非热电弧等离子体技术与应用
出版时间:
2015-01
版次:
1
ISBN:
9787122216656
定价:
80.00
装帧:
平装
开本:
16开
纸张:
胶版纸
页数:
175页
字数:
253千字
正文语种:
简体中文
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《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。 杜长明，中山大学 环境科学与工程学院，副教授，杜长明，男，1978年生，博士，副教授，硕导，现在中山大学环境工程系从事教学和科研工作。2001年获得热能动力工程专业学士学位，2006年获得浙江大学环境科学与工程专业博士学位。2008年度、2010年度中山大学考核获得优秀，2008年获得国家清洁生产审核师，2013年入选“珠江科技新星”，2014年，2014年入选广东省环境科学学会“青年科技奖”。
杜长明长期工作在教育与科研第一线，主讲环境工程核心课程《固体废物处理处置工程》。在人才培养方面，积极探索培养方法，提出了一套实效性强的理工科学生科研实践创新能力八步培养方法，成果《理工科年轻教师培养研究生浅谈》发表在《学位与研究生教育》上。
近几年，专门从事固体废物处理、等离子体科学领域前沿技术的研究，已形成一套独特的学术思想。从能源和环境工程专业视野，将工作聚焦到如何把等离子体技术应用于能源可持续利用和环境护领域过程中的理论和创新技术工艺研究，主要创新点及其科学意义如下：（1）创新性提出了非热电弧等离子体转换生物乙醇制氢技术，研究成果于2012年和2014年发表在能源领域TOP期刊International Journal of Hydrogen Energy，授权发明专利1项；（2）创新性开发出非平衡等离子体式喷雾杀菌消毒剂发生装置和微等离子消毒器，授权发明专利1项；（3）提出气液非热电弧等离子体消解高浓度有机废水技术，相应科研成果获奖2项：2008年第六界国际发明博览会银奖和2008年广州青少年“迎奥运”知识产权创新大赛铜奖；（4）开发出利用热解/气化－等离子体重整协同处理有机固体废物工艺；（5）创新提出基于活性炭吸附－低温等离子体催化降解有机废工艺，实现工业示范应用1项，获经济效益195万元(博士论文第六章)。近来5年主持国家自然科学基金青年基金项目1项、广州市珠江科技新星专项1项、教育部博士点基金新教师项目1项、广东省自然科学基金博士启动项目1项、高校基本科研业务费中山大学青年教师培育项目1项、中山大学后备重点课题1项等共计10余项课题。共计发表学术论文70余篇，SCI收录30余篇，IF SCI>4.0共计7篇。申请专利16项，授权11项。 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ElenbaasHeller方程
3.1.2电弧放电弧柱的EngelSteenbeck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
-
内容简介:
《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。
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作者简介:
杜长明，中山大学 环境科学与工程学院，副教授，杜长明，男，1978年生，博士，副教授，硕导，现在中山大学环境工程系从事教学和科研工作。2001年获得热能动力工程专业学士学位，2006年获得浙江大学环境科学与工程专业博士学位。2008年度、2010年度中山大学考核获得优秀，2008年获得国家清洁生产审核师，2013年入选“珠江科技新星”，2014年，2014年入选广东省环境科学学会“青年科技奖”。
杜长明长期工作在教育与科研第一线，主讲环境工程核心课程《固体废物处理处置工程》。在人才培养方面，积极探索培养方法，提出了一套实效性强的理工科学生科研实践创新能力八步培养方法，成果《理工科年轻教师培养研究生浅谈》发表在《学位与研究生教育》上。
近几年，专门从事固体废物处理、等离子体科学领域前沿技术的研究，已形成一套独特的学术思想。从能源和环境工程专业视野，将工作聚焦到如何把等离子体技术应用于能源可持续利用和环境护领域过程中的理论和创新技术工艺研究，主要创新点及其科学意义如下：（1）创新性提出了非热电弧等离子体转换生物乙醇制氢技术，研究成果于2012年和2014年发表在能源领域TOP期刊International Journal of Hydrogen Energy，授权发明专利1项；（2）创新性开发出非平衡等离子体式喷雾杀菌消毒剂发生装置和微等离子消毒器，授权发明专利1项；（3）提出气液非热电弧等离子体消解高浓度有机废水技术，相应科研成果获奖2项：2008年第六界国际发明博览会银奖和2008年广州青少年“迎奥运”知识产权创新大赛铜奖；（4）开发出利用热解/气化－等离子体重整协同处理有机固体废物工艺；（5）创新提出基于活性炭吸附－低温等离子体催化降解有机废工艺，实现工业示范应用1项，获经济效益195万元(博士论文第六章)。近来5年主持国家自然科学基金青年基金项目1项、广州市珠江科技新星专项1项、教育部博士点基金新教师项目1项、广东省自然科学基金博士启动项目1项、高校基本科研业务费中山大学青年教师培育项目1项、中山大学后备重点课题1项等共计10余项课题。共计发表学术论文70余篇，SCI收录30余篇，IF SCI>4.0共计7篇。申请专利16项，授权11项。
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目录:
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ElenbaasHeller方程
3.1.2电弧放电弧柱的EngelSteenbeck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
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