介質(zhì)阻擋放電凈化汽車尾氣的實(shí)驗(yàn)研究及機(jī)理探討.pdf

1、目前大氣污染情況日益嚴(yán)重，特別是由于汽車尾氣中有害污染物的大量排放所帶來的大氣污染，隨著汽車保有量的不斷增加而日趨嚴(yán)重。機(jī)內(nèi)和機(jī)外的各種凈化措施都得到了廣泛的研究。近年來，在國內(nèi)外使用非平衡等離子體治理各種有害氣體得到了廣泛的重視，本文也對(duì)此進(jìn)行了有益探索，在常溫下利用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生非平衡等離子體的方法對(duì)汽車尾氣中的CO、HC和NOX進(jìn)行凈化研究。 本文分析了介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體的機(jī)理，探討了介質(zhì)阻擋放電對(duì)汽車尾氣中主要

2、有害物，包括CO、HC、NOX等的脫除與凈化的機(jī)理。通過實(shí)驗(yàn)，研究了介質(zhì)阻擋放電對(duì)汽車尾氣中主要有害氣體的凈化脫除規(guī)律，討論了放電電壓、混合氣體流量以及初始濃度等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)凈化效果的影響。對(duì)NO在電場作用下的反應(yīng)及其附屬產(chǎn)物NO2的生成規(guī)律做了進(jìn)一步研究。 介質(zhì)阻擋放電作為氣體放電的一種形式，具有處理廢氣的能力。它主要是通過外加電壓，利用阻擋介質(zhì)，在反應(yīng)器內(nèi)放電產(chǎn)生等離子體，形成強(qiáng)電場，電子被強(qiáng)電場激勵(lì)獲得了能量，被加速了的電

3、子與汽車尾氣中主要有害氣體發(fā)生彈性碰撞，形成大量的非平衡等離子體，使CO、HC和NOX等氣體分子發(fā)生電離、分解等化學(xué)反應(yīng)后被氧化還原成無害的CO2、H2O、N2和O2等氣體。 本文提出了將氣體放電和光催化相結(jié)合的尾氣治理方法，目的是發(fā)揮各自的優(yōu)勢，從而達(dá)到更好的廢氣凈化效果。介紹了TiO2的光催化原理，實(shí)驗(yàn)中將TiO2均勻的涂敷在放電電極的表面，形成一層光催化劑薄膜，利用氣體放電時(shí)產(chǎn)生的紫外光將光催化劑激發(fā)，對(duì)汽車尾氣進(jìn)行催化

4、處理。對(duì)介質(zhì)阻擋放電和光催化法結(jié)合處理汽車尾氣作了機(jī)理性的分析，總結(jié)了對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生影響的各種因素。 在介質(zhì)阻擋放電凈化汽車尾氣的實(shí)驗(yàn)中，選取了Y型圓柱反應(yīng)器，它具有兩個(gè)獨(dú)立的單管，使放電方式和添加催化劑、控制氣體情況均優(yōu)于單管。 通過對(duì)介質(zhì)阻擋放電凈化汽車尾氣的實(shí)驗(yàn)及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得到如下主要的結(jié)論： 1.介質(zhì)阻擋放電對(duì)CO凈化效果較好，CO的凈化率隨著放電電壓的升高而增加、隨著初始濃度或混合氣體流量的增加

5、而降低。O2的存在有助于CO凈化。加入光催化劑TiO2后，CO凈化率得到了提高。在小流量、低初始濃度、高電壓時(shí)，光催化效果要好些?；旌蠚怏w流量為0.45L/min、CO初始濃度為800ppm、放電電壓14kV時(shí)，較無TiO2涂層前，CO的凈化率提高了14.5％。 2.放電電壓對(duì)HC去除的影響很大。初始濃度和混合氣體流量一定的條件下，HC的濃度隨著放電電壓的升高迅速下降。隨著混合氣體流量、HC初始濃度的增大，HC凈化率下降。光催

6、化劑有利于HC的脫除，混合氣體流量1.5L/min、HC初始濃度750ppm、放電電壓14kV時(shí)，電極上涂敷TiO2后，HC的凈化率由無光催化劑TiO2時(shí)的82.5％提高到92.7％。 3.放電電壓對(duì)NOX脫除的影響很大。NO的濃度隨著放電電壓的升高迅速下降；由于部分NO氧化形成NO2，NO2的濃度較放電前有所增加，但NOX的濃度(NO、NO2)是降低的。混合氣體流量、NO初始濃度對(duì)NO凈化率也有著明顯的影響，隨著氣體流量、N