低温等离子体化工
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作者中国化工学会,程易 等 编
出版社化学工业出版社
ISBN9787122368386
出版时间2020-08
装帧精装
开本16开
定价198元
货号1202127141
上书时间2024-12-10
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作者简介
程易，博士，教授。1994年本科毕业于清华大学，2000年获得清华大学博士学位，师从金涌院士、魏飞教授，2002年获得全国百篇优秀博士论文。1998～2003年分别在荷兰和加拿大工作，2003年3月任清华大学副教授，2007年底晋升为教授。长期从事多相化学反应工程研究和新过程开发；近10年来致力于等离子体化工和微化工技术的前沿研究工作，主要用于能源、资源、环境、化工等领域的高效率、集约化反应过程开发。以第一完成人获得教育部自然科学奖一等奖和中国石油和化学工业联合会科技进步奖一等奖各一项；曾获中国石油和化学工业联合会青年科技突出贡献奖和全国化工优秀科技工作者、中国颗粒学会宝洁青年颗粒学奖、清华大学教学优秀奖等奖项；入选教育部新世纪优秀人才支持计划、科技部创新人才推进计划中青年科技创新领军人才、国家“万人计划”科技创新领军人才。现为四川大学客座教授、中国颗粒学会常务理事、中国化工学会化工过程强化专业委员会委员；担任国内《化工进展》?《石油化工》《天然气化工》，国际Green Processing and Synthesis、Clean Energy、International Journal of Chemical Reactor Engineering等期刊的编委。
刘昌俊，博士，教授。1985年本科毕业于大连工学院，1988年硕士毕业于大连理工大学（期间作为交换培养研究生在天津大学完成学业），1993年博士毕业于天津大学。1994～1997年在美国作访问学者。1998年5～11月在瑞士ABB公司任职。1999年在天津大学晋升为教授。2000年建立天津大学-ABB联合实验室并任中方主任。2002年获得国家杰出青年科学基金，2004年获聘教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，2011年11月任英国皇家化学会会士。第十二、十三届全国政协委员。主要开展CO2化学利用、天然气转化、等离子体化学与材料制备等研究。在镍催化剂结构性能关系、CO2活化、纳米金属组合材料等方面取得创新研究成果。2014年起连续进入Elsevier“高被引”中国作者（化学工程）榜单。指导的研究生已获得全国百篇优秀博士学位论文、国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金、青年长江学者等。曾任美国化学会（ACS）燃料化学分会2010年程序主席、国际二氧化碳利用大会第十届大会主席、中国力学会等离子体科学技术专业委员会副主任；现任中国化学会催化专业委员会委员，Applied Catalysis B、Journal of CO2 Utilization、Chinese Journal of Catalysis编委，Greenhouse Gases: Science & Technology顾问。
目录
第一章绪论/1
第一节等离子体简介2
第二节低温等离子体过程强化技术概述3
一、冷等离子体过程强化3
二、暖等离子体过程强化5
三、热等离子体过程强化5
第三节低温等离子体化工过程强化的关键问题7
第四节展望9
参考文献9
第二章冷等离子体在催化剂制备中的应用/11
第一节冷等离子体影响晶体成核与生长原理11
第二节冷等离子体制备催化剂的尺度效应13
一、辉光放电制备13
二、介质阻挡气体放电制备15
三、射频等离子体制备16
四、其他等离子体18
第三节冷等离子体制备催化剂的结构效应18
一、辉光放电制备18
二、介质阻挡气体放电制备20
三、射频等离子体制备22
四、其他等离子体22
第四节冷等离子体制备热敏材料负载催化剂23
一、多肽、氨基酸类23
二、大比表面积炭材料24
三、多孔有机聚合物类24
第五节冷等离子体分解脱除分子筛模板25
参考文献27
第三章循环模式等离子体催化氧化脱除VOCs与纳米金催化剂的等离子体原位再生/31
第一节等离子体技术脱除VOCs31
第二节等离子体催化技术脱除VOCs33
第三节循环模式等离子体催化脱除VOCs36
一、存储阶段相关问题37
二、放电阶段相关问题39
三、循环模式等离子体催化全过程及其稳定性45
第四节空气等离子体原位再生纳米金催化剂46
一、氧等离子体原位再生与N2含量的影响46
二、空气等离子体原位再生：湿度的影响50
三、空气等离子体原位再生：交流正弦与脉冲方波高压放电对比52
参考文献55
第四章等离子体转化二氧化碳制备高附加值燃料和化工产品/60
第一节等离子体分解二氧化碳62
一、等离子体分解二氧化碳概述62
二、等离子体协同催化分解二氧化碳63
第二节等离子体催化二氧化碳加氢64
一、二氧化碳加氢合成一氧化碳64
二、二氧化碳加氢甲烷化65
三、二氧化碳加氢合成高附加值液体产品（以甲醇为例）66
第三节等离子体甲烷二氧化碳重整67
一、甲烷二氧化碳重整反应67
二、等离子体甲烷二氧化碳重整反应67
三、等离子体甲烷二氧化碳重整反应影响因素69
四、等离子体协同催化甲烷二氧化碳重整69
第四节等离子体转化二氧化碳的化学反应动力学模拟71
参考文献76
第五章电除尘器/82
第一节引言82
第二节电除尘器基本原理83
一、直流电晕放电84
二、颗粒物荷电84
三、迁移收集85
四、振打清灰85
第三节除尘效率影响因素85
一、粉尘粒径85
二、比电阻86
三、电除尘器振打87
四、高压电源88
五、运行温度88
六、本体选型和分区89
七、离子风90
第四节收尘效率预测模型90
一、Deutsch公式及其修正91
二、电除尘指数92
三、电除尘指数公式推导92
四、电除尘指数公式有效性95
五、ESP指数和颗粒物排放99
第五节除尘器电场优化100
参考文献101
第六章大气压冷等离子体在生物技术中的应用/104
第一节CAP的产生方法及作用原理概述104
一、电晕放电105
二、介质阻挡放电105
三、裸露金属电极放电105
第二节CAP在生物技术中的应用进展概述107
第三节CAP与生物作用机制107
第四节CAP在生物技术中的应用108
一、CAP在杀菌和消毒中的应用109
二、CAP在生物诱变育种中的应用110
三、CAP在农业和食品加工中的应用114
四、CAP在生物医学中的应用115
第五节展望116
参考文献117
第七章气液等离子体高级氧化过程/123
第一节气液等离子体高级氧化过程的诊断与机理124
第二节气液等离子体传递与反应特性的可视化研究126
第三节气液等离子体反应器130
一、反应器的类型及相对能量效率130
二、高效反应器设计及应用实例131
第四节气液等离子体高级氧化的应用研究进展132
第五节展望135
参考文献135
第八章微通道气液等离子体有机合成/142
第一节微流体过程强化以及等离子体相关关键概念143
一、流动化学和微流体反应器143
二、流动化学合成应用举例145
三、低温等离子体辅助有机合成过程148
第二节过程强化原理151
一、帕邢定律与微型反应器151
二、气液界面自由基传质与反应的精确控制152
第三节应用实例153
一、鼓泡型微通道气液等离子体反应器153
二、ESR自由基检测技术在微通道气液等离子体反应器中的应用161
第四节展望167
参考文献168
第九章等离子体固氮技术/173
第一节非热等离子体固氮技术174
一、非热等离子体固氮技术的优势174
二、非热等离子体固氮反应175
第二节等离子体氮氧化物NOx合成181
一、等离子体类型及反应器181
二、等离子体催化NOx合成184
三、等离子体合成NOx的能效185
第三节等离子体合成氨技术187
一、非热等离子体类型及反应器188
二、等离子体催化合成氨191
三、等离子体合成氨技术的优化193
第四节展望193
参考文献195
第十章低温等离子体工业应用技术与装备/204
第一节典型的等离子体放电现象和设备204
一、辉光放电204
二、介质阻挡放电206
三、滑动电弧放电208
四、低温等离子体实验电源和放电实验装置210
第二节低温等离子体材料表面处理211
一、汽车制造业211
二、纺织行业216
三、光伏行业217
四、农业218
五、消费电子行业219
六、生物医疗业221
第三节低温等离子体工业废气处理223
一、低温等离子体去除污染物的机理224
二、低温等离子体废气处理技术适用对象和应用行业224
三、低温等离子体工业废气处理技术介绍226
第四节低温等离子体物理农业233
一、等离子体育种233
二、等离子体肥料235
三、等离子体养殖水处理236
四、等离子体冷杀菌技术237
参考文献237
第十一章暖等离子体催化重整/239
第一节暖等离子体反应器与其重整应用前景239
第二节暖等离子体放电特性及其光电诊断243
第三节暖等离子体重整过程及其影响因素246
一、实验定量方法246
二、等离子体重整反应的引发248
三、等离子体重整反应的影响因素249
第四节高效的滑动电弧等离子体催化重整254
一、生物气重整255
二、电能存储新方法256
三、液体燃料重整在线制氢258
参考文献259
第十二章热等离子体煤制乙炔过程的基础研究和工业发展/262
第一节热等离子体法制乙炔概述262
一、乙炔生产技术262
二、热等离子体超高温热转化过程特点263
三、热等离子体法制乙炔的过程原理和研究进展264
四、热等离子体煤制乙炔过程的关键科学技术问题270
第二节热等离子体煤制乙炔过程研究271
一、热力学分析271
二、煤裂解过程实验研究275
三、煤粉热解动力学277
四、单颗粒煤粉热解过程的传递和反应分析281
五、等离子体煤裂解过程的跨尺度多相计算流体力学模型和模拟284
第三节煤制乙炔过程的物流、能流分析和技术经济评价288
一、裂解气烃类循环过程分析288
二、高温乙炔产品气淬冷优化和能量利用293
三、化学淬冷过程联产乙炔、乙烯296
第四节展望299
参考文献301
第十三章热等离子体化学气相沉积法制备纳米材料/306
第一节热等离子体在纳米材料制备领域的应用概述307
第二节热等离子体化学气相沉积纳米材料制备过程的关键问题308
一、超高温化学气相沉积反应过程在线监测309
二、材料微观结构性能调控机制311
第三节过程强化原理312
一、热等离子体强化化学气相沉积原理分析312
二、典型热等离子体强化化学气相沉积反应器设计312
第四节应用实例314
一、少层石墨烯纳米片制备过程研究314
二、硅/碳化硅纳米晶制备过程研究319
三、以盐湖资源为原料的高纯氧化镁制备过程研究328
参考文献332
第十四章热等离子体强化反应及其在制备超细粉体中的应用/334
第一节热等离子体强化反应基本过程334
一、热等离子体的定义和特点334
二、热等离子体强化反应基本过程335
三、热等离子体强化过程在微细粉体合成中的应用336
第二节热等离子体强化反应典型应用340
一、氩-氢等离子体制备超细钨粉340
二、氩-氢等离子体制备微细镍粉344
三、氩-氧等离子体制备超细氧化物粉体349
四、等离子体强化还原过程机制350
第三节等离子体强化固相放热反应制备非氧化物陶瓷粉体353
一、非氧化物陶瓷粉体制备现状353
二、等离子体制备非氧化物陶瓷粉体354
三、等离子体强化镁热还原合成高温陶瓷粉体356
第四节展望359
参考文献359
第十五章热等离子体在固体废物处置中的应用/362
第一节热等离子体处置固体废物的意义、原理及发展现状362
一、热等离子体处置固体废物的意义362
二、热等离子体处置固体废物的原理363
三、热等离子体处置固体废物的发展现状365
第二节热等离子体固体废物处置中的关键问题368
一、等离子体热解反应368
二、等离子体气化反应371
三、等离子体熔融反应373
第三节热等离子体固体废物处置中的过程强化原理376
一、热等离子体的气相反应强化376
二、热等离子体的固相反应强化383
第四节热等离子体在固体废物处置中的应用实例385
一、生活垃圾焚烧飞灰等离子熔融技术研究385
二、镇江30t/d飞灰等离子熔融示范工程389
三、热等离子体固体废物处置的其他应用389
参考文献392
索引/395
内容摘要
《低温等离子体化工》是《化工过程强化关键技术丛书》的一个分册。本书集中了国内外专家、学者在低温等离子体化工领域的长期研究成果，以具有代表性的实际应用案例为对象，通过全面、深入的研究揭示低温等离子体过程强化的原理、调控方法、新型装备设计及优化。全书共15章，介绍了低温等离子体在实际过程中的广泛应用，包括催化剂制备、挥发性有机化合物（VOCs）脱除、催化重整、CO2转化制备高附加值燃料和化学品、材料表面处理、生物技术、现代农业、高级氧化水处理、微通道有机合成、固氮技术、电除尘、工业废气处理、氢等离子体煤制乙炔、化学气相沉积制备纳米材料、超细粉体制备以及固体废物处置等，力图呈现给读者最新、最前沿的低温等离子体化工研发现状，并展望未来的发展前景。低温等离子体强化的化工过程科学与技术是目前国际关注的前沿交叉发展领域之一。本书可供化工、材料、环境、能源、资源、医药、电子等专业领域的科研与工程技术人员阅读，也可供高等学校相关专业师生参考。
主编推荐
等离子体是除气、液、固三态之外的第四态物质。根据温度的不同，等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体。其中，低温等离子体可分为热等离子体和冷等离子体（或称“非热等离子体”），在能源、化工、材料、环境、生物技术、冶金等领域有广泛的应用。低温等离子体强化的化工过程科学与技术是目前国际关注的前沿发展方向之一。
随着相关学科的快速发展，低温等离子体参与的化工过程研究和产业化开发逐步进入蓬勃发展阶段，并不断取得丰硕成果，也同时凝练出更多的共性科学问题和特性的技术问题。本书作为《化工过程强化关键技术丛书》的分册之一，由清华大学程易教授和天津大学刘昌俊教授主编，集成了国内外专家、学者在低温等离子体化工领域的长期研究成果，力图呈现给读者创新、前沿的低温等离子体化工研发现状。
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