用DBD低温等离子体分解棉花茎:特征和动力学

科学领域:

• 等离子体科学与工程等离子体科学与工程
• 生物质转化技术生物质转化技术
• 化学动力学 化学动力学

背景情况:

• 介电屏障放电低温等离子体 (DLTP) 是生物质处理的一个有前途的技术.
• 棉花茎 (CS) 是一个丰富的基纤维素残留物,具有价值化潜力.
• 了解分解动力学对于优化基于等离子体的治疗过程至关重要.

研究的目的:

• 在各种条件下研究棉花茎 (CS) 的气体生产特性.
• 使用DLTP确定CS和棉花茎炭 (CSC) 的分解动力学.
• 评估不同大气层 (O2/Ar,CO2) 和碳化温度对分解的影响.

主要方法:

• 使用介电屏障放电低温等离子体 (DLTP) 处理棉花茎和棉花茎图.
• 在不同的实验条件下分析了气体生产特征.
• 应用化学反应模型和未反应的收缩核心模型来研究分解动力学.
• 在不同的温度和大气中确定CSC分解的激活能量.

主要成果:

• CS的分解速度按照以下顺序进行:CO2 > N2 > Ar.
• 在富含氧的DLTP (30%O2/Ar) 中,CSC的分解行为与化学反应模型相匹配.
• CSC分解的激活能量在900°C时为23.8kJ/mol,在1000°C时为33.8kJ/mol.
• 较高的碳化温度降低了反应速度,阻碍了CSC的分解.
• CSC在CO2中的DLTP分解遵循了未反应的收缩核心模型,其激活能量为19.4kJ/mol.

结论:

• DLTP是一种有效的棉花茎和棉花茎炭分解方法.
• 大气组成和碳化温度显著影响分解动力学.
• 动力建模提供了关于等离子体与生物质相互作用的潜在机制的宝贵见解.