低温等离子体化工

第一章　绪论 /1
第一节等离子体简介 2
第二节低温等离子体过程强化技术概述 3
一、冷等离子体过程强化 3
二、暖等离子体过程强化 5
三、热等离子体过程强化 5
第三节低温等离子体化工过程强化的关键问题 7
第四节展望 9
参考文献 9

第二章　冷等离子体在催化剂制备中的应用 /11
第一节冷等离子体影响晶体成核与生长原理 11
第二节冷等离子体制备催化剂的尺度效应 13
一、辉光放电制备 13
二、介质阻挡气体放电制备 15
三、射频等离子体制备 16
四、其他等离子体 18
第三节冷等离子体制备催化剂的结构效应 18
一、辉光放电制备 18
二、介质阻挡气体放电制备 20
三、射频等离子体制备 22
四、其他等离子体 22
第四节冷等离子体制备热敏材料负载催化剂 23
一、多肽、氨基酸类 23
二、大比表面积炭材料 24
三、多孔有机聚合物类 24
第五节冷等离子体分解脱除分子筛模板 25
参考文献 27

第三章　循环模式等离子体催化氧化脱除VOCs与纳米金催化剂的等离子体原位再生 /31
第一节等离子体技术脱除VOCs 31
第二节等离子体催化技术脱除VOCs 33
第三节循环模式等离子体催化脱除VOCs 36
一、存储阶段相关问题 37
二、放电阶段相关问题 39
三、循环模式等离子体催化全过程及其稳定性 45
第四节空气等离子体原位再生纳米金催化剂 46
一、氧等离子体原位再生与N2含量的影响 46
二、空气等离子体原位再生：湿度的影响 50
三、空气等离子体原位再生：交流正弦与脉冲方波高压放电对比 52
参考文献 55

第四章　等离子体转化二氧化碳制备高附加值燃料和化工产品 /60
第一节等离子体分解二氧化碳 62
一、等离子体分解二氧化碳概述 62
二、等离子体协同催化分解二氧化碳 63
第二节等离子体催化二氧化碳加氢 64
一、二氧化碳加氢合成一氧化碳 64
二、二氧化碳加氢甲烷化 65
三、二氧化碳加氢合成高附加值液体产品（以甲醇为例） 66
第三节等离子体甲烷二氧化碳重整 67
一、甲烷二氧化碳重整反应 67
二、等离子体甲烷二氧化碳重整反应 67
三、等离子体甲烷二氧化碳重整反应影响因素 69
四、等离子体协同催化甲烷二氧化碳重整 69
第四节等离子体转化二氧化碳的化学反应动力学模拟 71
参考文献 76

第五章　电除尘器 /82
第一节引言 82
第二节电除尘器基本原理 83
一、直流电晕放电 84
二、颗粒物荷电 84
三、迁移收集 85
四、振打清灰 85
第三节除尘效率影响因素 85
一、粉尘粒径 85
二、比电阻 86
三、电除尘器振打 87
四、高压电源 88
五、运行温度 88
六、本体选型和分区 89
七、离子风 90
第四节收尘效率预测模型 90
一、Deutsch公式及其修正 91
二、电除尘指数 92
三、电除尘指数公式推导 92
四、电除尘指数公式有效性 95
五、ESP指数和颗粒物排放 99
第五节除尘器电场优化 100
参考文献 101

第六章　大气压冷等离子体在生物技术中的应用 /104
第一节CAP的产生方法及作用原理概述 104
一、电晕放电 105
二、介质阻挡放电 105
三、裸露金属电极放电 105
第二节CAP在生物技术中的应用进展概述 107
第三节CAP与生物作用机制 107
第四节CAP在生物技术中的应用 108
一、CAP在杀菌和消毒中的应用 109
二、CAP在生物诱变育种中的应用 110
三、CAP在农业和食品加工中的应用 114
四、CAP在生物医学中的应用 115
第五节展望 116
参考文献 117

第七章　气液等离子体高级氧化过程 /123
第一节气液等离子体高级氧化过程的诊断与机理 124
第二节气液等离子体传递与反应特性的可视化研究 126
第三节气液等离子体反应器 130
一、反应器的类型及相对能量效率 130
二、高效反应器设计及应用实例 131
第四节气液等离子体高级氧化的应用研究进展 132
第五节展望 135
参考文献 135

第八章　微通道气液等离子体有机合成 /142
第一节微流体过程强化以及等离子体相关关键概念 143
一、流动化学和微流体反应器 143
二、流动化学合成应用举例 145
三、低温等离子体辅助有机合成过程 148
第二节过程强化原理 151
一、帕邢定律与微型反应器 151
二、气液界面自由基传质与反应的精确控制 152
第三节应用实例 153
一、鼓泡型微通道气液等离子体反应器 153
二、ESR自由基检测技术在微通道气液等离子体反应器中的应用 161
第四节展望 167
参考文献 168

第九章　等离子体固氮技术 /173
第一节非热等离子体固氮技术 174
一、非热等离子体固氮技术的优势 174
二、非热等离子体固氮反应 175
第二节等离子体氮氧化物NOx合成 181
一、等离子体类型及反应器 181
二、等离子体催化NOx合成 184
三、等离子体合成NOx的能效 185
第三节等离子体合成氨技术 187
一、非热等离子体类型及反应器 188
二、等离子体催化合成氨 191
三、等离子体合成氨技术的优化 193
第四节展望 193
参考文献 195

第十章　低温等离子体工业应用技术与装备 /204
第一节典型的等离子体放电现象和设备 204
一、辉光放电 204
二、介质阻挡放电 206
三、滑动电弧放电 208
四、低温等离子体实验电源和放电实验装置 210
第二节低温等离子体材料表面处理 211
一、汽车制造业 211
二、纺织行业 216
三、光伏行业 217
四、农业 218
五、消费电子行业 219
六、生物医疗业 221
第三节低温等离子体工业废气处理 223
一、低温等离子体去除污染物的机理 224
二、低温等离子体废气处理技术适用对象和应用行业 224
三、低温等离子体工业废气处理技术介绍 226
第四节低温等离子体物理农业 233
一、等离子体育种 233
二、等离子体肥料 235
三、等离子体养殖水处理 236
四、等离子体冷杀菌技术 237
参考文献 237

第十一章　暖等离子体催化重整 /239
第一节暖等离子体反应器与其重整应用前景 239
第二节暖等离子体放电特性及其光电诊断 243
第三节暖等离子体重整过程及其影响因素 246
一、实验定量方法 246
二、等离子体重整反应的引发 248
三、等离子体重整反应的影响因素 249
第四节高效的滑动电弧等离子体催化重整 254
一、生物气重整 255
二、电能存储新方法 256
三、液体燃料重整在线制氢 258
参考文献 259

第十二章　热等离子体煤制乙炔过程的基础研究和工业发展 /262
第一节热等离子体法制乙炔概述 262
一、乙炔生产技术 262
二、热等离子体超高温热转化过程特点 263
三、热等离子体法制乙炔的过程原理和研究进展 264
四、热等离子体煤制乙炔过程的关键科学技术问题 270
第二节热等离子体煤制乙炔过程研究 271
一、热力学分析 271
二、煤裂解过程实验研究 275
三、煤粉热解动力学 277
四、单颗粒煤粉热解过程的传递和反应分析 281
五、等离子体煤裂解过程的跨尺度多相计算流体力学模型和模拟 284
第三节煤制乙炔过程的物流、能流分析和技术经济评价 288
一、裂解气烃类循环过程分析 288
二、高温乙炔产品气淬冷优化和能量利用 293
三、化学淬冷过程联产乙炔、乙烯 296
第四节展望 299
参考文献 301

第十三章　热等离子体化学气相沉积法制备纳米材料 /306
第一节热等离子体在纳米材料制备领域的应用概述 307
第二节热等离子体化学气相沉积纳米材料制备过程的关键问题 308
一、超高温化学气相沉积反应过程在线监测 309
二、材料微观结构性能调控机制 311
第三节过程强化原理 312
一、热等离子体强化化学气相沉积原理分析 312
二、典型热等离子体强化化学气相沉积反应器设计 312
第四节应用实例 314
一、少层石墨烯纳米片制备过程研究 314
二、硅/碳化硅纳米晶制备过程研究 319
三、以盐湖资源为原料的高纯氧化镁制备过程研究 328
参考文献 332

第十四章　热等离子体强化反应及其在制备超细粉体中的应用 /334
第一节热等离子体强化反应基本过程 334
一、热等离子体的定义和特点 334
二、热等离子体强化反应基本过程 335
三、热等离子体强化过程在微细粉体合成中的应用 336
第二节热等离子体强化反应典型应用 340
一、氩-氢等离子体制备超细钨粉 340
二、氩-氢等离子体制备微细镍粉 344
三、氩-氧等离子体制备超细氧化物粉体 349
四、等离子体强化还原过程机制 350
第三节等离子体强化固相放热反应制备非氧化物陶瓷粉体 353
一、非氧化物陶瓷粉体制备现状 353
二、等离子体制备非氧化物陶瓷粉体 354
三、等离子体强化镁热还原合成高温陶瓷粉体 356
第四节展望 359
参考文献 359

第十五章　热等离子体在固体废物处置中的应用 /362
第一节热等离子体处置固体废物的意义、原理及发展现状 362
一、热等离子体处置固体废物的意义 362
二、热等离子体处置固体废物的原理 363
三、热等离子体处置固体废物的发展现状 365
第二节热等离子体固体废物处置中的关键问题 368
一、等离子体热解反应 368
二、等离子体气化反应 371
三、等离子体熔融反应 373
第三节热等离子体固体废物处置中的过程强化原理 376
一、热等离子体的气相反应强化 376
二、热等离子体的固相反应强化 383
第四节热等离子体在固体废物处置中的应用实例 385
一、生活垃圾焚烧飞灰等离子熔融技术研究 385
二、镇江30 t/d飞灰等离子熔融示范工程 389
三、热等离子体固体废物处置的其他应用 389
参考文献 392

索引 /395