1 绪论 1
1.1 挥发性有机化合物（VOCs）的概念、来源及危害 1
1.1.1 VOCs的概念 1
1.1.2 VOCs的工业来源 2
1.1.3 VOCs的危害 2
1.2 我国VOCs污染现状及对策 3
1.3 VOCs治理技术 4
1.3.1 吸附法 5
1.3.2 吸收法 5
1.3.3 冷凝法 6
1.3.4 膜分离法 6
1.3.5 燃烧法 6
1.3.6 生物法 8
1.3.7 光催化法 9
1.3.8 低温等离子体法 9
1.3.9 几种VOCs处理方法性能比较 10
1.4 结语 11
参考文献 12
2 等离子体 13
2.1 等离子体的概念 13
2.1.1 物质的三态变化 13
2.1.2 物质第四态——等离子体 14
2.2 等离子体的分类 15
2.2.1 按存在分类 15
2.2.2 按电离度分类 15
2.2.3 按粒子密度分类 15
2.2.4 按热力学平衡分类 15
2.3 等离子体特征 16
2.3.1 等离子体整体特性 16
2.3.2 等离子体准电中性 17
2.3.3 等离子体鞘层 18
2.3.4 等离子体扩散过程 19
2.3.5 等离子体辐射 19
2.4 等离子体特征参数与判据 20
2.4.1 等离子体密度和电离度 21
2.4.2 等离子体温度 21
2.4.3 沙哈方程 22
2.4.4 德拜屏蔽与德拜长度 22
2.4.5 等离子体频率 22
2.4.6 等离子体导电性和介电性 23
2.4.7 等离子体判据 23
2.5 结语 24
参考文献 25
3 等离子体产生方式 26
3.1 等离子体的主要发生方法 26
3.1.1 气体放电法特性与原理 26
3.1.2 汤森放电 27
3.1.3 帕邢定律 28
3.1.4 气体原子的激发转移和消电离 29
3.1.5 气体击穿——罗可夫斯基理论 29
3.1.6 击穿电压的影响因素 32
3.2 等离子体的主要生成途径 32
3.2.1 电子束照射 33
3.2.2 介质阻挡放电 34
3.2.3 沿面放电 37
3.2.4 电晕放电 39
3.2.5 辉光放电 44
3.2.6 弧光放电 47
3.2.7 微波放电 55
3.3 结语 62
参考文献 63
4 气相等离子体光谱特性 64
4.1 电晕放电光谱特性 65
4.2 流光放电光谱特性 68
4.3 辉光放电光谱特性 69
4.4 火花放电光谱特性 71
4.5 电弧放电光谱特性 73
4.6 结语 75
参考文献 75
5 等离子体技术处理VOCs的机理 78
5.1 电晕放电 78
5.1.1 正电晕 78
5.1.2 负电晕 79
5.1.3 交变电场电晕放电 80
5.1.4 电晕放电起晕电场的计算 82
5.2 流注理论 82
5.2.1 空间电荷对电场的畸变 82
5.2.2 正流注的形成 83
5.2.3 负流注的形成 84
5.3 介质阻挡放电 85
5.3.1 介质阻挡放电的发生过程 85
5.3.2 介质阻挡放电的能量和电场的计算 87
5.4 电子、离子、自由基和臭氧的形成 87
5.4.1 放电等离子体的重要基元反应过程 87
5.4.2 电子所得的能量和羟基与臭氧的形成 88
5.5 VOCs分子降解过程 90
5.6 结语 92
参考文献 92
6 低温等离子体反应系统优化 94
6.1 实验装置 94
6.2 等离子体反应器 94
6.3 实验电源及电路 95
6.4 反应器结构研究 98
6.4.1 反应器直径对降解率的影响 98
6.4.2 放电极直径对降解率的影响 99
6.4.3 放电极材料对降解率的影响 100
6.4.4 反应器材质对降解率的影响 101
6.4.5 反应区长度对降解率的影响 103
6.5 高频电源下的反应器发热研究 104
6.5.1 研究方法 104
6.5.2 实验结果 105
6.5.3 实验现象分析 106
6.5.4 模型建立 107
6.6 电源比较实验研究 108
6.6.1 直流电与交流电的比较实验 108
6.6.2 交流电源电气参数对降解率的影响 109
6.7 结语 114
参考文献 114
7 低温等离子体技术工况参数研究 116
7.1 反应器空塔实验 116
7.1.1 电压对降解效果的影响 116
7.1.2 入口浓度对去除效果的影响 117
7.1.3 气体流速对去除效果的影响 117
7.1.4 功率对去除效果的影响 118
7.2 反应器内有填料的相关实验 119
7.2.1 电场强度对降解率的影响 119
7.2.2 气体流速对降解率的影响 119
7.2.3 入口浓度对降解率的影响 120
7.2.4 填料对降解率的影响 120
7.3 工况参数与臭氧浓度的关系 121
7.3.1 电场强度对臭氧浓度的影响 122
7.3.2 气体流速对臭氧浓度的影响 122
7.3.3 入口浓度对臭氧浓度的影响 123
7.3.4 填料对臭氧浓度的影响 123
7.4 填料对气体放电性能的影响 124
7.4.1 填料对气体放电强度的影响 124
7.4.2 填料与能量分配之间的关系 125
7.5 结语 126
参考文献 127
8 低温等离子体协调技术研究 128
8.1 低温等离子体协同技术研究现状与分析 128
8.1.1 等离子体-吸附剂联合技术 128
8.1.2 等离子体-催化剂联合技术 129
8.1.3 等离子体-铁电性物质联合技术 129
8.1.4 联合装置 130
8.1.5 机理研究 130
8.1.6 国内外研究现状分析 131
8.2 协同效应下降解效果的评价标准 131
8.3 吸附增效等离子体降解实验 132
8.3.1 吸附和脱附降解实验 132
8.3.2 吸附增效机理研究 133
8.4 催化协同等离子体降解实验 137
8.4.1 纳米TiO2/γ-Al2O3催化协同等离子体降解实验 137
8.4.2 MnO2/γ-Al2O3催化协同等离子体降解实验 145
8.4.3 纳米TiO2/γ-Al2O3与MnO2/γ-Al2O3催化剂对比试验 148
8.5 铁电体协同等离子体降解实验 150
8.5.1 典型铁电体协同等离子体降解实验 150
8.5.2 改性铁电体协同等离子体降解实验 155
8.6 吸附-铁电体-纳米催化协同降解实验 160
8.6.1 复合催化剂对降解率的影响 160
8.6.2 复合催化剂对臭氧浓度的影响 161
8.6.3 复合催化剂对等离子体能量效率的影响 161
8.7 结语 162
参考文献 163
9 反应机理和反应动力学分析 167
9.1 检测分析方法 167
9.1.1 净化尾气监测方法 167
9.1.2 产物臭氧测定方法 167
9.1.3 表面结焦产物测定方法 168
9.2 反应产物分析 168
9.2.1 色谱检测结果分析 168
9.2.2 质谱检测结果分析 168
9.2.3 尾气的红外吸收图谱分析 169
9.3 结焦产物分析 170
9.4 反应机理分析 172
9.5 等离子体反应动力学分析 176
9.5.1 高能电子撞击反应速率常数 176
9.5.2 吸附和脱附反应速率 177
9.6 结语 179
参考文献 179
10 低温等离子体技术的其他应用 181
10.1 污水处理厂低温等离子体除臭技术 181
10.1.1 实验装置 181
10.1.2 实验方法及评价指标 181
10.1.3 低温等离子体除臭机理 182
10.1.4 电场强度E与恶臭气体净化效率η之间的关系 183
10.1.5 等离子体反应过程的放电参量研究 184
10.1.6 功率P与恶臭气体净化效率η之间的关系 185
10.1.7 结语 186
10.2 卷烟厂低温等离子体除臭技术 186
10.2.1 试验系统及条件 186
10.2.2 净化原理 187
10.2.3 低温等离子体技术除臭效率测定 187
10.2.4 气体流量变化对异味气体处理效率的影响 188
10.2.5 等离子体设备电源功率变化对异味气体处理效率的影响 188
10.2.6 结语 189
10.3 等离子体技术脱附再生活性炭纤维 189
10.3.1 实验材料和方法 190
10.3.2 频率f与脱附率η和损失率ζ的关系 190
10.3.3 电场强度E与脱附率η和损失率ζ的关系 190
10.3.4 功率P与脱附率η和损失率ζ的关系 191
10.3.5 脱附时间t与脱附率η和损失率ζ的关系 192
10.3.6 机理分析 192
10.3.7 结语 192
10.4 低温等离子体技术在废水处理中的应用 193
10.4.1 低温等离子体技术处理废水的反应机理 193
10.4.2 低温等离子体反应装置 193
10.4.3 低温等离子体技术处理有机废水 195
10.4.4 催化剂协同应用 196
10.4.5 结语 197
10.5 低温等离子体技术在固体废物处理中的应用 197
10.5.1 低温等离子体技术处理固体废物的实验初探 197
10.5.2 结语 199
10.6 低温等离子体技术在材料表面改性中的应用 199
10.6.1 低温等离子体在金属材料表面改性中的应用 199
10.6.2 低温等离子体在对聚合物材料的表面改性中的应用 200
10.6.3 低温等离子体在生物功能材料的表面改性中的应用 202
10.6.4 结语 202
10.7 低温等离子体技术在催化剂领域的应用 203
10.7.1 等离子体制备催化剂 203
10.7.2 催化剂再生 206
10.7.3 在等离子体反应系统中添加催化剂 206
10.7.4 结语 207
参考文献 207