沿面-填充床雙極性納秒脈沖放電等離子體協(xié)同催化處理苯研究.pdf

1、揮發(fā)性有機污染物(VOCs)能夠?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生不利的影響，同時對人類健康還會造成不可逆的傷害。相比于傳統(tǒng)的VOCs處理方法，低溫等離子體法具有處理效率高、選擇性好等優(yōu)點。針對單獨沿面、填充床等離子體反應(yīng)器能量效率低、礦化不徹底等問題，本文采用雙極性脈沖電源激勵沿面-填充床復(fù)合式(Series Surface/Packed-bed Discharge，SSPBD)等離子體反應(yīng)器處理VOCs。該反應(yīng)器同時具有沿面和填充床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對污

2、染物的順序處理，從而提高了對污染物的降解效率。由于單獨使用等離子體法處理VOCs存在礦化效率不高、產(chǎn)生有害副產(chǎn)物等不足，因此本實驗引入催化劑，將等離子體與催化過程相結(jié)合，同時還可以進一步提高污染物的降解效率。本文主要考查了SSPBD反應(yīng)器相比于單獨沿面(Surface Discharge，SD)、單獨填充床(Packed-bedDischarge，PBD)反應(yīng)器在處理污染物方面的優(yōu)勢、實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及電氣參數(shù)的優(yōu)化及結(jié)合催化劑處理污染物

3、等方面的問題。主要工作與結(jié)果如下:
　　(1)研究了SSPBD、SD及PBD三種反應(yīng)器和SSPBD反應(yīng)器內(nèi)不同放電區(qū)域?qū)ξ廴疚锏奶幚硇Ч＝Y(jié)果表明:當(dāng)反應(yīng)器放電功率相同時(10.33 W)，SSPBD反應(yīng)器比SD、PBD反應(yīng)器對苯的降解效率分別高了29％和11％，CO2的選擇性分別高了17％和9％，產(chǎn)生O3的濃度分別高了3.1和1.0 mg/L。另外，通過對苯的降解效率、CO2的選擇性、產(chǎn)生O3和NO2的濃度及原子發(fā)射光譜等方面的

4、對比，表明在SSPBD反應(yīng)器內(nèi)，填充床放電區(qū)域在活性物質(zhì)產(chǎn)生及污染物降解方面起到了主要作用;
　　(2)優(yōu)化了實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及電氣參數(shù)，結(jié)果表明:當(dāng)反應(yīng)器外部有機玻璃管內(nèi)徑為33.8 mm,內(nèi)部石英管外徑為23.0 mm、內(nèi)徑為16.8 mm時，可以實現(xiàn)兩部分放電區(qū)域平均分配反應(yīng)器注入能量。當(dāng)放電電極螺距為12 mm，線圈直徑為1.2 mm，填充玻璃珠粒徑為2mm時，對污染物的降解效率有所提高。50 Hz和1nF作為本實驗的最

5、佳脈沖重復(fù)頻率及成形電容值;
　　(3)本實驗對比了MnO2-TiO2/zeolite、TiO2/zeolite和MnO2/zeolite催化劑在結(jié)合SSPBD反應(yīng)器時的催化效果。結(jié)果表明，MnO2-TiO2/zeolite催化劑的催化活性要高于TiO2/zeolite、MnO2/zeolite催化劑。當(dāng)反應(yīng)器的注入功率為10.33W時，MnO2-TiO2/zeolite催化劑對苯的降解效率、CO2的選擇性、O3的分解率及產(chǎn)生NO