基于发射光谱诊断的低温等离子体技术转化N_2NO气氛中NO的研究.doc

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1、编号：114097基于发射光谱诊断的低温等离子体技术转化N2/NO气氛中NO的研究收稿日期：基金项目：国家自然科学基金资助项目（51176067）；江苏省自然科学基金资助项目（BK2010330）；教育部博士点基金资助项目（20113227120016）作者简介：李小华（1971--），男，副教授，硕士学位，主要从事动力机械工作过程及排放控制研究。李小华韦星蔡忆昔韩文赫王军李康华（江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江，212013）（联系电话：13815482671Email：lixiaohua@ujs.edu.cn）摘要：建立了低温等

2、离子体技术处理N2/NO气氛中NO的实验系统，利用介质阻挡放电发射光谱诊断法分析了NTP技术处理NO的反应机理，以及研究了NTP系统的运行参数和N2体积流量对NO转化率的影响规律。研究结果表明，随着VP-P的增加，N2发射光谱强度与NO发射光谱强度相对值增加，N2第二正带系发射光谱强度增加，表明放电区间的高能电子浓度增大，有利于N2离解成N原子，从而促使NO还原转化；增加N2体积流量增加会使NO转化率降低，NO2浓度上升。关键词：介质阻挡放电；低温等离子体；发射光谱诊断；NO转化率InvestigationofNOConversioni

3、nN2/NOMixturesbyNon-ThermalPlasmaTechnologyBasedonSpectroscopyDiagnosisAbstractTheexperimentsystemofNOinN2/NOmixturestreatedbynon-thermalplasmatechnologywasestablished.NOchemicalreactionmechanismwasanalyzedbyusingemissionspectroscopydiagnosisofdielectricbarrierdischarge.

4、TheeffectofNTPsystemoperatingparametersandN2volumeflowrateontheNOconversionratewasalsostudied.TheratioofN2emissionspectralintensityandNOemissionspectralintensityandthespectralintensityofN2secondpositivebandincreasedasappliedvoltagerose;theconcentrationofhigh-energyelectr

5、onsinthedischargegapwasincreased;moreN2moleculeweredissociatedintoNatomswhichpromotedthereductionofNO.TheconversionrateofNOwasreducedandtheconcentrationofNO2wasimprovedwiththeincreaseofN2volumeflowrate.Keywords:Non-thermalplasma;Dielectricbarrierdischarge;Emissionspectro

6、scopydiagnosis;ConversionrateofNO1.引言NOX是柴油机的主要排放物之一，易引起光化学污染、危害人类的健康，因此如何降低柴油机NOX的排放是目前研究的重点。低温等离子体（NTP，Non-ThermalPlasma）技术具有能同时处理多种污染物且能耗低的特点[1-3]，因而近年来利用低温等离子体技术处理柴油机NOX排放成为国内外学者研究的热点。目前，对利用发射光谱诊断法研究NTP技术处理NOX的机理报道较少。本文利用发射光谱诊断法对N2/NO气氛中N2和NO放电发射光谱进行试验研究，分析NTP技术处理NO的

7、反应机理及影响规律，为高效处理柴油机NOX排放提供依据。2.实验系统图1为NTP技术处理NO的实验系统布置示意图。图1中实验系统由混合气配比单元、介质阻挡放电（DBD，DielectricBarrierDischarge）型NTP反应器、电源控制单元、臭氧分析仪（Interscan4480）、光谱仪（Maya2000-Pro）和烟气分析仪（testo350-XL）组成。其中，混合气配比单元包括氮气瓶、一氧化氮气瓶、减压阀和配气仪，通过设置配气仪中各种气体的流量可以配置实验所需不同浓度或流量的N2/NO混合气。混合气从NTP反应器的进气口

8、进入等离子体反应区，利用光谱仪可测得NTP反应区内低温等离子体的发射光谱强度；经NTP处理后的气体由NTP反应器出气口流出，利用臭氧分析仪和烟气分析仪可测得O3、NO、NO2的浓度。实验中所采用的单介质管式