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脉冲流光放电脱除NO动力学过程研究

作　者: 党伟
导　师: 张连水
学　校: 河北大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 脉冲流光放电 NO 电子激发温度振动激发温度
分类号: O461
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

NO作为主要的大气污染气体对人体健康危害极大。随着人们环保意识的增强,技术上可行、经济上合理的NO脱除技术成为NO治理的重要目标。本文以NO为研究对象,通过比较NO在两种脉冲流光放电模式下的色散荧光谱,探讨NO气体脱除的动力学过程。放电等离子体特性直接关系着NO的脱除动力学过程。本文首先对负脉冲流光放电和介质阻挡流光放电的放电特性进行了实验研究。在大气压条件下,负脉冲流光放电的放电电流脉冲宽度约40ns,主要由脉冲高压电源的输出参数决定；而介质阻挡流光放电的放电电流脉冲宽度却很窄,约5-10ns,且通过改变放电电极间距和放电回路电感可以有效改变介质阻挡流光放电的放电电流脉冲宽度。在标准大气压空气环境下,负脉冲流光放电的色散荧光谱由连续谱背景和N2、N+、0的分立谱组成,放电等离子体的电子激发温度约为1.1eV；介质阻挡流光放电的色散荧光谱主要由N2的C3Πu→B3Πg荧光跃迁组成,对应N2分子C3Πu激发电子态振动激发温度约为0.2eV。实验在水蒸汽参与条件下,通过分析两种脉冲流光放电色散荧光谱,讨论了水分子的分解途径：高能电子与H2O分子发生解离非弹性碰撞,形成激发态OH*和基态H原子。以此为依据,比较NO负脉冲流光放电和介质阻挡流光放电的色散荧光谱,推断出NO分子分解动力学过程：NO分子先和快电子发生非弹性电离碰撞,产生激发态NO+*,而后NO+*解离成基态N+离子和激发态O*原子;解离出的N+离子在向阴极运动过程中与电子结合成激发态N*原子,而后与其它激发态N*原子结合成激发态N*2分子；而激发态O*原子释放出光子后成为基态O原子,再与其它的O原子结合成为O2;从而达到NO的有效脱除。以上结果对多组分气体条件下脱除NO的反应动力学研究及进一步提高NO的脱除效率具有重要的参考价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章引言  8-12
  1.1 课题研究的意义  8
  1.2 脉冲流光放电脱除NO的研究现状  8-11
    1.2.1 放电电源和反应器的优化设计  9-10
    1.2.2 添加剂对NO_X脱除效率的影响  10-11
    1.2.3 NO脱除反应机理的研究  11
  1.3 本课题的研究内容  11-12
第2章流光放电机理及气体分子激发解离  12-18
  2.1 流光放电机理  12-13
  2.2 流光放电等离子体中气体分子的激发及解离  13-17
    2.2.1 非弹性碰撞  13-15
    2.2.2 电子碰撞激发和电子碰撞电离  15-17
  2.3 脉冲流光放电脱除NO的化学反应  17-18
第3章实验装置与实验方法  18-28
  3.1 实验装置  18-19
  3.2 放电等离子体色散荧光诊断  19-27
    3.2.1 色散荧光光谱原理  19-23
    3.2.2 色散荧光光谱在等离子体参数诊断中的应用  23-27
  3.3 NO_X脱除动力学过程光谱研究  27-28
第4章大气压脉冲流光放电特性  28-44
  4.1 脉冲流光放电电流波形  28-31
    4.1.1 实验装置  28
    4.1.2 脉冲流光放电电流波形  28-29
    4.1.3 影响放电电流脉冲宽度的因素  29-31
  4.2 标准大气压空气脉冲流光放电特性  31-39
    4.2.1 负脉冲流光放电特性  31-36
    4.2.2 介质阻挡流光放电特性  36-39
  4.3 水蒸汽空气混合气体脉冲流光放电  39-44
    4.3.1 负脉冲流光放电特性  39-40
    4.3.2 介质阻挡流光放电特性  40-42
    4.3.3 两种流光放电色散荧光谱比较分析  42-44
第5章脉冲流光放电NO气体脱除  44-50
  5.1 色散荧光谱线分析  44-45
  5.2 荧光强度随放电时间变化  45-46
  5.3 NO分解过程分析  46-50
第6章结束语  50-52
  主要工作  50-51
  创新点  51
  今后工作  51-52
参考文献  52-56
致谢  56

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