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1、第26卷第7期強(qiáng)激光與粒子束VoI_26，NO．72014年7月HIGHPOWERIASERANDPARTICIEBEAMSJu1．，2O14NaOH對(duì)苯胺氣液兩相介質(zhì)阻擋放電特性的影響顧信鵬，方志，錢晨(南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院，南京211816)摘要：研究氣液兩相介質(zhì)阻擋放電(DBD)的特性，對(duì)于深入理解其放電機(jī)理、促進(jìn)其在環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用具有重要意義。通過(guò)電壓電流波形和I．issajous圖形等電氣特性診斷及發(fā)射光譜和發(fā)光圖像等光學(xué)特性診斷，研究了液體成分對(duì)大氣壓氣液兩相DBD放
2、電特性的影響。比較了苯胺和苯胺加Na()H溶液中氣液兩相DBD放電特性，利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得到放電功率和傳輸電荷，并結(jié)合放電理論對(duì)放電機(jī)制進(jìn)行r分析。結(jié)果表明，苯胺加Na()H溶液中氣液兩相DBD，其放電特性與純苯胺溶液有明顯不同，相同電壓下其放電電流約為純苯胺溶液的兩倍，其發(fā)光強(qiáng)度更強(qiáng)．放電功率和傳輸電荷更大，且在光譜特性圖波長(zhǎng)589nm處出現(xiàn)Na原子譜線，NaOH的加入增加了溶液的電導(dǎo)率，同時(shí)促進(jìn)了氣相放電強(qiáng)度，使得放電增強(qiáng)。關(guān)鍵詞：氣液兩相；介質(zhì)阻擋放電；放電特性；放電機(jī)制中圖分類號(hào)：TM21
3、3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10．11884／HPiPB20l426．075001介質(zhì)阻擋放電(DBD)能在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體，在多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，有液體參與放電活動(dòng)的氣液兩相DBD技術(shù)作為一種放電形式，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。這種放電可以在氣體和液體中產(chǎn)生大量的高活性高能自由基、離子、電子、紫外輻射等綜合作用，在廢水處理領(lǐng)域極具應(yīng)用前景¨。。因此對(duì)不同條件下氣液兩相DBD的放電特性進(jìn)行研究對(duì)于促進(jìn)其應(yīng)用具有重要意義。影響氣液兩相DBD的因素很多，如電極結(jié)構(gòu)、介質(zhì)類型、電源參
4、數(shù)及液體性質(zhì)等。?！?。侯世英等研究了阻擋介質(zhì)對(duì)氣液兩相DBD放電特性的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生相同放電功率所需的電壓遠(yuǎn)高于單介質(zhì)阻擋放電【；李興旺等人采用絲網(wǎng)電極增強(qiáng)氣液兩相DBD放電強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著頻率的降低，放電電流脈沖明顯增多，放電功率明顯增大；Baba等人利用篩網(wǎng)作為高壓電極，板電極作為地電極，研究了石蠟一空氣氣液兩相DBD放電的特性，發(fā)現(xiàn)隨著篩網(wǎng)目數(shù)的增加放電功率也逐漸增大一-；Baroch等在水面放置一層微孔尺寸為0．4mm的多孔陶瓷介質(zhì)來(lái)提高氣液兩相DBD的放
5、電均勻性和穩(wěn)定性”；Yankelevich等采用流動(dòng)填料床式氣液DBD反應(yīng)器，在高壓電極間填充介質(zhì)小玻璃球，從上流下來(lái)的霧狀液滴通過(guò)該介質(zhì)層發(fā)生DBD，提高了反應(yīng)效率和能量效率。Katayama和Magureanu等分別采用高壓脈沖電源激勵(lì)氣液兩相DBD反應(yīng)器，獲得了較高頻電源激勵(lì)更高的能量效率。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于氣液兩相DBD的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電極優(yōu)化等方面研究較多，而針對(duì)液體性質(zhì)對(duì)放電特性影響的研究涉及較少。實(shí)際的氣液兩相DBD水處理應(yīng)用中，有時(shí)需要在被處理廢水中添加一些堿性物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)pH值，
6、提高降解效率。這改變了液體的性質(zhì)，進(jìn)而影響到放電特性，因此，不同液體成分氣液兩相DBD放電特性的研究對(duì)于這種放電形式的實(shí)際應(yīng)用中反應(yīng)器設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整具有重要參考作用。本文研究了苯胺及苯胺+Na()H氣液兩相DBD的放電特性，比較了兩種溶液的電氣特性、發(fā)光特性及光譜特性的特點(diǎn)，以及主要放電參量的變化規(guī)律，結(jié)合放電機(jī)理對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析討論。1實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)量方法圖l給出了本文實(shí)驗(yàn)研究所采用的氣液兩相DBD實(shí)驗(yàn)裝置及其電氣接線圖。電源采用電壓幅值范圍為0～25kV，頻率范圍為10～20kHz的高壓高頻
7、交流電源。氣液兩相DBD反應(yīng)器由高壓電極、地電極和石英玻璃器皿組成。高壓電極由四根并聯(lián)的不銹鋼棒構(gòu)成，每根電極直徑2．5cm，長(zhǎng)度lOCHI，其表面覆蓋有陶瓷管作為阻擋介質(zhì)，地電極采用直徑為15cm的不銹鋼盤構(gòu)成，玻璃器皿內(nèi)徑19cm，高4．5cm，壁厚為4mlT1．實(shí)驗(yàn)時(shí)玻璃器皿放在地電極上，液體放入到器皿內(nèi)，液面高度為5mm，實(shí)驗(yàn)時(shí)保持高壓電極與液面之間的距*收稿日期：20l30918；修訂日期：2O140lO2基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51377075)；江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)日(BK2
8、01314l2)作者簡(jiǎn)介：顧信鵬(1988)，男，碩士研究生，從事氣液兩相介質(zhì)阻擋放電特性與應(yīng)用等方面的研究；guxinp@sina．COFI1。通信作者：方志(1977)，男．博士，副教授，主要從事氣體放電技術(shù)產(chǎn)生等離子體的特性與其應(yīng)用方面的研究；myra@263．net。：．‘075O01_1強(qiáng)激光與粒子束離為4mm。本文實(shí)驗(yàn)分別采用兩種150mL的液體，一種為200mg／L的苯胺溶液，另一種為加入NaOH后pH值為11相同濃度苯胺溶液。由于苯胺溶液不能與NaOH反應(yīng)，故添加少
