非热电弧等离子体技术与应用

第1章电弧等离子体的产生

1.1电弧放电等离子体的发展

1.1.1等离子体的定义

1.1.2等离子体的分类

1.1.3电弧放电的发展及应用

1.2电弧放电的特征

1.2.1电弧放电的分类

1.2.2电弧放电的伏安特性

1.3电弧放电的基础理论

1.3.1阴极电子发射机制

1.3.2电弧放电中的阴极和阳极层

1.4电弧放电的电源

1.5电弧放电的基本结构

1.5.1自由线性电弧

1.5.2转移电弧

1.5.3非转移电弧和等离子体炬

1.5.4非热电弧放电

参考文献

第2章非热电弧等离子体物理特征及反应器

2.1尖端电弧放电

2.2滑动电弧放电

2.2.1刀形电极

2.2.2棒式电极

2.2.3水膜电极

2.2.4水电极

2.2.5多电极

2.3旋转电弧放电

2.3.1机械驱动电极旋转电弧

2.3.2切向进气驱动旋转电弧

2.3.3磁驱动旋转电弧

2.4龙旋风电弧放电

2.5缩放电极电弧放电

2.5.1电压电流变化

2.5.2电压电流与电弧变化间的关联

2.6气液混相非热电弧放电

2.6.1电压电流特征

2.6.2电弧特征

2.7非热电弧等离子体炬

2.7.1用于点火和火焰控制的非热电弧等离子体炬

2.7.2用于重整制氢和制备纳米炭黑的非热电弧等离子体炬

2.7.3记忆合金电极非热电弧等离子体发生器

2.7.4逆涡流非热电弧等离子体炬

2.7.5金属喷嘴电极滑弧等离子体炬

2.7.6非热电弧等离子体射流炬

2.7.7旋转电弧放电发生器

2.7.8射频非热电弧等离子体炬

2.7.9旋风非热电弧等离子体发生器

2.7.10三级反应区非热电弧放电等离子体反应器

2.7.11交流非热电弧放电等离子体炬

2.7.12三相交流滑动弧等离子体发生器

2.7.13磁驱动非热电弧等离子体发生器

2.7.14微型非热电弧等离子体炬

参考文献

第3章非热电弧等离子体物理模型

3.1电弧放电的弧柱通道模型

3.1.1电弧放电中的ElenbaasHeller方程

3.1.2电弧放电弧柱的EngelSteenbeck通道模型

3.2二维非热电弧等离子体通道物理模型

参考文献

第4章非热电弧等离子体化学过程

4.1等离子体中的基元反应

4.1.1激发

4.1.2电离

4.1.3离解

4.1.4复合

4.2非热电弧等离子体中的活性物种

4.2.1HO自由基和NO自由基

4.2.2O3

4.2.3H2O2

4.2.4H3O+

4.3湿空气非热等离子体化学反应动力学模型

4.3.1湿空气成分的特性

4.3.2湿空气低温等离子体化学反应动力学模型

4.4气液混相非热电弧放电等离子体反应动力学模型

4.5等离子体氧化反应机理

4.5.1HO·和O的反应特性

4.5.2臭氧氧化

4.5.3单线态氧O2(1Δg)

参考文献

第5章非热电弧等离子体表面处理

5.1等离子体表面改性的原理

5.2等离子体改性材料的测试和表征

5.2.1接触角测试

5.2.2扫描电子显微镜测试

5.2.3X射线光电子能谱分析

5.2.4红外光谱分析

5.2.5电子自旋共振光谱分析

5.2.6X射线衍射分析

5.2.7原子力显微镜测试

5.3非热电弧等离子体处理不锈钢表面

5.3.1304L和316L不锈钢处理

5.3.2船体不锈钢处理

5.4非热电弧等离子体处理纺织物表面

5.4.1棉纱和坯布的改性

5.4.2羊毛的改性

5.5非热电弧等离子体处理聚合物表面

5.5.1玻纤增强聚酯的处理

5.5.2有机基板的处理

5.6非热电弧等离子体改性碳基材料

5.6.1颗粒活性炭的改性与应用

5.6.2活性炭纤维的改性与应用

参考文献

第6章非热电弧等离子体制备材料

6.1等离子体制备材料装置

6.2电解介质对纳米氧化亚铜形貌的影响

6.3磁力搅拌对纳米氧化亚铜形貌的影响

6.4电流密度对纳米氧化亚铜形貌的影响

6.5反应温度对纳米氧化亚铜形貌的影响

6.6微等离子体制备纳米氧化亚铜机理分析

参考文献

第7章非热电弧等离子体处理气体污染物

7.1非热电弧等离子体处理无机气体污染物

7.1.1N2O转化

7.1.2H2S的净化

7.1.3SO2的脱除

7.2非热电弧等离子体处理挥发性有机污染物

7.2.1施加电压对等离子体净化效果的影响

7.2.2浓度对等离子体净化效果的影响

7.2.3水汽含量对离子体净化效果的影响

7.2.4等离子体降解机理

7.3非热电弧等离子体降解持久性有机污染物

7.3.1脱除烟气中多环芳烃和炭黑颗粒系统

7.3.2PE焚烧烟气等离子体净化效果

7.3.3PVC焚烧烟气等离子体净化效果

7.3.4多环芳烃和炭黑降解机理

7.4活性炭吸附和脱附等离子体氧化净化有机废气

7.4.1工艺流程及净化原理

7.4.2喷漆有机废气净化工程应用

参考文献

第8章非热电弧等离子体处理液体污染物

8.1非热电弧等离子体降解有机废液

8.1.1磷酸三丁酯的降解

8.1.2废甘油的转化

8.2非热电弧等离子体处理有机废水

8.2.1等离子体—芬顿反应降解酸性橙Ⅱ

8.2.2等离子体—光催化降解酸性橙Ⅱ

8.3非热电弧等离子体处理无机废水

8.3.1初始pH值对Cr(Ⅵ)还原的影响

8.3.2Cr(Ⅵ)初始浓度对Cr(Ⅵ)还原的影响

8.3.3输入功率对Cr(Ⅵ)还原的影响

8.3.4沉淀产物分析

8.4非热电弧等离子体氧化－生物净化组合工艺

参考文献

第9章非热电弧等离子体杀菌

9.1低温等离子体杀菌机理

9.1.1电场

9.1.2热效应

9.1.3紫外辐射

9.1.4机械力

9.1.5带电粒子

9.1.6羟基自由基

9.1.7过氧化氢(H2O2）

9.1.8过氧基(ROO·）和烷基自由基(RO·）

9.2非热电弧等离子体表面杀菌

9.2.1等离子体杀菌效果的确定

9.2.2等离子体杀菌装置

9.2.3不同气体流量对等离子体表面杀菌的影响

9.2.4接触距离对滑动弧表面杀菌的影响

9.2.5细菌数量对表面杀菌的影响

9.3非热电弧等离子体水体杀菌

9.3.1液体循环流量对滑动弧液体杀菌的影响

9.3.2不同气体类型对滑动弧液体杀菌的影响

9.3.3等离子体处理过程中细菌细胞形态的变化

9.3.4杀菌机理的探讨

9.4非热电弧等离子体制备消毒剂

参考文献

第10章非热电弧等离子体转化燃料和制氢

10.1等离子体转化燃料的主要反应

10.2等离子体重整燃料的评价方法

10.2.1O/C比

10.2.2S/C比

10.2.3燃料转化率

10.2.4氢气产率

10.2.5氢气选择性

10.2.6单位能耗需求(SER）

10.2.7单位能量消耗(SEI）

10.2.8能量效率

10.3非热电弧等离子体重整甲烷

10.3.1重整甲烷

10.3.2甲烷与二氧化碳混合物的转化

10.4非热电弧等离子体重整液体燃料

10.4.1等离子体重整乙醇制合成气系统

10.4.2O/C比对转化率的影响

10.4.3O/C比对产物氢气和CO的影响

10.4.4O/C比对单位能耗和能量效率的影响

10.4.5S/C比对转化率的影响

10.4.6S/C比对产物H2和CO的影响

10.4.7S/C比对单位能耗的影响

10.4.8乙醇流量比对转化率的影响

10.4.9乙醇流量比对单位能耗、能量效率及氢气产率的影响

10.4.10乙醇流量比对产物H2和CO的影响

10.4.11等离子体重整乙醇的机理

10.4.12等离子体—乙醇能量循环

参考文献

第11章非热电弧等离子体热解生物质

11.1非热电弧等离子体热解生物质系统

11.1.1非热电弧等离子体反应器

11.1.2非热等离子体热解生物质的工艺流程

11.2等离子体热解生物质的评估指标

11.2.1生物质转化率

11.2.2各组分的体积分数

11.2.3H2/CO比

11.3载气种类对等离子体热解生物质的影响

11.3.1气体产物随时间的变化情况

11.3.2载气种类对生物质转化的影响

11.3.3载气种类对气体组分的影响

11.3.4载气种类对合成气生产的影响

11.4放电功率对等离子体热解生物质的影响

11.4.1气体产物随时间的变化情况

11.4.2放电功率对生物质转化率的影响

11.4.3放电功率对气体组分的影响

11.4.4放电功率对合成气生产的影响

11.5热解固体产物表面结构分析

参考文献

《非热电弧等离子体技术与应用》共11章，第1章～第4章介绍非热电弧等离子体基本原理、发生器、物理化学特征，第5章、第6章介绍等离子体材料改性与合成，第7章～第9章介绍等离子体在环境与消毒方面的应用，第10章、第11章介绍等离子体燃料转化与生物质热解制合成气。全书从非热电弧放电的发生基本原理和机理、发生器类型、物理化学特征到非热电弧等离子体在环境、能源、材料、生物医学领域的应用均做了详细介绍，具有较强的技术应用性和参考价值。
　　《非热电弧等离子体技术与应用》可作为从事低温等离子体、环境、能源、材料、化学、生物医学的科研工程技术人员和管理人员的参考书，也可作为高等学校师生及相关专业研究生的教材。

《非热电弧等离子体技术与应用》著者一直在等离子体学科领域进行应用技术研究工程，等离子体是物理和化学等多种学科领域的边缘交叉的科学问题，有待继续发展与研究，是一门发展中的科学，本书主题极具实用价值，原创性突出、组织结构有序合理、可读性强，是一部非常系统的、有价值的、技术先进的参考手册。本书的出版，有助于推动国内等离子体技术这门发展中的学科，提高其生命力。
　　《非热电弧等离子体技术与应用》对于多种类型的非热电弧等离子体及其应用进行了清晰而简洁地介绍，力求全书连贯统一，自成一体，反映非热电弧等离子体的全貌，同时尽力保持每一章的相对独立性。本书介绍了该领域最新的概念，原理，工艺，同时通过图与文字相结合的方式加以阐明。