2结果与讨论


2.1电极间距优化


典型电极间距与氨气和硫化氢的降解效果的关系如图3所示。实验条件：1）外施电压为220V；2）空气流量为5 m3/h；3）电极齿距为6 mm；4）电极高度为8 mm；5）氨气浓度为340 mg/m3，硫化氢浓度为500 mg/m3；6）温度为30℃，相对湿度为35%，考察电极间距为9 mm、11 mm、13 mm、15 mm、17 mm时的氨气和硫化氢降解效果关系。由图3可知，在不同输入功率情况下，氨气和硫化氢的降解率先随着电极间距的增加而增大，当电极间距为13 mm时达到最大值，而后随着电极间距的进一步增大而逐渐降低，得到电极间距为13 mm时具有最大的氨气和硫化氢降解率。可能的原因是当电极间距增加时，电极的单针放电功率和放电能量密度随之增加，但当电极间距过大时，两者随之降低。同时考虑电极间距增大利于放电稳定，所以确定最佳电极间距为13 mm左右。

图3电极间距与氨气（A）和硫化氢（B）降解率的关系


2.2电极齿距优化


典型电极齿距与氨气和硫化氢的降解效果的关系如图4所示。实验条件：1）外施电压为220 V；2）空气流量为5 m3/h；3）电极间距为13 mm；4）电极高度为8 mm；5）氨气浓度为340 mg/m3，硫化氢浓度为500 mg/m3；6）温度为30℃，相对湿度为35%，考察电极齿距为3 mm、4 mm、5 mm、6 mm、7 mm时的氨气和硫化氢降解效果关系。由图4可知，在不同输入功率情况下，氨气和硫化氢的降解率先随着电极齿距的增加而增大，当电极齿距为5 mm时达到最大值，而后随着电极齿距的进一步增大而逐渐降低，得到电极齿距为5 mm时具有最大的氨气和硫化氢降解率。可能的原因是当电极齿距增加时，电极的单针放电功率和放电能量密度随之增加，但当电极齿距过大时，两者随之降低。同时考虑电极齿距增大利于放电稳定，所以确定最佳电极齿距为5 mm左右。

图4电极齿距与氨气（A）和硫化氢（B）降解率的关系


2.3电极齿高优化


典型电极齿高与氨气和硫化氢的降解效果的关系如图5所示。实验条件：1）外施电压为220 V；2）空气流量为5 m3/h；3）电极间距为13 mm；4）电极齿距为5 mm；5）氨气浓度为340 mg/m3，硫化氢浓度为500 mg/m3；6）温度为30℃，相对湿度为35%，考察电极高度为5 mm、6 mm、7 mm、8 mm、9 mm，转化为正负两级针筒间距分别为23.5 mm、24.5 mm、25.5 mm、26.5 mm和27.5 mm的氨气和硫化氢降解效果关系。由图可知，在不同输入功率情况下，当针筒间距＜25.5 mm时（即电极高度为7 mm）氨气和硫化氢的降解率随着针筒间距的增加而快速增大，当针筒间距＞25.5 mm时，随着针筒间距的进一步增大而缓慢增大，因此考虑到电极制作成本，故确定最佳针筒间距为25.5 mm左右，即电极齿高为7 mm。

图5电极齿高与氨气（A）和硫化氢（B）降解率的关系

图6电极形状与氨气降解率的关系


2.4电极形状优化


不同电极形状（针尖型和锯齿型）与氨气降解效果的关系如图6所示。实验条件：1）外施电压为220 V；2）空气流量为5 m3/h；3）电极间距为13 mm，电极高度为7 mm，电极齿距为5 mm；4）氨气浓度为340 mg/m3；5）气体温度30℃，相对湿度为35%。从图6可以看到，在外施电压不变（220 V）情况下，随着外施功率均匀上升，有效放电功率也随之增大，氨气的降解率也随之增大，对比两种不同电极形状可知，在不同外施功率下，锯齿型的氨气降解率均显著性高于针尖型，这说明有效放电功率是影响氨气降解的重要因素，而电极形状又可显著影响电极的有效放电功率，但其机理需进一步研究。


3结论


以恶臭气体氨气和硫化氢的降解率为考察指标，得到电晕放电式低温等离子体设备电极结构参数如下：


1）氨气和硫化氢的降解率先随着电极间距的增加而增大，当电极间距为13 mm时达到最大值，而后随着电极间距的进一步增大而逐渐降低，得到电极间距为13 mm时具有最大的氨气和硫化氢降解率。


2）氨气和硫化氢的降解率先随着电极齿距的增加而增大，当电极齿距为5 mm时达到最大值，而后随着电极齿距的进一步增大而逐渐降低，得到电极齿距为5 mm时具有最大的氨气和硫化氢降解率。


3）当电极齿高＜7 mm时，氨气和硫化氢的降解率随着齿高的增加而快速增大，当电极齿高＞7 mm时，其降解率随着齿高的进一步增大而缓慢增大，因此考虑到电极制作成本，故确定最佳电极齿高为7 mm。


4）在不同外施功率下，锯齿型的氨气降解率均显著性高于针尖型。