论文部分内容阅读
滑动弧放电等离子体是一种大气压下周期性摆动非平衡等离子体,兼具热等离子体和冷等离子体特点,输入的能量80%以上是用于激发气体产生高能电子、离子以及活性自由基团,可促使一些在常规条件下不会发生或很难发生的反应得以进行,因而在污染物控制排放技术和能源转化等领域越来越受到国内外学者的关注。本文以广受关注的六氯苯、五氯苯和二氯苯为氯苯类污染物的典型代表,研究了滑动弧等离子体耦合TiO2催化剂处理氯苯类污染物的影响因素和反应规律,探讨了氯苯类污染物的降解机理。主要研究结论如下:(1)开展滑动弧放电降解气态六氯苯的基础研究。重点考察了输入电压、进气流量、背景气氛等参数对降解反应的影响,结果表明:滑动弧等离子体可在无催化情况下,实现常温常压下处理六氯苯。在空气气氛下,刀片式和旋转式滑动弧反应器对六氯苯的降解率分别可达70.53%和61.25%;放电电压和气氛中氧气浓度的升高都可以提高六氯苯的降解率,进气流量的升高则会缩短反应气体停留时间,同时降低等离子体区域内的能流密度,从而降低了六氯苯的降解率。对现有的刀型、旋转式和龙旋风三种滑动弧放电反应器对比发现,旋转滑动弧反应器综合环境和经济效益最佳。(2)开展旋转式滑动弧等离子体耦合催化剂协同处置氯苯类污染物的研究。探讨了添加TiO2催化剂对六氯苯、五氯苯及二氯苯在滑动弧放电降解过程中的影响,并重点研究了耦合催化剂对滑动弧放电产生的NOX的脱除效果。研究发现,加入TiO2催化剂对氯苯类污染物的降解过程有较大的促进作用,降解率明显提高;且对NOX的排放控制效果明显,加入TiO2催化剂后,尾气中NOX的量从800ppm下降到120ppm,大幅降低了放电降解过程NOX的排放量。(3)开展滑动弧等离子体耦合催化技术降解氯苯类污染物的机理研究。通过定性和定量地分析氯苯类污染物降解过程的产物,提出其降解过程为:滑动弧放电产生高能电子,高能电子与载气分子碰撞,产生大量的激发态活性粒子;活性粒子与氯苯分子发生碰撞反应,进入脱氯过程:以上过程生成的中间产物继续与活性基团或者产物之间发生反应,最终完成氯苯类污染物的降解。