Dielectric Barrier Discharge (DBD) reactor with sinsodual AC type of power supply is very widely adopted for its compact size and effective discharging mechanism to generate high density of ozone radicals. However, at the aspect of design on power supply, its optimal switching conditions and topology is achieved by empirical test. Therefore, throughout this paper, it is proposed a design method of DBD power supply to guarantee a maximum ozone yield rate in accordance with DBD reactor modification and impedance variation when rapid gas discharging in the DBD reactor is proceeded.
Innovated technique to inactivate microorganisms has been developed. This technique uses plasma discharge in 2-phase (Air-Water). Dielectric Barrier (two phase) Discharging system is able to produce new oxidants for microorganisms. Products from discharging are $HNO_2$, $NO_2{^-}$, $HNO_3$, $NO_3{^-}$ and ozone but many other radicals can be generated as well. DBD water has low concentration of ozone (about 0.5mg/L), $NO_2{^-}$, $NO_3{^-}$ (about 10mg-N/L, 20mg-N/L respectively) and lots of $H^+$. These products play an important role in oxidation. Oxidation power by KI titration methods is approximately equivalent to $50mg-O_3/L$. Surprisingly stored DBD water could oxidize KI and maintain stable pH (about pH3) even after several days. Stored DBD water for 5 days has also more than 4log disinfection power to E. coli. However, DBD water cannot be used for drinking water directly due to it's toxicity. Additional process to neutralize pH and decrease toxicity must be applied.
상압에서의 유전장벽방전(DBD: Dielectric Barrier Discharing) 방법은 현재 높은 효율성과 공정의 편이성으로 인하여 높은 진공도를 요구하는 반도체 공정 단계 및 광원 또는 오존 발생 장치로 각광받고 있다. 하지만, 기존의 플라즈마 진단 방법 및 분석 방법을 통하여 특성 부하 목적으로 사용되는 유전장벽 방전의 특성을 파악하는 것은 한계가 있다. 본 논문은 오존 발생용 평판형 DBD 반응기 및 전원장치를 전기 모델링하여 평판형 DBD 반응기의 변화 및 전원 장치의 최적 조건을 판별하는 것을 목적으로 하고 있다.
For the field application of dielectric barrier discharge plasma reactor, a multi-plasma reactor was investigated for the inactivation of microorganisms in sewage. We also considered the possibility of degradation of non-biodegradable matter ($UV_{254}$) and total organic carbon (TOC) in sewage. The multi-plasma reactor in this study was divided into high voltage neon transformers, gas supply unit and three plasma modules (consist of discharge, ground electrode and quartz dielectric tube). The experimental results showed that the inactivation of microorganisms with treated water type ranked in the following order: distilled water > synthetic sewage effluent >> real sewage effluent. The dissolved various components in the real sewage effluent highly influenced the performance of the inactivation of microorganisms. After continuous plasma treatment for 10 min at 180 V, residual microorganisms appeared below 2 log and $UV_{254}$ absorbance (showing a non-biodegradable substance in water) and TOC removal rate were 27.5% and 8.5%, respectively. Therefore, when the sewage effluent is treated with plasma, it can be expected the inactivation of microorganisms and additional improvement of water quality. It was observed that the $NH_4{^+}$-N and $PO{_4}^{3-}$-P concentrations of sewage was kept at the constant plasma discharging for 30 min. On the other hand, $NO_3{^-}$-N concentration was increased with proceeding of the plasma discharge.
This study carried out a laboratory scale plasma reactor about the characteristics of chemically oxidative species (${\cdot}OH$, $H_2O_2$ and $O_3$) produced in dielectric barrier discharge plasma. It was studied the influence of various parameters such as gas type, $1^{st}$ voltage, oxygen flow rate, electric conductivity and pH of solution for the generation of the oxidant. $H_2O_2$ and $O_3$.) $H_2O_2$ and $O_3$ was measured by direct assay using absorption spectrophotometry. OH radical was measured indirectly by measuring the degradation of the RNO (N-Dimethyl-4-nitrosoaniline, indicator of the generation of OH radical). The experimental results showed that the effect of influent gases on RNO degradation was ranked in the following order: oxygen > air >> argon. The optimum $1^{st}$ voltage for RNO degradation were 90 V. As the increased of $1^{st}$ voltage, generated $H_2O_2$ and $O_3$ concentration were increased. The intensity of the UV light emitted from oxygen-plasma discharge was lower than that of the sun light. The generated hydrogen peroxide concentration and ozone concentration was not high. Therefore it is suggested that the main mechanism of oxidation of the oxygen-plasma process is OH radical. The conductivity of the solution did not affected the generation of oxidative species. The higher pH, the lower $H_2O_2$ and $O_3$ generation were observed. However, RNO degradation was not varied with the change of the solution pH.
The influence of plasma discharge on the nutrient components ($NO_3$-N, $NH_4$-N, $PO_4$-P, K, Ca, and Mg) and water quality [pH, ORP (oxidation-reduction potential) and electric conductivity] of hydroponic water were investigated. It was observed that the $NH_4$-N, $PO_4$-P, K, Ca, and Mg were kept at the constant concentrations for plasma discharging of 90 min. On the other hand, $NO_3$-N concentration was increased with proceeding of the plasma discharge. The increase of $NO_3$-N concentration was considered with the fact that nitric acid was created from nitrogen among supplying air for the insulation of inside of dielectric barrier. ORP and electric conductivity was increased with plasma discharging time. However, pH was decrease with what because of the generation of the nitric acid. When adjusting the hydroponic ingredients, pH and conductivity must to be considered because of the change of pH and conductivitiy with the discharging.
High-voltage dielectric discharges are an emerging technique in environmental pollutant degradation, which that are characterized by the production of hydroxyl radicals as the primary degradation species. The initiation and propagation of the electrical discharges depends on several physical, chemical, and electrical parameters such as 1st and 2nd voltage of power, gas supply, conductivity and pH. These parameters also influence the physical and chemical characteristics of the discharges, including the production of reactive species such as OH, $H_2O_2$ and $O_3$. The experimental results showed that the optimum 1st voltage and air flow rate for RNO (N-Dimethyl-4-nitrosoaniline, indicator of the generation of OH radical) degradation were 160 V (2nd voltage of is 15 kV) and 4 L/min, respectively. As the increased of the 2nd voltage (4 kV to 15 kV), RNO degradation, $H_2O_2$ and $O_3$ generation were increased. The conductivity of the solution was not influencing the RNO degradation and $H_2O_2$ and $O_3$ generation. The effects pH was not high on RNO degradation. However, the lower pH and the conductivity, the higher $H_2O_2$ and $O_3$ generation were observed.
An experimental study on the water plasma characteristics of removal efficiency for organic contaminants in dye waste water has been investigated. In this study, dielectric barrier discharging electrodes with round shape have disposed cross each other in reactor, and pulse power was supplied to between each electrodes. Its output pulse voltage range is from 0[V] to 30[kV] and output frequency range is from 100[Hz] to 2[kHz]. Using proposed system, High frequency discharge is tested in the mixed Tone(air and water) and the space distribution of streamer corona plasma is observed. In spite of the increasement of voltage and frequency, the proposed system have a stable operation characteristics. It is verified by the experimental results.
High-voltage dielectric discharges are an emerging technique in environmental pollutant degradation, which are characterized by the production of hydroxyl radicals as the primary degradation species. The initiation and propagation of the electrical discharges depends on several physical, chemical, and electrical parameters such as 1st and 2nd voltage of power, gas supply, conductivity and pH. These parameters also influence the physical and chemical characteristics of the discharges, including the production of reactive species such as OH, $H_2O_2$ and $O_3$. The experimental results showed that the optimum 1st voltage and oxygen flow rate for RNO (N-Dimethyl-4-nitrosoaniline, indicator of the generation of OH radical) degradation were 160 V (2nd voltage of is 15 kV) and 4 L/min, respectively. As the 2nd voltage (4 kV to 15 kV) was increase, RNO degradation was increased and, generated $H_2O_2$ and $O_3$ concentration were increased. The conductivity of the solution was not influencing the RNO degradation, $H_2O_2$ and $O_3$ generation. The pH effect on RNO degradation was not high. However, the lower pH and the conductivity, the higher $H_2O_2$ and $O_3$ generation were observed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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