

1.3.3 冷凝法6

1.3.4 膜分离法6

1.3.5 燃烧法6

1.3.6 生物法8

1.3.7 光催化法9

1.3.8 低温等离子体法9

1.3.9 几种VOCs处理方法性能比较10

1.4 结语11

参考文献12

2 等离子体13

2.1 等离子体的概念13

2.1.1 物质的三态变化13

2.1.2 物质第四态——等离子体14

2.2 等离子体的分类15

2.2.1 按存在分类15

2.2.2 按电离度分类15

2.2.3 按粒子密度分类15

2.2.4 按热力学平衡分类15

2.3 等离子体特征16

2.3.1 等离子体整体特性16

2.3.2 等离子体准电中性17

2.3.3 等离子体鞘层18

2.3.4 等离子体扩散过程19

2.3.5 等离子体辐射19

2.4 等离子体特征参数与判据20

2.4.1 等离子体密度和电离度21

2.4.2 等离子体温度21

2.4.3 沙哈方程22

2.4.4 德拜屏蔽与德拜长度22

2.4.5 等离子体频率22

2.4.6 等离子体导电性和介电性23

2.4.7 等离子体判据23

2.5 结语24

参考文献25

3 等离子体产生方式26

3.1 等离子体的主要发生方法26

3.1.1 气体放电法特性与原理26

3.1.2 汤森放电27

3.1.3 帕邢定律28

3.1.4 气体原子的激发转移和消电离29

3.1.5 气体击穿——罗可夫斯基理论29

3.1.6 击穿电压的影响因素32

3.2 等离子体的主要生成途径32

3.2.1 电子束照射33

3.2.2 介质阻挡放电34

3.2.3 沿面放电37

3.2.4 电晕放电39

3.2.5 辉光放电44

3.2.6 弧光放电47

3.2.7 微波放电55

3.3 结语62

参考文献63

4 气相等离子体光谱特性64

4.1 电晕放电光谱特性65

4.2 流光放电光谱特性68

4.3 辉光放电光谱特性69

4.4 火花放电光谱特性71

4.5 电弧放电光谱特性73

4.6 结语75

参考文献75

5 等离子体技术处理VOCs的机理78

5.1 电晕放电78

5.1.1 正电晕78

5.1.2 负电晕79

5.1.3 交变电场电晕放电80

5.1.4 电晕放电起晕电场的计算82

5.2 流注理论82

5.2.1 空间电荷对电场的畸变82

5.2.2 正流注的形成83

5.2.3 负流注的形成84

5.3 介质阻挡放电85

5.3.1 介质阻挡放电的发生过程85

5.3.2 介质阻挡放电的能量和电场的计算87

5.4 电子、离子、自由基和臭氧的形成87

5.4.1 放电等离子体的重要基元反应过程87

5.4.2 电子所得的能量和羟基与臭氧的形成88

5.5 VOCs分子降解过程90

5.6 结语92

参考文献92

6 低温等离子体反应系统优化94

6.1 实验装置94

6.2 等离子体反应器94

6.3 实验电源及电路95

6.4 反应器结构研究98

6.4.1 反应器直径对降解率的影响98

6.4.2 放电极直径对降解率的影响99

6.4.3 放电极材料对降解率的影响100

6.4.4 反应器材质对降解率的影响101

6.4.5 反应区长度对降解率的影响103

6.5 高频电源下的反应器发热研究104

6.5.1 研究方法104

6.5.2 实验结果105

6.5.3 实验现象分析106

6.5.4 模型建立107

6.6 电源比较实验研究108

6.6.1 直流电与交流电的比较实验108

6.6.2 交流电源电气参数对降解率的影响109

6.7 结语114

参考文献114

7 低温等离子体技术工况参数研究116

7.1 反应器空塔实验116

7.1.1 电压对降解效果的影响116

7.1.2 入口浓度对去除效果的影响117

7.1.3 气体流速对去除效果的影响117

7.1.4 功率对去除效果的影响118

7.2 反应器内有填料的相关实验119

7.2.1 电场强度对降解率的影响119

7.2.2 气体流速对降解率的影响119

7.2.3 入口浓度对降解率的影响120

7.2.4 填料对降解率的影响120

7.3 工况参数与臭氧浓度的关系121

7.3.1 电场强度对臭氧浓度的影响122

7.3.2 气体流速对臭氧浓度的影响122

7.3.3 入口浓度对臭氧浓度的影响123

7.3.4 填料对臭氧浓度的影响123

7.4 填料对气体放电性能的影响124

7.4.1 填料对气体放电强度的影响124

7.4.2 填料与能量分配之间的关系125

7.5 结语126

参考文献127

8 低温等离子体协调技术研究128

8.1 低温等离子体协同技术研究现状与分析128

8.1.1 等离子体-吸附剂联合技术128

8.1.2 等离子体-催化剂联合技术129

8.1.3 等离子体-铁电性物质联合技术129

8.1.4 联合装置130

8.1.5 机理研究130

8.1.6 国内外研究现状分析131

8.2 协同效应下降解效果的评价标准131

8.3 吸附增效等离子体降解实验132

8.3.1 吸附和脱附降解实验132

8.3.2 吸附增效机理研究133

8.4 催化协同等离子体降解实验137

8.4.1 纳米TiO2/γ-Al2O3催化协同等离子体降解实验137

8.4.2 MnO2/γ-Al2O3催化协同等离子体降解实验145

8.4.3 纳米TiO2/γ-Al2O3与MnO2/γ-Al2O3催化剂对比试验148

8.5 铁电体协同等离子体降解实验150

8.5.1 典型铁电体协同等离子体降解实验150

8.5.2 改性铁电体协同等离子体降解实验155

8.6 吸附-铁电体-纳米催化协同降解实验160

8.6.1 复合催化剂对降解率的影响160

8.6.2 复合催化剂对臭氧浓度的影响161

8.6.3 复合催化剂对等离子体能量效率的影响161

8.7 结语162

参考文献163

9 反应机理和反应动力学分析167

9.1 检测分析方法167

9.1.1 净化尾气监测方法167

9.1.2 产物臭氧测定方法167

9.1.3 表面结焦产物测定方法168

9.2 反应产物分析168

9.2.1 色谱检测结果分析168

9.2.2 质谱检测结果分析168

9.2.3 尾气的红外吸收图谱分析169

9.3 结焦产物分析170

9.4 反应机理分析172

9.5 等离子体反应动力学分析176

9.5.1 高能电子撞击反应速率常数176

9.5.2 吸附和脱附反应速率177

9.6 结语179

参考文献179

10 低温等离子体技术的其他应用181

10.1 污水处理厂低温等离子体除臭技术181

10.1.1 实验装置181

10.1.2 实验方法及评价指标181

10.1.3 低温等离子体除臭机理182

10.1.4 电场强度E与恶臭气体净化效率η之间的关系183

10.1.5 等离子体反应过程的放电参量研究184

10.1.6 功率P与恶臭气体净化效率η之间的关系185

10.1.7 结语186

10.2 卷烟厂低温等离子体除臭技术186

10.2.1 试验系统及条件186

10.2.2 净化原理187

10.2.3 低温等离子体技术除臭效率测定187

10.2.4 气体流量变化对异味气体处理效率的影响188

10.2.5 等离子体设备电源功率变化对异味气体处理效率的影响188

10.2.6 结语189

10.3 等离子体技术脱附再生活性炭纤维189

10.3.1 实验材料和方法190

10.3.2 频率f与脱附率η和损失率ζ的关系190

10.3.3 电场强度E与脱附率η和损失率ζ的关系190

10.3.4 功率P与脱附率η和损失率ζ的关系191

10.3.5 脱附时间t与脱附率η和损失率ζ的关系192

10.3.6 机理分析192

10.3.7 结语192

10.4 低温等离子体技术在废水处理中的应用193

10.4.1 低温等离子体技术处理废水的反应机理193

10.4.2 低温等离子体反应装置193

10.4.3 低温等离子体技术处理有机废水195

10.4.4 催化剂协同应用196

10.4.5 结语197

10.5 低温等离子体技术在固体废物处理中的应用197

10.5.1 低温等离子体技术处理固体废物的实验初探197

10.5.2 结语199

10.6 低温等离子体技术在材料表面改性中的应用199

10.6.1 低温等离子体在金属材料表面改性中的应用199

10.6.2 低温等离子体在对聚合物材料的表面改性中的应用200

10.6.3 低温等离子体在生物功能材料的表面改性中的应用202

10.6.4 结语202

10.7 低温等离子体技术在催化剂领域的应用203

10.7.1 等离子体制备催化剂203

10.7.2 催化剂再生206

10.7.3 在等离子体反应系统中添加催化剂206

10.7.4 结语207

参考文献207