介质阻挡放电等离子体降解甲醛气体及其机理分析

发布时间：2020-03-29 17:58

【摘要】：本文利用介质阻挡放电(DBD)等离子体降解甲醛气体,通过实验考察等离子体、等离子体协同γ-Al_2O_3吸附剂以及MnO_X/γ-Al_2O_3催化剂三种条件下放电功率、气体流量、甲醛初始浓度及能量密度对甲醛去除率、反应器的能量效率及副产物O_3生成的影响,确定甲醛降解的最佳条件。通过发射光谱法诊断等离子体的相关参量,探究等离子体降解甲醛气体的机理。实验结果表明:(1)介质阻挡放电等离子体能够降解甲醛,甲醛去除率约为74%,但生成的臭氧浓度较高,可达到14.37mg/m~3;加入γ-Al_2O_3及MnO_X/γ-Al_2O_3后,臭氧浓度下降,甲醛的去除率及反应器的能量效率提高,三种条件下,介质阻挡放电等离子体对甲醛气体的降解效果依次表现为:MnO_X/γ-Al_2O_3γ-Al_2O_3无催化剂。在放电功率为20W,气体流量为500mL/min,能量密度为2.4kJ/L,甲醛初始浓度为1.82mg/m~3,加入MnO_X/γ-Al_2O_3催化剂条件下,甲醛在介质阻挡放电等离子体反应器中的脱除效果最好,此时甲醛的去除率达到96.37%,反应器的能量效率达到0.265g/kW·h,臭氧浓度降低到0.22mg/m~3。(2)通过对采集的发射光谱进行特征谱线标定,发现空气介质阻挡放电产生的等离子体主要由氮活性基团和氧活性基团组成,且特征谱线的强度随着放电功率的增加而加强,催化剂的加入也能够提高特征谱线的强度,这表明催化剂的加入可以激活更多的活性粒子,增加了活性粒子的数量和种类。其中氧活性基团在甲醛的降解过程中起主要作用。(3)采用发射光谱法诊断介质阻挡放电产生的等离子体的电子激发温度,由此得知活性粒子的能量分布。氧原子作为主要的活性粒子,在放电功率增加的过程中,其电子激发温度先上升后下降。γ-Al_2O_3及MnO_X/γ-Al_2O_3的加入提高了氧原子的电子激发温度,不同条件下,氧原子的电子激发温度由大到小分别为:MnO_X/γ-Al_2O_3γ-Al_2O_3无催化剂。
【图文】：

设备名称 型号 生产厂家恒温水浴箱 HH-S6 北京科伟永兴仪器有限公体测试仪检定校准装置 MF-4 型 国家标准物质研究中心N 型可见光分光光度计 722N 上海精密科技仪器有限公光谱仪 AvaSpec-2048 北京爱万提斯科技有限公陶瓷纤维马弗炉 TM0617 北京盈安美诚科学仪器有限真空干燥箱 DZF-6210 上海精宏实验设备有限公电子天平 ESJ120-4 沈阳龙腾电子有限公司验装置及流程 2-1 为本实验的装置流程图，分为三个主要部分：甲醛气体配置装反应装置以及等离子体诊断装置。

方法甲醛浓度检测及标准曲线的绘制验使用国家标准方法乙酰丙酮分光光度法（国标 GB/T 15516进口与出口处甲醛浓度，在乙酸-乙酸铵缓冲液存在前提下，乙酰丙酮反应，生成稳定的黄色化合物，沸水浴加热 3 分钟可后测其在 413nm 波长处的吸光度。置好的（5.00μg/mL）甲醛标准使用液取不同量分别置于 10m，使甲醛含量分别为 0.0、1.00、4.00、10.0、20.0、30.0、35.00mL 刻度线处，滴入 2mL（0.25%）乙酰丙酮溶液，，摇晃均匀钟，取出让其自然降至室温，倒入 1cm 的比色皿，以水为参比，度。以校准后吸光度值作为纵坐标 y，校准吸光度值是所有吸 浓度的吸光度值，甲醛含量作为横坐标 x，完成甲醛的标准曲醛标准曲线为 y=0.0257x-0.0013，其中 R2=0.9994，线性良好，
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X51

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本文编号：2606315