低溫等離子體對柴油機(jī)羰基類污染物影響試驗(yàn)研究.pdf

1、柴油機(jī)排放的常規(guī)污染物主要包括微粒(PM)、氮氧化物(NOx)，還有少量的碳?xì)浠衔?HC)等，同時還包括單環(huán)芳香烴、多環(huán)芳香烴、羰基類污染物和金屬粒子等非常規(guī)污染物。非常規(guī)污染物在柴油機(jī)排氣中的比例非常小，但嚴(yán)重危害人類健康，屬于大氣化學(xué)中的揮發(fā)性有機(jī)化合物，毒性較大，已經(jīng)引起了許多國家環(huán)保部門的重視。
　　低溫等離子體(Non-thermal Plasma, NTP)技術(shù)利用放電產(chǎn)生的活性粒子，如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)粒子

2、等，通過碰撞污染物，引發(fā)一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，分解或去除污染物，可有效降低柴油機(jī)PM、HC的排放。本試驗(yàn)采用課題組設(shè)計(jì)的同軸圓柱介質(zhì)阻擋放電型DNTP發(fā)生器，研究了兩種轉(zhuǎn)速不同負(fù)荷時，工作電壓峰-峰值Vp-p和工作頻率對NO、NO2、 NOx濃度的影響，分析了DNTP去除NO、NO2、 NOx的作用規(guī)律及機(jī)理，并結(jié)合外標(biāo)法對柴油機(jī)羰基類污染物進(jìn)行了定量分析，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)以單缸柴油機(jī)排氣為氣源，探究DNTP發(fā)生器工

3、作電壓峰-峰值Vp-p、工作頻率及柴油機(jī)負(fù)荷對NO、NO2和NOx濃度的影響。結(jié)果表明，DNTP發(fā)生器的放電功率隨著Vp-p的增加而升高;當(dāng)Vp-p較小時，工作頻率對放電功率的影響很小，當(dāng)Vp-p增加至17.5kV時，同一Vp-p時的放電功率隨著頻率的增加而升高;柴油機(jī)在2000r/min、50％負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時，DNTP處理后，隨著Vp-p和工作頻率的增加，NO濃度降低，NO2濃度升高，NOx濃度略有降低;保持DNTP發(fā)生器頻率為9.4

4、kHz、Vp-p為18kV，DNTP處理前，NO、NOx濃度均隨負(fù)荷的增加而升高，NO2則隨負(fù)荷的增加而降低，DNTP處理后，NO、NO2和NOx濃度的變化規(guī)律與處理前相似，其中NO、NOx濃度有所降低，而NO2濃度則升高。
　　(2)利用DNPH采樣管對分流的柴油機(jī)排氣進(jìn)行樣品采集，對采集的樣品進(jìn)行超聲萃取3次、過濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)并定容至10ml，繼而對樣品進(jìn)行高效液相色譜分析(HPLC)，結(jié)合外標(biāo)法對羰基類污染物進(jìn)行定量分析。研究

5、結(jié)果表明，定量標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好，線性相關(guān)系數(shù)R2為0.9930～0.9999。
　　(3)當(dāng)轉(zhuǎn)速為2000r/min時，DNTP處理前，甲醛、乙醛、丙醛的比排放量隨負(fù)荷的增加呈先降低后升高的趨勢，丙烯醛和丙酮的比排放量隨負(fù)荷的增加而降低，巴豆醛、苯甲醛、戊醛、對甲基苯甲醛和己醛的比排放量較少，75％負(fù)荷時檢測不到丙醛，所有負(fù)荷都檢測不到丁醛、丁酮和甲基丙烯醛;DNTP處理后，13種羰基類污染物比排放量均有所減少，甲醛、乙醛比排

6、放量隨負(fù)荷增加呈先降低后升高的趨勢，50％負(fù)荷、75％負(fù)荷時的丙烯醛和丙酮去除率較高，25％負(fù)荷、50％負(fù)荷、100％負(fù)荷時的丙醛去除率較高，25％負(fù)荷、75％負(fù)荷時檢測不到苯甲醛，75％負(fù)荷時檢測不到戊醛，所有負(fù)荷都檢測不到丁醛、丁酮和甲基丙烯醛，DNTP去除效果明顯。
　　(4)當(dāng)轉(zhuǎn)速為2500r/min時，DNTP處理前，羰基類污染物的比排放量隨負(fù)荷的增加總體呈先降低后升高的趨勢，50％負(fù)荷、75％負(fù)荷時檢測不到丁醛和丁酮;

7、DNTP處理后，幾乎所有羰基類污染物的比排放量均降低，其變化趨勢與DNTP處理前相似，25％負(fù)荷、50％負(fù)荷、75％負(fù)荷時檢測不到丁醛和丁酮，25％負(fù)荷、75％負(fù)荷時檢測不到戊醛和己醛，50％負(fù)荷、75％負(fù)荷時檢測不到對甲基苯甲醛，DNTP去除效果明顯。
　　(5) DNTP處理前，MIRsum隨著負(fù)荷的增加先降低后升高，負(fù)荷相同時，MIRsum隨著轉(zhuǎn)速的增加而升高，2500r/min、25％負(fù)荷時的MIRsum較高，為764，2