Nghiên cứu hệ thống plasma phóng điện màn chắn (dbn) ứng dụng trong xử lý nước thải

i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG D TÊN ĐỀ TÀI: ho NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PLASMA cD g an aN PHÓNG ĐIỆN MÀN CHẮN (DBD) ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Mã số: B2019-DN06-17 Chủ nhiệm đề tài: TS TRƯƠNG THỊ HOA Đà Nẵng, 01/2021 ii g an aN cD ho D i DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ tên Vai trò TS Trương Thị Hoa Chủ nhiệm TS Nguyễn Xuân Bảo Thành viên ThS Trần Duy Chung Thành viên ThS Nguyễn Văn Nam Thành viên Đơn vị công tác Khoa Điện-Điện tử, Trường ĐH Sư phạm Kỹ Thuật- Đại học Đà Nẵng Khoa Cơ khí, Trường ĐH Sư phạm Kỹ Thuật- Đại học Đà Nẵng Khoa Điện-Điện tử, Trường ĐH Sư phạm Kỹ Thuật- Đại học Đà Nẵng Khoa Điện-Điện tử, Trường ĐH Sư phạm Kỹ Thuật- Đại học Đà Nẵng g an aN cD ho D i i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết Mục tiêu đề tài .1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .1 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 1: PLASMA PHÓNG ĐIỆN MÀN CHẮN (DIELECTRIC BARRIER D DISCHARGE-DBD) 1.1 Tổng quan ho 1.2 Cấu hình buồng phản ứng phóng điện chắn điện mơi .2 cD CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHĨNG ĐIỆN DBD ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ aN NƯỚC THẢI .3 2.1 Mơ hình an 2.2 Đánh giá hoạt động mơ hình phóng điện (DBD) mơi trường khí g 2.3 Đánh giá hoạt động mơ hình phóng điện (DBD) môi trường nước KẾT LUẬN i ii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ cấu hình điển hình buồng phóng điện DBD Hình Sơ đồ nguyên lý mạch phóng điện DBD Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm mạch thực tế Hình Dạng sóng điện áp dịng điện trường hợp phóng điện xảy mơi trường khí: Hình 2.4 Hình ảnh q trình thí nghiệm mạch tạo Plasma DBD Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý đánh giá hoạt động mơ hình thí nghiệm phóng điện mơi trường nước Hình 2.6 Dạng sóng điện áp dịng điện trường hợp phóng điện xảy mơi trường nước DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các điều kiện hoạt động điển hình phóng điện DBD khơng khí g an aN cD ho D ii iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DBD: Dielectric Barrier Discharge-Phóng điện chắn điện môi SIDAC: Silicon Diot for Altetnating Current-Đi ốt xoay chiều Silicon AOT: Advanced Oxidation Technologies: Cơng nghệ oxy hóa tiên tiến COD: Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học RF: Radio Frequency: Sóng vơ tuyến T: Temperature- Nhiệt độ P: Pressure- Áp suất ATM: Atmospheric – điều kiện khí SEE: Secondary electron emission- phát xạ điện tử thứ cấp λD: Độ dài Debye k- Hằng số Boltzmann v (m/sec)- Vận tốc hạt D E (eV): Động hạt Pavg: Cơng suất trung bình g an aN p(W): Công suất tức thời cD Q(C): Charges-điện tích ho i: Current-Dịng điện v(V): Voltage-Điện áp iii iv Mẫu 21 Thông tin kết nghiên cứu đề tài khoa học công nghệ cấp Đại học Đà Nẵng ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống plasma phóng điện chắn (DBD) ứng dụng xử lý nước thải - Mã số: B2019-DN06-17 - Chủ nhiệm đề tài: TS Trương Thị Hoa - Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật- Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: 8/2019-8/2021 Mục tiêu: Tính sáng tạo: ho D - Nghiên cứu đặc tính điện mơi điện học plasma phóng điện chắn điện mơi (DBD); - Xây dựng mơ hình hệ thống plasma chắn (Dielectric Barrier Discharge-DBD) ứng dụng xử lý nước thải; - Kết nghiên cứu công bố tạp quốc tế uy tin thuộc danh mục SCIE báo tham gia hội nghị uy tín Kết nghiên cứu: an aN cD Đề tài trước hết tiếp cận tổng quan nghiên cứu nước plasma phóng điện DBD Đề tài tập trung phân tích đánh giá ưu nhược điểm nghiên cứu trước đó, từ lựa chọn cách tiếp cận vấn đề, thiết kế mơ hình thực thí nghiệm Trong nghiên cứu đặc tính điện học, hóa học plasma phóng điện chắn DBD, ưu nhược điểm phương pháp ứng dụng plasma DBD xử lý nước thải phân tích đánh giá g Trong nghiên cứu trình tạo plasma DBD nước cách dùng ống mao dẫn sục khí vào nước cường độ điện trường lớn tạo q trình phóng điện bong bóng nước Các đặc tính vật lý, hóa học trình hình thành plasma nước đánh giá nhằm ứng dụng cách có hiệu sản phẩm phóng điện chắn vào xử lý nước thải Những hạn chế ứng dụng DBD vào xử lý nước thải yêu cầu cấu hình nguồn điện phức tạp đắt tiền làm cho việc lắp đặt DBD trở nên tốn có tính chọn lọc Triển vọng tăng thị phần ứng dụng plasma DBD phải đối mặt với thách thức nhu cầu nguồn cung cấp điện nhỏ gọn giá phải Do đó, đề tài tập trung vào thiết kế, xây dựng tối ưu hóa cấu hình nguồn điện xung điện áp cao cách sử dụng đi-ốt Silicon cho dịng điện xoay chiều (SIDAC) đặc tính tự tắt DBD Các kết kết luận đạt trình nghiên cứu cơng bố tạp chí khoa học, trình bày hội thảo chun ngành, đính kèm Phụ lục Sản phẩm: - 01 báo tạp chí SCIE (Q2); Tên báo: “Mechanisms of low-frequency dielectric barrier discharge (DBD) plasma driven by unipolar pulses and bipolar pulses”; AIP Advances 11, 025022 (2021); https://doi.org/10.1063/5.0033846 - 01 báo đăng kỷ yếu hội nghị quốc tế thuộc danh mục Scopus; Tên báo: “Low-Cost High Voltage Pulse Source Driven by Solar Panel for Green Plasma Generation Used in iv v g an aN cD ho D v vi Mẫu 22 Thông tin kết nghiên cứu đề tài khoa học công nghệ cấp Đại học Đà Nẵng tiếng Anh g an aN cD ho D INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: - Project title: Study on Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma system used for water treatment - Code number: B2019-DN06-17 - Coordinator: Dr Truong Thi Hoa - Implementing institution: The University of Danang – University of Technology and Education - Duration: from 8/2019 to 8/2021 Objective(s): The study aims to: - Investigate the dielectric and electrical properties of Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma in gas phase and in bubble in water; - Propose an experimental model of DBD discharge system used for wastewater treatment; - Publish fundamental results and conclusions achieved during this work on a scientific journal, and present at a conference Creativeness and innovativeness: The study firstly approaches an overview of domestic and foreign studies on DBD discharge plasma Advantages and disadvantages of DBD plasma used for polution treatment application are then theoretically evaluated The evaluation is then used for proposing an experimental model of DBD discharge system used for wastewater treatment The electrical and chemical properties of the DBD discharge plasma are also analyzed basically Research results: In this study, DBD plasmas in water were investigated as a sequence of a bubble formation and an electronic process within the bubbles The physical and chemical properties of plasma formation in water will be evaluated for effective application of discharge products in wastewater treatment This work also focused on design, construction, and optimization of configuration of a high voltage pulse power source for dielectric barrier discharge (DBD) generation by using a device called Silicon Diodes for Alternating Current (SIDAC) and the self-terminated characteristic of DBD Fundamental results and conclusions achieved during this work have been published in scientific journal, presented at conferences and attached in Appendices Products: - 01 SCIE journal (Q2); Name: “Mechanisms of low-frequency dielectric barrier discharge (DBD) plasma driven by unipolar pulses and bipolar pulses”, Hoa Thi Truong, Yoshihiko Uesugi, and Xuan Bao Nguyen, AIP Advances 11, 025022 (2021) https://doi.org/10.1063/5.003384611 - 01 Article presented at an international conference indexed in Scopus (Q4); Name: “Low-Cost High Voltage Pulse Source Driven by Solar Panel for Green Plasma Generation Used in Environmental Application”, Proceedings of the 2nd Annual International Conference on Material, Machines and Methods for Sustainable Development (MMMS2020) Pages 612-617, https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-69610-8 - 01 Experimental model; - 01 Analysis report Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results: The results of this study are transfered for Power System Division – Faculty of Electrical and Electronic Engineering – University of Technology and Education– the University of Danang vi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đảm bảo chất lượng nguồn nước vấn đề môi trường ưu tiên hàng đầu hầu hết quốc gia Vì phương pháp xử lý nước không ngừng nghiên cứu phát triển Trong thời gian gần đây, việc nghiên cứu ứng dụng plasma lạnh vào trình xử lý nước thải nhận quan tâm lớn Trong q trình hình thành plasma, gốc tự có tính oxy hóa mạnh O3, H2O2 •OH tác nhân có tính khử trùng cao (tia UV) sinh Vì vậy, cơng nghệ plasma lạnh có tiềm ứng dụng cao xử lý nước thải nhờ khả khử mùi, tiêu diệt bất hoạt vi sinh vật gây hại oxy hóa chất hữu vô tồn nước, làm giảm mạnh nồng độ COD (Chemical Oxygen Demand) độ màu nước Việc ứng dụng plasma lạnh (phóng điện chắn (Dielectric Barrier Discharge-DBDs)) vào xử lý nước thải có ưu điểm so với phương pháp khác khơng tồn dư hóa chất, khơng tạo chất thải phái sinh, không chọn lọc thời gian xử lý ngắn Mục tiêu đề tài ho D Trong nghiên cứu trình tạo plasma DBD nước cách dùng ống mao dẫn sục khí vào nước cường độ điện trường lớn tạo q trình phóng điện bong bóng nước Các đặc tính vật lý, hóa học trình hình thành plasma nước đánh giá nhằm ứng dụng cách có hiệu sản phẩm phóng điện chắn vào xử lý nước thải Đối tượng phạm vi nghiên cứu an 3.1 Đối tượng nghiên cứu aN cD - Nghiên cứu đặc tính điện mơi điện học plasma phóng điện chắn điện mơi (DBD); - Xây dựng hệ thống plasma chắn (Dielectric Barrier Discharge-DBD) ứng dụng xử lý nước thải; - Kết nghiên cứu công bố tạp quốc tế uy tin thuộc danh mục SCIE báo tham gia hội nghị uy tín g Hệ thống plasma chắn (Dielectric Barrier Discharge-DBD) ứng dụng xử lý nước thải Plasma phóng điện chắn DBD nước tạo cách dùng ống mao dẫn sục khí vào nước cường độ điện trường lớn tạo q trình phóng điện bong bóng nước 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết để đánh giá ưu nhược điểm phương pháp ứng dụng plasma lạnh xử lý nước thải đồng thời đề xuất ý tưởng - Thiết kế lắp đặt mơ hình nghiệm hệ thống phóng điện DBD ứng dụng cho xử lý nước thải - Thực thí nghiệm đánh giá kết thí nghiệm (dung dịch methylene xanh sử dụng mẫu nước thải công nghiệp) CHƯƠNG 1: PLASMA PHÓNG ĐIỆN MÀN CHẮN (DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE-DBD) 1.1 Tổng quan Phóng điện chắn điện mơi (Dielectric Barrier Discharge-DBD) đặt tên cho tượng phóng điện tạo khơng gian khí hai điện cực, điện cực bao phủ vật liệu điện mơi Plasma phóng điện chắn nghiên cứu kỷ kể từ thí nghiệm tạo ozone báo cáo kỹ sư Werner von Siemens vào năm 1857 Plasma DBD loại plasma điển hình áp suất khí quyển, tồn ngun tử khí trung hịa, ngun tử khí trạng thái kích thích, gốc tự electron lượng cao Khả hoạt động điều kiện nhiệt độ khí thấp áp suất khí lợi quan trọng cho ứng dụng plasma DBD plasma DBD ứng dụng công nghiệp tạo ozone, xử lý bề mặt , tạo nguồn sáng điều trị y tế xử lý mơi trường phân hủy khí độc xử lý nước, khử trùng, diệt khuẩn 1.2 Cấu hình buồng phản ứng phóng điện chắn điện mơi g an aN cD ho D Hình 1.1 Sơ đồ cấu hình điển hình buồng phóng điện DBD Cấu hình điển hình q trính phóng điện DBD thể Hình 1.1 Trong tất cấu hình buồng phản ứng DBD, ln có diện nhiều lớp điện môi điện cực kim loại Lớp điện mơi đóng vai trị quan trọng việc hạn chế lượng điện tích di chuyển đến điện cực, ngăn cản phóng điện phát triển dẫn đến phóng điện hồ quang giữ nhiệt độ plasma nhiệt độ phòng Khi xảy phóng điện, lớp điện mơi cực âm cực dương đồng thời tích điện ion dương electron di chuyển tới, tích lũy điện tích lớp điện mơi làm giảm điện trường khơng gian phóng điện, hệ cản trở di chuyển điện tích phía điện cực, làm cho DBD trở thành phóng điện tự chấm dứt Điện môi chất cách điện khơng thể truyền dẫn dịng điện chiều, nguồn điện áp xoay chiều tần số cao nguồn xung lặp tần số cao cần sử dụng để tạo phóng điện DBD.Trong buồng phản ứng DBD lớp điện môi thường làm thủy tinh, thạch anh, gốm sứ PTFE (Teflon) với tổn thất điện mơi thấp, độ bền điện mơi lớn, ngồi buồng phản ứng DBD cần có tỷ lệ diện tích bề mặt thể tích buồng phản ứng lớn để thúc đẩy q trình khuếch tán khí khơng gian phản ứng nhằm giữ cho nhiệt độ buồng phản ứng ln nhiệt độ phịng Điều kiện hoạt động điển hình phóng điện DBD khơng khí thể Bảng 1.1, cho thấy DBD yêu cầu nguồn điện áp cao tần số cao lên tới khoảng điện áp lên tới 20 kV, tần số lên tới 10 kHz, hoạt động điều kiện nhiệt độ khí quyển, độ dày điện môi sử dụng tốt từ khoảng 0.5 mm - mm, lớp điện môi mỏng không đủ độ bền lý, nhiên dày điện áp yêu cầu để trì q trình phóng điện tăng cao Các điện mơi phố biến sử dụng cho q trình phóng điện cá điện mơi có độ bền cách điện tốt số điện mơi tương đối cao ví dụ thủy tinh, sứ, mica, Teflon Bảng 1.1 Các điều kiện hoạt động điển hình phóng điện DBD khơng khí ≅ 150 Td (p=1 bar, T=300 K) Điện áp Vpp 3-20 kV Tần số f 50 Hz–10 kHz Áp suất p 1–3 bar Khoảng cách phóng điện g 0.2–5 mm Điện môi Thủy tinh (borosilicate glass) , sứ Ceramic Al2O3, , … Độ dày vật liệu điện môi d 0.5–2 mm Hằng số điện môi tương đối er 5–10 (glass), … , 7000 (ferroelectrics) cD ho D Tỷ lệ điện trường mật độ khí E/N CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHĨNG ĐIỆN DBD ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI aN 2.1 Mơ hình g an Trong cấu hình buồng phóng điện DBD ln có tồn lớp điện môi, dẫn tới buồng phóng điện hoạt động tải điện dung Vì đặc tính tải điện dung nên q trình phóng điện DBD ln u cầu nguồn điện xoay chiều điện áp cao nguồn xung tần số cao điện áp cao Có nhiều loại nguồn điện khác sử dụng cho việc tạo phóng điện DBD dựa ứng dụng khác Trong ứng dụng plasma phóng điện DBD cho phát sáng, nguồn điện áp cao với tần số từ 20 kHz đến 500 kHz dùng cho loại đèn plasma hoạt động áp suất thấp nguồn xung điện áp cao với tần số cao dung đèn plasma DBD hoạt động áp suất khí [4] Khi DBD plasma áp dụng cho lĩnh vực xử lý bề mặt, yêu cầu khắt khe độ đồng plasma, nguồn điện sử dụng cần điều khiển tự động tần số Trong máy tạo ôzôn đại lĩnh vực xử lý nhiễm dịng khí, plasma phóng điện DBD thường tạo áp suất khí cách sử dụng nguồn điện có tích hợp chuyển đổi AC-DC, DC-AC kết nối với máy biến áp tăng áp Vì sử dụng chuyển đổi nhiều cấp máy biến áp kết hợp với sơ đồ điều khiển, nên nguồn điện phức tạp có giá thành chi phí lắp đặt, vận hành bảo trì cao Hơn trước nguy ngày cao biến đổi khí hậu đất cạn kiệt dự trữ nguồn lượng hóa thạch, nhu cầu sử dụng nguồn lượng xanh đặc biệt lượng mặt trời ngày phổ biến Với mục đích tạo phóng điện DBD có giá thành ngày thấp thân thiện với mơi trường, nhóm nghiên cứu thiết kế mơ hình phóng điện DBD cách sử dụng nguồn điện chiều sơ cấp đầu từ pin lượng mặt trời qua nhân điện áp để tăng điện áp chiều lên tới hàng kV sử dụng ốt hai chiều SIDAC để tạo xung điện áp cao sử dụng trực tiếp cho việc tạo phóng điện DBD Hình Sơ đồ nguyên lý mạch phóng điện DBD g an aN cD ho D Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm mạch thực tế Bảng 2.1 Đặc tính nguồn điện áp Điện áp Dịng điện Công suất kV ~ 20 kV ~ 15 mA 300 W Trong lĩnh vực ứng dụng plasma phóng điện DBD để xử lý nhiễm, phóng điện DBD hoạt động chủ yếu điều kiện áp suất khí khơng có u cầu khắt khe tần số hoạt động Trong mơ hình thí nghiệm Hình 2.2, nguồn điện chiều điện áp cao với cấu hình tương đương pin mặt trời kết nối với mạch nhận điện áp Mạch nhân điện áp chuyển đổi điện áp chiều giá trị thấp điện áp lên tới hàng kV sử dụng để nạp điện cho tụ C (1nF), tụ điện C hoạt động lưu điện trung gian nạp điện qua điện trở hạn chế dịng 10 MΩ Tụ điện (C) đóng vai trị ổn định điện áp cho q trình hoạt động SIDAC mà không bị ảnh hưởng công suất pin mặt trời Một chuỗi kết nối nối tiếp 12 SIDAC sử dụng để tạo xung điện áp Bộ kết nối SIDAC nối nối tiếp với buồng phóng điện DBD Sau chu kỳ phóng điện, buồng phóng điện hoạt động tụ điện tích điện Khác với điều kiện phóng điện vận hành nguồn điện xoay chiều, trường hợp phóng điện vận hành nguồn điện chiều, để trì phóng điện DBD, buồng phản ứng cần xả lượng điện tích lớp điện mơi phóng điện trước tích lũy, vậy, điện trở xả có giá trị tương đương 40 MΩ mắc song song với buồng phóng điện Sau chu kỳ phóng điện, điện tích tích lũy xả từ buồng phóng điện xuống điện cực nối đất nhằm chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo 2.2 Đánh giá hoạt động mơ hình phóng điện (DBD) mơi trường khí g an aN cD ho D Sơ đồ thí nghiệm đánh giá hoạt động mơ hình kết nối Hình 2.2 Bộ nguồn điện cao áp chiều cấp nguồn vào điện áp đầu vào lưới điện qua mạch vận hành tương đương nguồn chiều mạch nhân điện áp, áp đầu sử dụng cho q trình phóng điện thiết kế mức VOut = 14 kV-DC Khí Heli cung cấp vào khe hở phóng điện với lưu lượng 1L/phút Các kết thí nghiệm thể Hình Hình 2.4 Ta thấy Plasma DBD tạo có màu tím đặc trưng dùng khí Heli làm mơi trường thí nghiệm Mơ hình thí nghiệm mà thành cơng việc tạo xung cao áp tạo phóng điện Plasma DBD Khi SIDAC chuyển mạch tạo chênh lệch điện áp lên đến kV đặt vào buồng phản ứng DBD Sự chuyển mạch điện áp làm xuất dòng điện điện dung tỉ lệ thuận với mức tăng điện áp (dv/dt), xung điện áp cao sau tạo phóng điện DBD, đặc tính phóng điện tần số thấp buồng phóng điện với chất liệu điện mơi thủy tinh, phóng điện hình thành sau điện áp cao áp đặt vào thời gian định, phóng điện làm xuất xung dịng thứ với dịng điện phóng điện đạt mức A Quá trình tạo xung xảy liên tục kết qua thu thập với tần số tạo xung mức khoảng 80 Hz Từ ta kết luận việc kết nối nối tiếp Diode ( SIDAC) với nguồn điện chiều điện áp cao tạo xung điện áp cao liên tục Mơ hình thử nghiệm thành cơng việc tạo phóng điện DBD khí mơi trường khí a) b) Hình Dạng sóng điện áp dịng điện trường hợp phóng điện xảy mơi trường khí: a) Dạng xung điện áp; b)Dạng sóng điện áp dịng điện thời điểm xảy phóng điện g an aN cD ho D Hình 2.4 Hình ảnh q trình thí nghiệm mạch tạo Plasma DBD 2.3 Đánh giá hoạt động mơ hình phóng điện (DBD) mơi trường nước Hình 2.5 Sơ đồ ngun lý đánh giá hoạt động mơ hình thí nghiệm phóng điện môi trường nước V [kV] Sơ đồ ngun lý đánh giá hoạt động mơ hình thí nghiệm mơi trường nước kết nối hình ảnh thực tế thiết bị tương tự trường hợp tiến hành thí nghiệm mơi trường khí với mơ tả Hình 2.5, buồn phóng điện thay buồng phóng điện hình trụ đặt nướcMơ hình thí nghiệm hoạt động việc tạo plasma bóng khí nước Xung điện áp dòng điện ghi nhận thời điểm xảy phóng điện thể hình Hình 2.6 , ta thấy có xung điện áp tạo đặt lên điện cực cao áp buồng phản ứng, phóng điện xảy ghi nhận tăng đột ngột xung dịng điện (0.3 A) Vậy mơ hình thí nghiệm thiết kế hoạt động tốt điều kiện phóng điện mơi trường khí phóng điện môi trường nước 18 16 14 12 10 -0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.30 0.25 D 0.15 0.10 0.05 -0.08 -0.06 -0.04 cD 0.00 -0.10 ho I[A] 0.20 Time [ms] an aN Hình 2.6 Dạng sóng điện áp dịng điện trường hợp phóng điện xảy mơi trường nước g KẾT LUẬN Phóng điện chắn điện mơi (Dielectric Barrier Discharge-DBD) loại plasma phóng điện tiêu biểu plasma lạnh điều kiện áp suất khí quyển, loại tạo khơng gian khí hai điện cực, điện cực bao phủ vật liệu điện môi Khả hoạt động điều kiện nhiệt độ khí thấp áp suất khí lợi quan trọng cho ứng dụng plasma DBD Plasma DBD sử dụng trình xử lý nước dạng công nghệ oxy hóa tiên tiến (Advance Oxydate Technodogy-AOT) Trong sản phẩm DBD plasma nước tồn lượng lớn tác nhân sát trùng (tia UV), phần tử có tính oxy hóa mạnh gốc tự (hydroxyl- OH), oxy nguyên tử (O), ozone (O3) oxy già (hydro peroxide - H2O2) Các tác nhân chứng minh hoạt động hiệu việc loại bỏ chất ô nhiễm từ nước mà không tạo sản phẩm phụ có hại Đề tài tập trung nghiên cứu đặc tính điện học plasma phóng điện DBD, chế phóng điện, ảnh hưởng tính chất điện mơi tới đặc tính phóng điện Kết nghiên cứu ứng dụng nhằm thiết lập mơ hình thí nghiệm DBD Trong nghiên cứu nguồn DC cao áp phát triển cho q trình tạo phóng điện DBD Bộ nguồn thiết kế với cấu trúc mô đun đơn giản, kết nối linh hoạt với nguồn cung cấp điện DC thương mại hệ thống lượng mặt trời độc lập áp dụng thành công để tạo DBD hiệu Nguồn xung điện áp cao sử dụng Silicon Diodes cho dòng điện xoay chiều (SIDAC-Silicon Diode for Alternating Current), xung tạo cách sử dụng đặc tính chuyển mạch tốc độ cao SIDAC đặc tính tự kết thúc hệ thống phóng điện chắn điện mơi (DBD-Dielectric Barrier Discharge) Trong thiết kế này, chuỗi kết nối nối tiếp ốt SIDAC kết nối với mạch đơn giản DBD hoạt động phụ tải, tụ điện sử dụng nhằm ổn định điện áp cho trình hoạt động SIDAC sạc nguồn điện áp cao Nguồn xung thiết kế với cấu trúc mô đun đơn giản, loại bỏ việc sử dụng thành phần máy biến áp, tối thiểu mức chuyển đổi điện áp tạo nguồn xung gọn nhẹ kích thước, trọng lượng, bảo trì đơn giản khả mở rộng cao Mơ hình thí nghiệm phóng điện DBD kết hợp với nguồn xung điện áp cao thành công việc tạo plasma mơi trường khí môi trường nước Hiệu việc ứng dụng phóng điện DBD việc xử lý nước bước đầu đươc khẳng định việc phân hủy dung dịch Methylene xanh Các kết nghiên cứu cơng bố tạp chí khoa học chun ngành có uy tín g an aN cD ho D ... D - Nghiên cứu đặc tính điện mơi điện học plasma phóng điện chắn điện mơi (DBD); - Xây dựng mơ hình hệ thống plasma chắn (Dielectric Barrier Discharge-DBD) ứng dụng xử lý nước thải; - Kết nghiên. .. thành plasma nước đánh giá nhằm ứng dụng cách có hiệu sản phẩm phóng điện chắn vào xử lý nước thải Đối tượng phạm vi nghiên cứu an 3.1 Đối tượng nghiên cứu aN cD - Nghiên cứu đặc tính điện mơi điện. .. đặc tính vật lý, hóa học q trình hình thành plasma nước đánh giá nhằm ứng dụng cách có hiệu sản phẩm phóng điện chắn vào xử lý nước thải Những hạn chế ứng dụng DBD vào xử lý nước thải yêu cầu