NO-SO-,2--N-,2--O-,2-等離子體化學反應動力學及量子化學分析.pdf

1、近年來，利用非平衡等離子體技術處理燃燒煙氣中的主要污染物No<,x>及SO<,x>已經(jīng)發(fā)展成為一種新興的技術。等離子體放電的理論和計算機模擬處于初始階段，使得放電參量的選取較為盲目，放電難以獲得和控制。因此，對放電過程中的物理過程和化學反應機理的研究具有重要意義。 本文針對介質阻擋放電等離子體NO/SO<,2>/N<,2>/O<,2>系統(tǒng)進行了動力學研究。根據(jù)相關理論知識的掌握，將整個反應過程的模型分為兩部分：高能電子撞擊氣體

2、的離解，電離過程和后續(xù)的基元反應過程。本文從統(tǒng)計熱力學，化學動力學和量子化學的角度對等離子體脫除NO<,x>/SO<,x>的內(nèi)部化學反應機理進行理論研究和分析，研究重點在引發(fā)整個等離子體系統(tǒng)反應的高能電子碰撞分子的離解反應。 本文首先綜合分析了低溫等離子體的理論基礎，以介質阻擋放電方式為背景，重點研究了放電中的化學過程，研究了等離子體NO/SO<,2>/N<,2>/O<,2>系統(tǒng)離解反應和后續(xù)基元反應的反應機理和途徑。

3、 其次，對該系統(tǒng)進行了動力學模擬。先根據(jù)自由程分配原理，推導了離解反應速率常數(shù)隨電壓變化的公式，分析了電壓、氣體壓力和介質材料等對反應速率的影響；然后從分子碰撞理論觀點出發(fā)，針對系統(tǒng)中多種離解反應，建立動力學模型。采用Boltzmann方程分析法，得出電子能量分布函數(shù)及反應速率常數(shù)，給出了速率常數(shù)隨電子溫度的變化曲線，并將速率常數(shù)擬合為Arrhenius公式的形式，對各反應過程進行了比較與分析。通過速率常數(shù)等的求解，從理論計算來預測并

4、分析等離子體脫硫脫硝中各氣體反應的發(fā)生，為今后的計算參考和數(shù)據(jù)選取提供了指導。 隨后，將作為化學前沿的量子化學計算應用于熱能領域中SO<,2>/NO<,x>脫除的研究，以探求動力學參數(shù)的完全理論計算，預測各反應的發(fā)生和途徑。使用Hyperchem計算軟件，采用從頭算法，優(yōu)化分子結構，獲得離解反應發(fā)生前后的系統(tǒng)單點能，并以此計算了反應產(chǎn)生所需的離解能參數(shù)，并將量化計算離解能結果與經(jīng)驗參數(shù)相比較。同時得到了相關分子結構靜態(tài)性質。