直流電暈低溫等離子體協(xié)同催化降解低濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣的研究.pdf

1、近年來，工業(yè)源排放的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)所造成的大氣污染問題日趨嚴(yán)重。低溫等離子體(NTP)作為一種新型技術(shù)，由于投資費(fèi)用低、操作簡便、適用于多種低濃度大風(fēng)量的VOCs的治理，而成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文采用直流針板電暈放電反應(yīng)器，考察了NTP及NTP協(xié)同不同催化方式下的VOCs降解性能。
　　首先，本文對(duì)NTP的放電特性對(duì)VOCs降解性能的影響進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，正電暈放電相較于負(fù)電暈放電，放電范圍窄，但是流注發(fā)展速率快，

2、對(duì)VOCs的降解率更高，當(dāng)能量密度為324.9J/L時(shí)，甲苯降解率為58％。過程中會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物，氣相產(chǎn)物包括未降解完全的有機(jī)物小分子、O3、CO、CO2等，電壓U=19kV時(shí)O3濃度為230ppm，并且電極上會(huì)有黃褐色氣溶膠沉積影響正常放電。
　　其次，本文考察了NTP協(xié)同后置式催化處理VOCs的性能。研究結(jié)果顯示，在催化劑的協(xié)同作用下，VOCs的去除率大幅度提高，同時(shí)副產(chǎn)物如O3等均得到有效控制。如5％CoOx/Al2O3在19

3、kV時(shí)的甲苯降解率為98％，比單獨(dú)的NTP處理效率提高了近2倍，并且?guī)缀蹩梢酝耆到馇岸蜰TP殘留的O3。但是后置催化劑容易被前段電暈放電產(chǎn)生的氣溶膠等中間產(chǎn)物堵塞催化劑孔道、覆蓋催化劑活性位而失活。
　　再次，本文還采用了NTP協(xié)同原位催化的方式，考察了不同過渡金屬氧化物負(fù)載泡沫Al2O3等載體的催化劑對(duì)VOCs的降解性能的影響。研究結(jié)果顯示，這種原位協(xié)同方式不但可以高效降解VOCs，同時(shí)與后置催化方式相比可以延長催化劑的使用壽

4、命并提高COx選擇性。如催化劑采用1％MnOx-4％CoOx/Al2O3時(shí)，甲苯降解率可達(dá)98％，O3控制在20ppm左右，COx選擇性提高到51％。此外，本文還采用了懸掛式原位催化方式提高了能量注入率，進(jìn)一步提高了COx選擇性，如催化劑1％MnOx-4％CoOx/SiC在U=26kV時(shí)的COx選擇性為82.3％。
　　最后，本文還展開了NTP協(xié)同兩段復(fù)合式催化工藝對(duì)VOCs降解性能的研究。研究結(jié)果表明，該工藝與一段式催化協(xié)同方式

5、相比，不但可以增強(qiáng)催化劑的耐久性，降低尾氣中副產(chǎn)物的排放，同時(shí)還能進(jìn)一步提高礦化率和COx選擇性。其中前段催化劑以能夠加強(qiáng)放電的鐵電介質(zhì)材料如Mn、Co、Ni等的氧化物和貴金屬Ag等為優(yōu)選，而后段則采用對(duì)O3分解效果好的Mn、Ce、Co等的氧化物為佳。此外，從降解率、礦化率、COx選擇性以及能量產(chǎn)率等方面進(jìn)行了NTP及NTP協(xié)同不同催化方式的工藝模式對(duì)VOCs的降解性能的比較，發(fā)現(xiàn)NTP協(xié)同懸掛式兩段復(fù)合催化在26kV時(shí)的礦化率及COx