搜索
强电场产生羟基自由基及其应用黄宇S1409024CompanyLogo1.强电场放电流注理论以阴极附近的偶然电子作为种子，在外部电场E0的作用下不断产生电离，倍增由此形成的电子崩向阳极一侧推进一旦电子崩的前端接触到阳极,电子就会被吸收而只剩下离子。当这些正空间电荷产生的电场Er。增大到与外部电场E相当时(Er≥E0)就会出现许多以光电离生成的电子为种子的小电子崩。这些电子崩头部中的电子被吸收到正离子群中,从而形成等离子体。等离子体头部的电场较强生成许多小电子崩,与此同时,等离子体区域也不断向阴极伸展一根细等离子体柱(流注)贯通阳极和阴极,产生了放电电流在电极间的流动,大量等离子体流注的同时产生便形成了强电离放电。2、强弱电场电离的区分现有的产生非平衡等离子体的常压(≥0.1Mpa)电离放电方式有直流高电压电晕放电、脉冲高电压电晕放电和介质阻挡放电三种,均属于弱电离放电。2.1强电场电离的主要参数强弱电离放电区是以ne/n为10-4、ne为1015/cm3、Te为10ev作为划分参数通常用折合电场强度E/n(单位为Td,E为放电电场强度,n为气体浓度,Td=1017vcm2)来表征其电离强度、电子从电场中取得能量大小。3、强电场电离放电产生OH·过程与机理3.1O2离解、电离生成轻基自由基的等离子体反应过程在强电离放电中,放电电场中被加速的电子具有的平均能量大于10eV,当电子能量达到12.5eV后,与O2分子反应产生OH·的等离子体反应过程如下:O2分子发生电离、离解电离反应：O2+e→O2++2eO2+e→O++O+2e在电场的作用下,O2+与H2O分子形成水合离子[O2+(H2O)]其反应式为：O2++H2O+M→O2+(H2O)+M产生羟基自由基的主要途径是水合离子分解，其反应式如下：O2+(H2O)+H2O→H3O++O2+OH·O2+(H2O)+H2O→H3O+(OH)+O2H3O+(OH)+H2O→H3O++H2O+OH·采用强电场电离O2方法产生OH·自由基时,每加入100eV的能量时,它最终能产生2.46左右个OH·自由基.3.2H2O离解、电离生成轻基自由基的等离子体反应过程当强电场中电子的平均能量达到12.5eV时等产生OH·自由基的过程如下：2H2O+e→H2O++H2O*+2e激发态H2O,分子发生离解反应:H2O*→H·+OH·H2O+发生如下离解电离反应:H2O++H2O→H3O++OH·H2O+→H++OH·在强电场中,H2O分子也发生如下附着反应:e+H2O→e-aq强电场激发、电离H2O分子时,每注入100eV的能量时,将产生2.80左右个OH·自由基和2.75左右e-aq4、强电场产生羟基自由基的应用4.1强电场电离脱硫实验分别考察激励电压、含水率、含氧量、反应时间、H2O与O2比值对脱硫率影响1.激励电压（SO2的原始浓度为800×10-6(v/v),含氧量为20.8%(v/v)）2.含水率（SO2的原始浓度为800×10-6(v/v),含氧量为20.8%(v/v)，激励电压2.4KV3.含氧量（SO2的原始浓度为1000×10-6(v/v),含水率为3.6%(v/v)，激励电压2.4KV)4.反应时间（SO2的原始浓度为1000×10-6(v/v),含氧量为20.8%(v/v)，激励电压2.4KV）1.5t／h高藻饮用水羟基自由基应急处理试验考察了羟基比值浓度和初始藻浓度对铜绿微囊藻降解率的影响，为今后羟基等自由基应急处理饮用水中铜绿微囊藻提供依据。（1)实验前，加入培养好的铜绿微囊藻，使自来水中铜绿微囊藻数量达到104个/ml数量级以上。（2）分别在处理Omin，0.5min，lmin，1.5min，3min，5min，7min，l0min，13min，15min，20min的时候在取样口取样测量藻液的光密度、叶绿素a，计算灭藻率。由于羟基溶液具有强烈的氧化脱色作用，只是铜绿微囊藻光合色素脱色，无法继续进行光和作用，即使在适宜生长的环境也会很快的死去。叶绿素a易受羟基攻击，这是因为它是由单、双键交替不饱和结构组成，羟基能使其发生氧化、断裂、变构和分解等生化反应。参考文献：[1]胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用[M].北京:中国石化出版社,2002.[2]叶向群.绿色设计与绿色化学设计[J].环境污染与防,2002.6,24(3):190-191.[3]马振国.等离子体工业的崛起与发展[J],科技导报(北京),1995,(2):14-17.[4]自希尧,张芝涛,白敏冬.高气压强电离放电等离子体学科的形成及应用展望[J].自然杂志,2000,22(3):156-161.[5]白希尧,白敏冬,周晓见.轻基药剂治理赤潮研究[J].自然杂志,2002,24(1):26-33.[6]自敏冬,张芝涛,白希尧等.轻基游离基杀死压载水中微生物研究[J].海洋与湖沼,2003,23(5):484-490.[7]肖文德,吴志泉编著.二氧化硫脱除与回收[M].北京:化学T业出版社,2001[8]朱爱民,张秀玲,宫为民,代斌,脉冲电晕等离子体作用下甲烷偶联反应的研究Ⅱ.反应添加气的影响,应用化学,1999,16(4):70-73.[9]毛本将,王保健,姜一鸣等,等离子体烟气脱硫脱硝工业试验装置,电力环境保护,2000,16(3):5-7.[10]白希尧,张芝涛,白敏药,气体放电非平衡等离子体化学脱硫脱硝理论基础研究,工业安全与防尘,2000,9:14-17.[11]白希尧,张芝涛,白敏冬等,高气压强电离放电等离子体学科的形成及应用展望,自然杂志,2000,22(3):156-160.[12]张芝涛,鲜于泽,白敏冬等,强电离放电研究,东北大学学报2002,23(5):507一510.[13]朱晓峰,高洪辉,白敏冬等,电参数对强电离放电烟气脱硫效率的影响[J]军械工程学院学报,2006,18:170-173.[14]白敏冬，张之涛，白希尧．海洋生物入侵性传播及绿色防治[M]．北京：科学出版社，2005．[15]杨波,白敏冬,毛程奇,李静,薛晓红.经基自由基杀灭压载水搭乘生物的中试实验闭.北京理工大学学报,2005,25(增刊):226-229.(EI收录).