低溫等離子體化工

第一章　緒論 /1
第一節(jié)等離子體簡介 2
第二節(jié)低溫等離子體過程強化技術概述 3
一、冷等離子體過程強化 3
二、暖等離子體過程強化 5
三、熱等離子體過程強化 5
第三節(jié)低溫等離子體化工過程強化的關鍵問題 7
第四節(jié)展望 9
參考文獻 9

第二章　冷等離子體在催化劑制備中的應用 /11
第一節(jié)冷等離子體影響晶體成核與生長原理 11
第二節(jié)冷等離子體制備催化劑的尺度效應 13
一、輝光放電制備 13
二、介質阻擋氣體放電制備 15
三、射頻等離子體制備 16
四、其他等離子體 18
第三節(jié)冷等離子體制備催化劑的結構效應 18
一、輝光放電制備 18
二、介質阻擋氣體放電制備 20
三、射頻等離子體制備 22
四、其他等離子體 22
第四節(jié)冷等離子體制備熱敏材料負載催化劑 23
一、多肽、氨基酸類 23
二、大比表面積炭材料 24
三、多孔有機聚合物類 24
第五節(jié)冷等離子體分解脫除分子篩模板 25
參考文獻 27

第三章　循環(huán)模式等離子體催化氧化脫除VOCs與納米金催化劑的等離子體原位再生 /31
第一節(jié)等離子體技術脫除VOCs 31
第二節(jié)等離子體催化技術脫除VOCs 33
第三節(jié)循環(huán)模式等離子體催化脫除VOCs 36
一、存儲階段相關問題 37
二、放電階段相關問題 39
三、循環(huán)模式等離子體催化全過程及其穩(wěn)定性 45
第四節(jié)空氣等離子體原位再生納米金催化劑 46
一、氧等離子體原位再生與N2含量的影響 46
二、空氣等離子體原位再生：濕度的影響 50
三、空氣等離子體原位再生：交流正弦與脈沖方波高壓放電對比 52
參考文獻 55

第四章　等離子體轉化二氧化碳制備高附加值燃料和化工產品 /60
第一節(jié)等離子體分解二氧化碳 62
一、等離子體分解二氧化碳概述 62
二、等離子體協(xié)同催化分解二氧化碳 63
第二節(jié)等離子體催化二氧化碳加氫 64
一、二氧化碳加氫合成一氧化碳 64
二、二氧化碳加氫甲烷化 65
三、二氧化碳加氫合成高附加值液體產品（以甲醇為例） 66
第三節(jié)等離子體甲烷二氧化碳重整 67
一、甲烷二氧化碳重整反應 67
二、等離子體甲烷二氧化碳重整反應 67
三、等離子體甲烷二氧化碳重整反應影響因素 69
四、等離子體協(xié)同催化甲烷二氧化碳重整 69
第四節(jié)等離子體轉化二氧化碳的化學反應動力學模擬 71
參考文獻 76

第五章　電除塵器 /82
第一節(jié)引言 82
第二節(jié)電除塵器基本原理 83
一、直流電暈放電 84
二、顆粒物荷電 84
三、遷移收集 85
四、振打清灰 85
第三節(jié)除塵效率影響因素 85
一、粉塵粒徑 85
二、比電阻 86
三、電除塵器振打 87
四、高壓電源 88
五、運行溫度 88
六、本體選型和分區(qū) 89
七、離子風 90
第四節(jié)收塵效率預測模型 90
一、Deutsch公式及其修正 91
二、電除塵指數 92
三、電除塵指數公式推導 92
四、電除塵指數公式有效性 95
五、ESP指數和顆粒物排放 99
第五節(jié)除塵器電場優(yōu)化 100
參考文獻 101

第六章　大氣壓冷等離子體在生物技術中的應用 /104
第一節(jié)CAP的產生方法及作用原理概述 104
一、電暈放電 105
二、介質阻擋放電 105
三、裸露金屬電極放電 105
第二節(jié)CAP在生物技術中的應用進展概述 107
第三節(jié)CAP與生物作用機制 107
第四節(jié)CAP在生物技術中的應用 108
一、CAP在殺菌和消毒中的應用 109
二、CAP在生物誘變育種中的應用 110
三、CAP在農業(yè)和食品加工中的應用 114
四、CAP在生物醫(yī)學中的應用 115
第五節(jié)展望 116
參考文獻 117

第七章　氣液等離子體高級氧化過程 /123
第一節(jié)氣液等離子體高級氧化過程的診斷與機理 124
第二節(jié)氣液等離子體傳遞與反應特性的可視化研究 126
第三節(jié)氣液等離子體反應器 130
一、反應器的類型及相對能量效率 130
二、高效反應器設計及應用實例 131
第四節(jié)氣液等離子體高級氧化的應用研究進展 132
第五節(jié)展望 135
參考文獻 135

第八章　微通道氣液等離子體有機合成 /142
第一節(jié)微流體過程強化以及等離子體相關關鍵概念 143
一、流動化學和微流體反應器 143
二、流動化學合成應用舉例 145
三、低溫等離子體輔助有機合成過程 148
第二節(jié)過程強化原理 151
一、帕邢定律與微型反應器 151
二、氣液界面自由基傳質與反應的精確控制 152
第三節(jié)應用實例 153
一、鼓泡型微通道氣液等離子體反應器 153
二、ESR自由基檢測技術在微通道氣液等離子體反應器中的應用 161
第四節(jié)展望 167
參考文獻 168

第九章　等離子體固氮技術 /173
第一節(jié)非熱等離子體固氮技術 174
一、非熱等離子體固氮技術的優(yōu)勢 174
二、非熱等離子體固氮反應 175
第二節(jié)等離子體氮氧化物NOx合成 181
一、等離子體類型及反應器 181
二、等離子體催化NOx合成 184
三、等離子體合成NOx的能效 185
第三節(jié)等離子體合成氨技術 187
一、非熱等離子體類型及反應器 188
二、等離子體催化合成氨 191
三、等離子體合成氨技術的優(yōu)化 193
第四節(jié)展望 193
參考文獻 195

第十章　低溫等離子體工業(yè)應用技術與裝備 /204
第一節(jié)典型的等離子體放電現(xiàn)象和設備 204
一、輝光放電 204
二、介質阻擋放電 206
三、滑動電弧放電 208
四、低溫等離子體實驗電源和放電實驗裝置 210
第二節(jié)低溫等離子體材料表面處理 211
一、汽車制造業(yè) 211
二、紡織行業(yè) 216
三、光伏行業(yè) 217
四、農業(yè) 218
五、消費電子行業(yè) 219
六、生物醫(yī)療業(yè) 221
第三節(jié)低溫等離子體工業(yè)廢氣處理 223
一、低溫等離子體去除污染物的機理 224
二、低溫等離子體廢氣處理技術適用對象和應用行業(yè) 224
三、低溫等離子體工業(yè)廢氣處理技術介紹 226
第四節(jié)低溫等離子體物理農業(yè) 233
一、等離子體育種 233
二、等離子體肥料 235
三、等離子體養(yǎng)殖水處理 236
四、等離子體冷殺菌技術 237
參考文獻 237

第十一章　暖等離子體催化重整 /239
第一節(jié)暖等離子體反應器與其重整應用前景 239
第二節(jié)暖等離子體放電特性及其光電診斷 243
第三節(jié)暖等離子體重整過程及其影響因素 246
一、實驗定量方法 246
二、等離子體重整反應的引發(fā) 248
三、等離子體重整反應的影響因素 249
第四節(jié)高效的滑動電弧等離子體催化重整 254
一、生物氣重整 255
二、電能存儲新方法 256
三、液體燃料重整在線制氫 258
參考文獻 259

第十二章　熱等離子體煤制乙炔過程的基礎研究和工業(yè)發(fā)展 /262
第一節(jié)熱等離子體法制乙炔概述 262
一、乙炔生產技術 262
二、熱等離子體超高溫熱轉化過程特點 263
三、熱等離子體法制乙炔的過程原理和研究進展 264
四、熱等離子體煤制乙炔過程的關鍵科學技術問題 270
第二節(jié)熱等離子體煤制乙炔過程研究 271
一、熱力學分析 271
二、煤裂解過程實驗研究 275
三、煤粉熱解動力學 277
四、單顆粒煤粉熱解過程的傳遞和反應分析 281
五、等離子體煤裂解過程的跨尺度多相計算流體力學模型和模擬 284
第三節(jié)煤制乙炔過程的物流、能流分析和技術經濟評價 288
一、裂解氣烴類循環(huán)過程分析 288
二、高溫乙炔產品氣淬冷優(yōu)化和能量利用 293
三、化學淬冷過程聯(lián)產乙炔、乙烯 296
第四節(jié)展望 299
參考文獻 301

第十三章　熱等離子體化學氣相沉積法制備納米材料 /306
第一節(jié)熱等離子體在納米材料制備領域的應用概述 307
第二節(jié)熱等離子體化學氣相沉積納米材料制備過程的關鍵問題 308
一、超高溫化學氣相沉積反應過程在線監(jiān)測 309
二、材料微觀結構性能調控機制 311
第三節(jié)過程強化原理 312
一、熱等離子體強化化學氣相沉積原理分析 312
二、典型熱等離子體強化化學氣相沉積反應器設計 312
第四節(jié)應用實例 314
一、少層石墨烯納米片制備過程研究 314
二、硅/碳化硅納米晶制備過程研究 319
三、以鹽湖資源為原料的高純氧化鎂制備過程研究 328
參考文獻 332

第十四章　熱等離子體強化反應及其在制備超細粉體中的應用 /334
第一節(jié)熱等離子體強化反應基本過程 334
一、熱等離子體的定義和特點 334
二、熱等離子體強化反應基本過程 335
三、熱等離子體強化過程在微細粉體合成中的應用 336
第二節(jié)熱等離子體強化反應典型應用 340
一、氬-氫等離子體制備超細鎢粉 340
二、氬-氫等離子體制備微細鎳粉 344
三、氬-氧等離子體制備超細氧化物粉體 349
四、等離子體強化還原過程機制 350
第三節(jié)等離子體強化固相放熱反應制備非氧化物陶瓷粉體 353
一、非氧化物陶瓷粉體制備現(xiàn)狀 353
二、等離子體制備非氧化物陶瓷粉體 354
三、等離子體強化鎂熱還原合成高溫陶瓷粉體 356
第四節(jié)展望 359
參考文獻 359

第十五章　熱等離子體在固體廢物處置中的應用 /362
第一節(jié)熱等離子體處置固體廢物的意義、原理及發(fā)展現(xiàn)狀 362
一、熱等離子體處置固體廢物的意義 362
二、熱等離子體處置固體廢物的原理 363
三、熱等離子體處置固體廢物的發(fā)展現(xiàn)狀 365
第二節(jié)熱等離子體固體廢物處置中的關鍵問題 368
一、等離子體熱解反應 368
二、等離子體氣化反應 371
三、等離子體熔融反應 373
第三節(jié)熱等離子體固體廢物處置中的過程強化原理 376
一、熱等離子體的氣相反應強化 376
二、熱等離子體的固相反應強化 383
第四節(jié)熱等離子體在固體廢物處置中的應用實例 385
一、生活垃圾焚燒飛灰等離子熔融技術研究 385
二、鎮(zhèn)江30 t/d飛灰等離子熔融示范工程 389
三、熱等離子體固體廢物處置的其他應用 389
參考文獻 392

索引 /395