催化剂协同脉冲放电等离子体处理甲硫醚气体的实验研究EI北大核心CSCD

为了探讨催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理恶臭气体的效果,采用V2O5/γ-Al2O3催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理了恶臭气体甲硫醚,并探讨了反应中催化剂与脉冲放电等离子体的协同性及工艺参数对降解反应的影响。实验结果表明:电晕放电具有改变催化剂气-固相吸附平衡、减少吸附容量的作用,处理恶臭气体时可通过添加催化剂吸附-气体浓缩环节来提高降解反应的能量利用率;催化剂与脉冲放电等离子体共同作用比单一脉冲放电等离子具有更高的甲硫醚去除率,同时催化剂的填充通过改变介电性及电场强度使反应获得更大的能量,催化剂颗粒表面发生的强烈放电促进了降解反应的进行;在一定电压范围内,通过提高峰值电压、增加气体停留时间可有效提高甲硫醚去除率;当峰值电压为22 k V、甲硫醚体积分数为315×10-6、体积流量为550 m L/min时,甲硫醚去除率可达84.12%。催化剂协同脉冲放电等离子体能够有效处理恶臭气体甲硫醚。     

催化剂协同脉冲放电等离子体处理甲硫醚气体的实验研究

为了探讨催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理恶臭气体的效果,采用V2O5/γ-Al2O3催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理了恶臭气体甲硫醚,并探讨了反应中催化剂与脉冲放电等离子体的协同性及工艺参数对降解反应的影响。实验结果表明:电晕放电具有改变催化剂气-固相吸附平衡、减少吸附容量的作用,处理恶臭气体时可通过添加催化剂吸附-气体浓缩环节来提高降解反应的能量利用率;催化剂与脉冲放电等离子体共同作用比单一脉冲放电等离子具有更高的甲硫醚去除率,同时催化剂的填充通过改变介电性及电场强度使反应获得更大的能量,催化剂颗粒表面发生的强烈放电促进了降解反应的进行;在一定电压范围内,通过提高峰值电压、增加气体停留时间可有效提高甲硫醚去除率;当峰值电压为22 k V、甲硫醚体积分数为315×10-6、体积流量为550 m L/min时,甲硫醚去除率可达84.12%。催化剂协同脉冲放电等离子体能够有效处理恶臭气体甲硫醚。     

等离子体放电催化纳米TiO2降解甲醛的实验分析

为了改善等离子体放电催化空气净化器的性能,实现等离子体放电催化空气净化器（PDCAP）的产业化研制,针对等离子体放电催化空气净化器中纳米TiO2作为催化剂催化降解甲醛的效率做了深入的实验研究。在实验中,采用改变一个实验参数并固定其它实验参数的方法,得到了纳米TiO2催化降解甲醛的效率与各个参数的关系。实验结果显示：纳米...     

脉冲放电等离子体-流光光催化协同作用的动力学分析

高级氧化技术的联用可以提高水体中有机物的矿化效率,为此,基于脉冲放电过程中产生的紫外光效应,研究将玻璃珠负载的TiO2膜催化剂放置于一多针-板电极形式的脉冲放电等离子体体系中,建立脉冲放电等离子体-流光光催化协同体系,分析其协同作用机理。研究考察了不同载气、溶液初始pH值和添加不同浓度自由基捕收剂(碳酸钠)等实验条件下,单独脉冲放电等离子体体系和脉冲放电等离子体-流光光催化协同体系中苯酚氧化的准一级动力学常数。结果表明,在各实验条件下,脉冲放电流光均能诱导TiO2的光催化活性;氧气(O2)作为载气和酸性溶液条件有利于提高协同体系中苯酚的降解速率;在单独脉冲放电体系和脉冲放电等离子体-流光光催化协同体系中,对有机物降解起主要作用的是羟基自由基(.OH)。     

低温等离子体反应器去除挥发性有机化合物的能效分析

为了推动等离子体技术早日商业应用,提高低温等离子体技术的能量效率,本研究采用自行研制优化的管-线式反应装置,考察了不同介质填料、电场强度E、污染物入口质量浓度ρ0和气流速度v等参数对反应器能量效率ζ的影响。希望通过优化实验参数,可以在保证污染物降解率η的同时有效提高ζ。实验结果表明,随着污染物v的增加,ζ呈现先增大后减小的趋势;随着ρ0的增加,ζ呈现先增大后减小的趋势;η和ζ由高到低依次均表现为复合催化剂、Ba0.8Sr0.2Zr0.1Ti0.9O3、MnO2/γ-Al2O3、γ-Al2O3和无填料。因此,在本实验条件下,v为2 mL/min,ρ0范围在1 500~2 000 mg/m3,E在9.6 kV/cm左右,填料为复合催化材料,可得到最佳ζ为10 g/(kW·h)。研究为等离子体技术的发展提供了新的思路,为该技术的商业应用提供了借鉴。     

等离子体放电催化降解甲醛的试验研究

为了降解挥发性有机物VOCs、除尘和灭菌消毒,提出了一种等离子体放电催化室内空气净化技术,它集3个功能于一体。利用此技术在放电催化区负载纳米TiO2和无TiO2的情况下甲醛净化试验的结果表明:等离子体放电催化协同作用降解甲醛的效果明显优于等离子体单独作用的效果;正极性放电降解甲醛的效果明显优于负极性放电;纳米TiO2显著降低了放电产生的臭氧浓度。此结论可供优化室内空气净化器的设计参考。     

双脉冲放电等离子体水处理H_2O_2的生成规律

放电等离子体水处理过程中,反应器中生成的活性物种对降解水中持久性有机污染物起着至关重要的作用。为此重点研究了在气液固三相混合体双极性脉冲放电条件下,典型活性物种H2O2的产生规律,测试了不同电压、气源、填料特性等实验条件下等离子体反应器中生成的H2O2;对比了不同脉冲电源形式下H2O2质量浓度ρH2O2的差异。实验结果表明,ρH2O2随放电时间、放电电压、气体体积流量、单脉冲注入能量的增加而增加;填料表面峰密度增加有利于液相H2O2的产生;填料粒径对ρH2O2有一定的影响,直径9mm的填料呈现出较好的特性;另外,注入能量相同时,双极性脉冲电源放电产生活性物种的性能远远优于单极性脉冲电源。     

介质阻挡放电降解水中噻虫嗪农药的实验研究

利用介质阻挡放电(DBD)产生的低温等离子体可以处理水中的噻虫嗪农药。为优化采用辐流式沉淀池结构的反应器,提高噻虫嗪的降解效率,在装置内引入了负载TiO2薄膜的蜂窝陶瓷。结果表明:在500℃温度下退火能得到纯度较高的锐钛矿TiO2;改进的实验装置在放电电压75 V,噻虫嗪初始质量浓度100 mg/L的条件下,处理160 min时,噻虫嗪降解率为85.88%;装置改进后,噻虫嗪的降解速率常数提高了1.56倍,即从8.30×10-3min-1(拟合度R2=0.989 1)提高到1.30×10-2 min-1(R2=0.991 6),消耗1 kWh的能量所降解的污染物质量(能量效率)从2.39 mg增加到4.36 mg,对噻虫嗪的总有机碳(TOC)去除效率从58.83%提高到78.34%。同时电导率对放电特性的影响明显减小,为处理电导率不同的有机废水奠定了基础。此外,该装置对放电过程中化学活性物质(H2O2和O3)的形成也有促进作用。     

吸附增效/催化-低温等离子体技术降解甲苯废气

为了解决低温等离子技术目前所面临的瓶颈问题——能耗和副产物控制问题,在低温等离子体技术中引入吸附增效/催化技术降解气相流中甲苯废气。实验考察了等离子体反应器内填充不同填料时所对应的电场强度、能量密度、降解率、能量效率、臭氧产率及其他反应副产物等目标参数,结果表明,采用复合型催化剂明显优于单独催化剂作用结果,它极大地提高了甲苯降解率,当复合催化剂存在时,在等离子体反应器中甲苯的最佳降解率达到了98.7%;增加了能量效率,有效地加强了对等离子体反应副产物的控制效果。     

等离子体辅助催化还原NOx系统的优化

为研究等离子体辅助催化系统的优化,以NO/NO2/C2H4/O2/N2为模拟反应气体系,介质阻挡放电(DBD)反应器为等离子体反应器,Ag/γ-Al2O3为催化剂,实验考察了DBD反应器内填充石英介质小球对等离子体辅助催化系统的NOx脱除效率影响。结果表明:DBD反应器内填充石英介质小球,有利于DBD反应器在较低的放电能量密度下产生更多低温催化活性高的含氮有机物,促使等离子体辅助催化系统在较低的催化温度250°C时获得>80%的NOx脱除效率。     

高频介质阻挡放电反应器结构研究

甲醛,作为一种广泛使用并非常有害的有机废气,已在很多场合对人体健康构成严重威胁。笔者研究利用高频介质阻挡放电技术进行降解甲醛的实验研究,考察了反应器结构参数对甲醛降解率的影响,并对高频介质阻挡放电产生的低温等离子体去除甲醛的机理进行分析。实验结果表明,其它条件稳定不变的情况下,放电极和反应器介质管径变化对甲醛降解率有显著的非单调的影响,对于放电极直径和反应器介质管径应存在最佳尺寸配比,使得甲醛降解率最高;钨丝比铜丝和不锈钢丝更适合作为反应器内部轴线放电极;采用相对介电常数较大的99瓷作为阻挡层介质材料,甲醛降解率从41%提高到76%;在电源输出功率一定的条件下,反应器有效反应长度存在最佳值。该研究通过考察反应器结构参数变化对甲醛的降解效果的影响,从而达到反应器最优化的目的,并为该技术应用于工业废气的处理及室内空气净化打下基础。     

放电等离子体处理甲醛废气的研究

对目前室内外甲醛污染越来越严重的现状,实验研究了用放电等离子体处理甲醛废气,考察了施加电压和甲醛分子在反应器中停留时间二因素对去除率的影响,分析了甲醛去除中可能发生的一系列等离子体化学反应。研究表明,放电等离子体可去除甲醛,且提高电压和增加甲醛分子在反应器中停留时间可提高甲醛去除率。     

气体放电光催化法去除模拟烟气中的SO2

为探讨等离子体协同TiO2光催化剂的脱硫机理,利用填充床反应器将低温等离子体技术有机结合纳米TiO2光催化技术进行模拟烟气中脱硫实验,分别研究了外加电压、气体流量和SO2初始质量浓度等因素对脱硫效率的影响。采用二次回归正交法设计实验步骤,使外加电压、气体流量和SO2初始质量浓度等因素在限定范围内达到最优组合。经拟合,当SO2初始质量浓度为535 mg/m3,输入电压为5.8 kV,气体流量为0.2 m3/h时,SO2脱除率可达87.1%。实验证明了气体放电等离子体技术与光催化技术相结合的可行性。     

Decomposition of dilute trichloroethylene by nonthermal plasma

Decomposition performance of a dilute toxic organic compound, trichloroethylene (TCE), in air by using nonthermal plasma processing was studied extensively. The nonthermal plasma was generated by the high-frequency (2 kHz) or commercial-frequency (50 Hz) barrier discharge in a fused silica tube. Three types of reactors, bolt type, rod type (both are barrier-discharge type), and coil type (surface-discharge type), were tested. Analysis of byproducts, residual materials, and end products generated by the plasma process was performed by a gas chromatography mass spectrometer or gas chromatography. Most organic byproducts decrease with an increase of the electric discharge power, but only toxic phosgene increases with the increase of the discharge power. As a post process, NaOH solution was used to test effluent from the plasma reactor. The solution was found effective in phosgene absorption. Comparison between nonthermal plasma and UV irradiation for TCE decomposition was also made. In regard to the energy efficiency of TCE decomposition, UV irradiation is found much better than discharge plasma     

Atmospheric pressure discharge plasma decomposition for gaseous aircontaminants-trichlorotrifluoroethane and trichloroethylene

The decomposition performance of gaseous environmental destructive contaminants in air by using atmospheric pressure discharge plasma including the surface discharge induced plasma chemical processing (SPCP) was examined. The main contaminants tested were chlorofluorocarbon (CFC-113) and trichloroethylene, typically. The discharge exciting frequency range studied was wide-50 Hz to 50 kHz. Results showed the low frequency discharge requires high voltage to inject high electric power in the gas and to decompose the contaminants. A gas chromatograph mass spectrometer was used to analyze discharge products of dense CFC-113 or trichloroethylene. Among the detected products were HCl, CCIFO, and CHCl₃. Two different electrode configurations; the silent discharge (coaxial) electrode and the coil-electrode were also tested and compared to each other as a gas reactor     

脉冲放电降解垃圾焚烧飞灰PAHs和二恶英的研究

焚烧炉处理城市垃圾后排放的粉尘中含有严重危害人类身体健康，甚至危害生命安全的有机污染物多环芳烃(PAHs)和二恶英。该文采用高压正脉冲电晕放电低温等离子体对垃圾焚烧炉布袋除尘器中飞灰进行处理，并对处理后飞灰的孔隙结构、微观表面形态及其PAHs和二恶英含量进行了观察分析。结果发现高压正脉冲电晕放电可以使颗粒表面产生物理脆性变化，从而改变其原有的孔隙结构。含量分析结果表明放电后粉尘中PAHs和二恶英含量明显降低，而且随着放电峰值电压升高，降解效率逐渐增加。随着粉尘中PAHs和二恶英初始浓度的增加，降解效率有所减小，峰值电压为30 kV时对高浓度二恶英的降解效率为5%~15%，对低浓度二恶英的降解效率可以高达50%。随着放电时间的增加，PAHs的降解效率逐渐增加，放电时间3 min对其降解效率可达80%。     

非平衡等离子体技术处理甲苯的实验研究

为了进行平衡等离子技术处理挥发性有机物(VOCs)的实验研究,采用电晕放电与介质阻挡放电相结合的放电形式处理甲苯(C7H8)废气,以此探讨电压、内电极直径及不同电介质条件对C7H8去除效率η的影响,并对放电过程的放电参量进行了测量。结果表明,电压的提高有利于C7H8的去除,电压较低时细电极反应器对C7H8的η要比粗电极高,但随着电压的上升,粗电极效率比细电极要高;陶瓷反应器对C7H8的去除效果要优于有机玻璃反应器;在反应器内填充电介质有利于C7H8的去除,填有陶瓷拉西环填料的反应器对C7H8的去除效果要优于无电介质的空管反应器;利用电压—电荷利萨如图形法测得的反应过程放电功率表明:等离子法处理VOCs能耗低,放电功率的提高对C7H8的去除有利。     

应用介质阻挡放电处理甲醛气体

基于高频介质阻挡放电(DBD)可产生高能电子、各种自由基与活性粒子的原理,应用高频DBD处理甲醛气体。对外加电源电压、甲醛气体质量浓度及体积流量3个水平因素的正交试验表明高频DBD可达到85%的甲醛降解效果,其中电压参数对降解效果的影响最大,流量次之,浓度最小。对放电处理后尾气成分的进一步测试分析表明尾气中臭氧质量浓度约0.002 mg/m3,远低于国家标准规定的0.16 mg/m3臭氧限量值。故高频DBD处理甲醛气体的降解效果好,且排放尾气中的臭氧含量对环境不造成影响。     

Destruction of volatile organic compounds used in a semiconductorindustry by a capillary tube discharge reactor

Nonthermal plasma technologies offer an innovative approach to the problem of decomposing various volatile organic compounds (VOCs). The authors focused on DC capillary tube discharge plasma reactors to study the decomposition/destruction efficiency for toluene, EGM, trichloroethane and trichloroethylene at 50-2300 ppm levels in dry air. The effects of gas flow rate, VOC concentration and reactor operating conditions on decomposition and analysis of reactant conversion for each VOC were investigated. The results show that VOC destruction efficiency as high as 90% can be achieved, even under a short residence time (3.8 ms) with a destruction energy efficiency of up to 95 g (VOC)/kWh. Laboratory-scale plasma technology was successfully demonstrated for its potential application for VOC control in the semiconductor clean-room environment