低温等离子体协同催化降解甲苯实验研究
本文简单介绍了挥发性有机物(VOCs)的定义、来源、危害.目前主要的VOCs处理技术有:化学氧化法、物理分离法、生物法、光解法、电化学法等,研究分析了这些技术的特点和发展趋势.其中新型等离子体协同催化技术有很大的发展前景,阐述了等离子体协同催化的反应机理和尾气中副产物的机理.本文列出实验所需的仪器和药品,制定出合理的实验方案.在此实验方案的基础上搭建实验装置,分析了核心装置如等离子体反应器、质子转移反应飞行时间质谱仪的结构和工作原理.整个试验分为三个部分:第一部分单独等离子体降解甲苯气体;第二部分是等离子体反应器填充陶瓷颗粒、分子筛颗粒、γ-Al2O3颗粒分别进行甲苯气体降解实验;第三部分为γ-Al2O3的颗粒负载催化剂锰盐进行甲苯气体降解实验.由实验结果分析得出:单独等离子体降解甲苯进行实验研究,甲苯的降解率随着外加电压和电源放电频率的增加而增加,但同时也增加了能耗.在功率一定时,甲苯气体的降解率随其自身初始浓度和气体流量的增加而减少.选择合适的平均可资用能使甲苯的降解率较理想,同时能耗较低,尾气中副产HCN、CH3CN、O3的浓度低.选择最优外加电压16kV,放电频率200Hz,甲苯气体初始浓度1600mg/L,气体流量0.3m3/L时,尾气中副产物浓度也在安全范围.在此反应器基础上分别以陶瓷颗粒、分子筛颗粒、γ-Al2O3颗粒为填料进行实验,进而筛选出处理效果好的γ-Al2O3颗粒为载体进行锰催化剂负载,制成等离子体协同催化反应器.等离子体协同催化反应器进行甲苯降解实验得出实验的电参量和配气系数对甲苯降解率的影响趋势与单独等离子体反应器进行实验对甲苯降解效果的影响相似,但是较优外加电压11.5kV,放电频率100Hz,能耗降低,甲苯气体初始浓度1800mg/L,气体流量0.5m3/L,增大了甲苯处理量,但平均可资用能并没降低,尾并气中几乎没有副产物.这说明等离子体协同催化有效降低了反应的外加电压和放电频率,并能消除副产物生成,减少能耗,提高了安全性,该研究对等离子体技术推广有很大的作用.最后展望了该技术的发展方向,主要为反应器的改进,填料的选择以及催化剂的研制.
- 作者：
- 李长英
- 学位授予单位：
- 安徽理工大学
- 专业名称：
- 化学工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 陈明功
- 中图分类号：
- O621.251
- 关键词：
- 甲苯；等离子体协同催化；降解率；有机副产物
- toluene； the plasma synergistic catalysis； degradation rate