论文部分内容阅读
空气中的苯系物严重影响人的生活和健康，由于苯系物的稳定性较高因此降解这些污染物比较困难。利用等离子体降解空气中稳定性较高的有机污染物是近年来比较活跃的研究领域，但是等离子体高效降解有机污染物需要较大的能量，而且存在生成有害副产物的问题。近年来人们研究了等离子体结合催化剂处理可挥发性有机污染物，以期望达到低能耗、高效率、无有害副产物的目的。本研究以等离子体结合活性炭负载金属氧化物催化剂相互作用处理甲苯实验，来考察催化剂FeOx、MnOx、TiO2等催化剂活性研究，并对活性最高的催化剂活性的影响因素进行了研究，并对各个催化剂进行了表征。主要研究成果如下：（1）当电压没有达到起晕电压时，等离子体的降解率基本为0，超过起晕电压时，甲苯的降解率随着电压的升高而增大，电压升高一定程度后，降解率的增长变得缓慢，这是由于电压过大出现拉弧现象。当反应气体流量减少时，等离子体降解甲苯的去除率增大，但等离子体的单位功率的甲苯降解率降低。NOx的浓度随着等离子体放电电压升高而增大，同时在电压较低时，NO的浓度大于NO2的浓度。（2）不同的金属氧化物催化剂的甲苯去除能力不同，甲苯和O3去除率的高低顺序都为：Mn3O4>Fe2O3>TiO2>无催化剂，NOx的降解能力为Fe2O3> Mn3O4>TiO2>无催化剂。从XRD的表征图谱可知硝酸锰经350℃煅烧得到的氧化物为Mn3O4，硝酸铁煅烧得到Fe2O3。Mn3O4负载活性炭在反应2h后催化剂表面的含氧基团增多。由boehm滴定可知活性炭本身的就具有较高的表面基团含量，而负载了金属氧化物以后表面的含氧基团大大降低，尤其是酚羟基变化最大。（3）MnOx催化剂的加入能有效地降低副产物的浓度，9%的负载量是一个最佳值。在350℃煅烧得到的催化剂甲苯降解率最高，同时活性炭在850℃活化以后制得的催化剂能提高甲苯降解率。温度为250℃时硝酸锰主要分解为Mn2O3，温度为350℃时主要分解产物为Mn3O4，温度为450℃时主要为MnO。（4）活性炭负载金属氧化物结合等离子体降解甲苯的主要机理为：在等离子反应区主要的反应主要粒子为高能电子和各种自由基；在催化反应区主要为活性氧和臭氧。