脈沖電暈放電OH自由基特性與NO氧化的光學(xué)診斷.pdf

1、針對(duì)脈沖電暈放電中平均電子能量水平、OH自由基的特性與主導(dǎo)NO氧化過(guò)程的關(guān)鍵活性物質(zhì)等研究中的諸多爭(zhēng)論,以及污染物協(xié)同脫除系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)的需要,基于成功搭建的脈沖電暈放電激光誘導(dǎo)熒光和發(fā)射光譜診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)OH自由基特性和NO的氧化過(guò)程系統(tǒng)地進(jìn)行以下診斷研究:首先,基于發(fā)射光譜診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)脈沖電暈放電產(chǎn)生的電子平均能量、電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)及其空間分布進(jìn)行測(cè)算。水平與豎直方向離開(kāi)線電極0-2cm,隨著距離的增加,平均電子能量和電場(chǎng)均呈先減后增的

2、變化趨勢(shì);放電電場(chǎng)變化范圍11.05-19.6MV/m,對(duì)應(yīng)的平均電子能量的變化范圍10.10-13.92eV,這一能量水平的電子足以與O2、H2O分子碰撞產(chǎn)生O、OH自由基,并進(jìn)一步反應(yīng)生成03。其次,基于激光誘導(dǎo)熒光診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)OH自由基特性展開(kāi)診斷研究。線、板電極間距較大或較小對(duì)OH自由基的產(chǎn)生與分布都有不利的影響,5cm或6cm時(shí)OH自由基的分布雖較2cm時(shí)范圍更廣,但強(qiáng)度較弱,3cm或4cm時(shí)OH自由基的強(qiáng)度與分布較為理想

3、;OH自由基主要在二次流光中產(chǎn)生,分布于整個(gè)放電空間的流光通道中,板電極附近要遠(yuǎn)低于線電極周?chē)腛H自由基濃度;02與H20對(duì)OH自由基的影響規(guī)律相似,OH自由基濃度均呈先升后降的變化趨勢(shì),并在O2濃度3％、相對(duì)濕度60%左右時(shí)達(dá)到峰值;加濕氫氣中放電流光強(qiáng)度與產(chǎn)生的OH濃度均低于氮?dú)庵械姆烹?相對(duì)濕度76%的加濕氮?dú)庵?放電脈沖結(jié)束后3-4μs時(shí)OH自由基濃度達(dá)到最高,然后呈近似指數(shù)級(jí)衰減,衰減常數(shù)約7μs,135μs時(shí)已衰減到較低的

4、濃度水平,OH自由基與脈沖電暈放電產(chǎn)生的非平衡等離子體中包括OH自由基本身在內(nèi)的粒子間的碰撞、反應(yīng)是造成其衰減的主要原因。最后,在明確OH自由基生成特性的基礎(chǔ)上,基于發(fā)射光譜和激光誘導(dǎo)熒光診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就脈沖電暈放電過(guò)程中O3隨O2濃度的生成變化規(guī)律、NO氧化過(guò)程中OH自由基與NO的分布進(jìn)行研究。當(dāng)O2濃度低于8%時(shí),O3的生成量逐漸增加,8%時(shí)達(dá)到峰值;證實(shí)OH自由基與NO能夠在脈沖電暈放電空間同時(shí)存在,而03則不能與NO共存,推斷O自