利用热氧化和低温等离子体降解含氨废气的研究
发布时间：2021-06-14 12:56
含氨废气已经成为大气污染的重要来源之一,含氨废气的排放给我们的生存环境和人类健康带来了极大地威胁,因此含氨废气的治理对人类和环境具有极大的意义。本文用热氧化和介质阻挡放电等离子体协同催化两种方式降解含氨废气,并结合量子化学模拟出NH3的分解反应路径及NH3对甲苯降解的作用。热氧化实验中,利用固定床反应器研究了温度、停留时间、NH3浓度和O2浓度对低浓度NH3燃烧特性的影响。结果表明,随着温度的升高,氨的降解率逐渐升高。NH3的降解率随着停留时间的延长增高明显,但NO的生成量还受氧气浓度的影响。氧气初始浓度对反应的影响最大,氧气浓度过低,氨气降解率低,氧气浓度过高,氨气降解率明显升高,但又会生成过多NO。增大氨气初始浓度,氨的降解率也增大,NO的选择性降低。简化了氨气热氧化的机理并在740～770℃条件下计算了NH3在陶瓷蓄热体中燃烧反应动力学参数。又通过氨气在自由空间内的燃烧实验,证明出NH3在多孔介质中燃烧反应...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介质阻挡放电的三种基本结构
111.5.2技术路线图1.2技术路线图Fig.1.2Technicalroute1.5.3研究内容（1）通过正交试验探讨氨的热氧化的影响因素：温度、停留时间、氧气浓度以及氨气浓度，并计算氨的热氧化的动力学参数。（2）研究介质阻挡放电协同Fe2O3@ZSM-5和Fe0@ZSM-5催化剂对氨气的降解情况，研究不同活性组分负载量对降解氨气的影响，研究含氧气体在等离子体激发后产生的含氧活性物质对降解氨气的影响，并通过SEM等表征手段探究催化剂对氨气的降解活性。（3）研究介质阻挡放电处理含氨废气时，氨气对VOCs模拟物的耦合作用。
132.1.3实验流程如图2.1所示，展现了热氧化实验的实验流程，每次在石英固定床反应器（外径20mm，内径14mm）内部中间位置填充固定质量（30g）的石英玻璃或陶瓷蓄热体碎屑，并用固定质量（2g）的石英棉将石英玻璃或陶瓷蓄热体碎屑固定，然后将整个反应器置于恒温卧式炉中。每次根据实验内容的不同，需要调配不同的气体浓度，需要在实验前进行计算，实验反应气体总流量为1L/min，原料气（氩气、氨气与氧气）在质量流量计的精准控制下，可以使氨气达到所需要的浓度，并在气体混合器中充分混合，以保证到达反应器时可以均匀燃烧。热氧化后的气体经过氨气分析仪和烟气分析仪测量气体中剩余氨气的含量及生成的一氧化氮含量。本实验为了排除氮气作为反应器前端气体对产物氮气的影响，选用氩气作为载气进行初步的研究。实验系统连接完毕后，打开氨气分析仪和烟气分析仪电源进行预热，并对整个实验系统通入流量为1L/min的氩气，进行实验系统的吹扫并检漏，检漏确定不漏后，以5℃/min的速率将卧式炉升到所需的温度，这段期间一直在通入氩气吹扫。吹扫的目的在于排除整个系统管路中的杂质气体，增加实验数据的真实性。到达所需温度再继续吹扫10min，然后调配三种气体的比例，即实验开始。反应10min后，氨气分析仪以及烟气分析仪数据基本达到稳定，记录数据并导出。ê图2.1实验系统图（1-气瓶；2-质量流量计；3-气体预混器；4-恒温卧式加热炉；5-填充介质；6-石英反应器；7-氨气分析仪；8-烟气分析仪；9-电脑）Fig.2.1Experimentalsystem（1-Cylinder;2-MFC;3-Gaspremixer;4-Heatingfurnace;5-Fillingmedium;6-Quartzreactor;7-Ammoniaanalyzer;8-Fluegasanalyzer;9-Computer）
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国大气中挥发性有机物监测与控制现状分析[J]. 苏庆梅,邢伯蕾,梁桂廷. 节能. 2019(08)
[2]吸附浓缩与焚烧技术处理印刷废气工程实例[J]. 金奇超,熊明瑜. 中国环保产业. 2019(08)
[3]挥发性有机物（VOCs）治理技术研究进展及探讨[J]. 张栖. 环境与发展. 2019(07)
[4]氨燃料缓解能源安全及替代天然气的可行性分析[J]. 王月姑,吴崇君,郑淞生,陈锦,何嵩,王兆林. 可再生能源. 2019(07)
[5]大气压脉冲介质阻挡放电等离子体研究进展[J]. 唐诗雅,刘全桢,王世强,关银霞,牟洪祥,李栖楠. 安全、健康和环境. 2019(07)
[6]低温等离子体协同紫外光工艺处理甲苯[J]. 赵宪,胡兆吉. 南昌大学学报(工科版). 2019(02)
[7]活性炭和分子筛吸附VOCs的研究进展[J]. 钱薇,张浩哲,陈超宇,罗小会. 化工生产与技术. 2019(03)
[8]低温等离子体中甲苯降解机理的量子化学研究[J]. 肖凯明,李先春,孟繁锐,旺冠宇,杨晓光,牛文杰. 辽宁科技大学学报. 2018(05)
[9]计算碳碳单键键能的一种新方法[J]. 何帅,李鑫盛,高晓明. 广州化工. 2018(19)
[10]大气中挥发性有机物监测技术与控制现状研究[J]. 杜微,王姣,孙亚琴. 科技与创新. 2018(18)
博士论文
[1]等离子体催化氨分解制氢的协同效应研究[D]. 王丽.大连理工大学 2013
[2]纤维素快速热解机理的分子模拟研究[D]. 黄金保.重庆大学 2010
[3]键解离能及氢键在有机催化中应用的量子化学研究[D]. 郑文锐.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]厌氧氨氧化技术处理维生素生产废水的试验研究[D]. 吴瑞杰.郑州大学 2019
[2]氨燃料燃烧过程数值模拟研究[D]. 阿俊利.华北水利水电大学 2018
[3]负载型双金属催化剂用于氨分解制氢[D]. 孙帅其.大连理工大学 2017
[4]铜锰氧化物制备及其选择催化氧化氨性能研究[D]. 许一帆.大连理工大学 2016
[5]介质阻挡放电协同催化降解废气中萘的研究[D]. 郑欣丹.浙江工商大学 2015
[6]二氧化钛光催化降解恶臭气体研究[D]. 赵士奇.北京化工大学 2015
[7]等离子体协同催化技术处理挥发性有机物的研究[D]. 王爱华.北京工业大学 2015
[8]CO/NH3介质阻挡放电等离子体反应研究[D]. 于晓蕾.大连理工大学 2016
[9]非热平衡等离子体—催化剂条件下甲醇的选择性反应[D]. 王赢权.郑州大学 2015
[10]半纤维素高温蒸汽气化微观机理研究[D]. 熊家佳.长沙理工大学 2015
本文编号：3229876
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介质阻挡放电的三种基本结构
111.5.2技术路线图1.2技术路线图Fig.1.2Technicalroute1.5.3研究内容（1）通过正交试验探讨氨的热氧化的影响因素：温度、停留时间、氧气浓度以及氨气浓度，并计算氨的热氧化的动力学参数。（2）研究介质阻挡放电协同Fe2O3@ZSM-5和Fe0@ZSM-5催化剂对氨气的降解情况，研究不同活性组分负载量对降解氨气的影响，研究含氧气体在等离子体激发后产生的含氧活性物质对降解氨气的影响，并通过SEM等表征手段探究催化剂对氨气的降解活性。（3）研究介质阻挡放电处理含氨废气时，氨气对VOCs模拟物的耦合作用。
132.1.3实验流程如图2.1所示，展现了热氧化实验的实验流程，每次在石英固定床反应器（外径20mm，内径14mm）内部中间位置填充固定质量（30g）的石英玻璃或陶瓷蓄热体碎屑，并用固定质量（2g）的石英棉将石英玻璃或陶瓷蓄热体碎屑固定，然后将整个反应器置于恒温卧式炉中。每次根据实验内容的不同，需要调配不同的气体浓度，需要在实验前进行计算，实验反应气体总流量为1L/min，原料气（氩气、氨气与氧气）在质量流量计的精准控制下，可以使氨气达到所需要的浓度，并在气体混合器中充分混合，以保证到达反应器时可以均匀燃烧。热氧化后的气体经过氨气分析仪和烟气分析仪测量气体中剩余氨气的含量及生成的一氧化氮含量。本实验为了排除氮气作为反应器前端气体对产物氮气的影响，选用氩气作为载气进行初步的研究。实验系统连接完毕后，打开氨气分析仪和烟气分析仪电源进行预热，并对整个实验系统通入流量为1L/min的氩气，进行实验系统的吹扫并检漏，检漏确定不漏后，以5℃/min的速率将卧式炉升到所需的温度，这段期间一直在通入氩气吹扫。吹扫的目的在于排除整个系统管路中的杂质气体，增加实验数据的真实性。到达所需温度再继续吹扫10min，然后调配三种气体的比例，即实验开始。反应10min后，氨气分析仪以及烟气分析仪数据基本达到稳定，记录数据并导出。ê图2.1实验系统图（1-气瓶；2-质量流量计；3-气体预混器；4-恒温卧式加热炉；5-填充介质；6-石英反应器；7-氨气分析仪；8-烟气分析仪；9-电脑）Fig.2.1Experimentalsystem（1-Cylinder;2-MFC;3-Gaspremixer;4-Heatingfurnace;5-Fillingmedium;6-Quartzreactor;7-Ammoniaanalyzer;8-Fluegasanalyzer;9-Computer）
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国大气中挥发性有机物监测与控制现状分析[J]. 苏庆梅,邢伯蕾,梁桂廷. 节能. 2019(08)
[2]吸附浓缩与焚烧技术处理印刷废气工程实例[J]. 金奇超,熊明瑜. 中国环保产业. 2019(08)
[3]挥发性有机物（VOCs）治理技术研究进展及探讨[J]. 张栖. 环境与发展. 2019(07)
[4]氨燃料缓解能源安全及替代天然气的可行性分析[J]. 王月姑,吴崇君,郑淞生,陈锦,何嵩,王兆林. 可再生能源. 2019(07)
[5]大气压脉冲介质阻挡放电等离子体研究进展[J]. 唐诗雅,刘全桢,王世强,关银霞,牟洪祥,李栖楠. 安全、健康和环境. 2019(07)
[6]低温等离子体协同紫外光工艺处理甲苯[J]. 赵宪,胡兆吉. 南昌大学学报(工科版). 2019(02)
[7]活性炭和分子筛吸附VOCs的研究进展[J]. 钱薇,张浩哲,陈超宇,罗小会. 化工生产与技术. 2019(03)
[8]低温等离子体中甲苯降解机理的量子化学研究[J]. 肖凯明,李先春,孟繁锐,旺冠宇,杨晓光,牛文杰. 辽宁科技大学学报. 2018(05)
[9]计算碳碳单键键能的一种新方法[J]. 何帅,李鑫盛,高晓明. 广州化工. 2018(19)
[10]大气中挥发性有机物监测技术与控制现状研究[J]. 杜微,王姣,孙亚琴. 科技与创新. 2018(18)
博士论文
[1]等离子体催化氨分解制氢的协同效应研究[D]. 王丽.大连理工大学 2013
[2]纤维素快速热解机理的分子模拟研究[D]. 黄金保.重庆大学 2010
[3]键解离能及氢键在有机催化中应用的量子化学研究[D]. 郑文锐.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]厌氧氨氧化技术处理维生素生产废水的试验研究[D]. 吴瑞杰.郑州大学 2019
[2]氨燃料燃烧过程数值模拟研究[D]. 阿俊利.华北水利水电大学 2018
[3]负载型双金属催化剂用于氨分解制氢[D]. 孙帅其.大连理工大学 2017
[4]铜锰氧化物制备及其选择催化氧化氨性能研究[D]. 许一帆.大连理工大学 2016
[5]介质阻挡放电协同催化降解废气中萘的研究[D]. 郑欣丹.浙江工商大学 2015
[6]二氧化钛光催化降解恶臭气体研究[D]. 赵士奇.北京化工大学 2015
[7]等离子体协同催化技术处理挥发性有机物的研究[D]. 王爱华.北京工业大学 2015
[8]CO/NH3介质阻挡放电等离子体反应研究[D]. 于晓蕾.大连理工大学 2016
[9]非热平衡等离子体—催化剂条件下甲醇的选择性反应[D]. 王赢权.郑州大学 2015
[10]半纤维素高温蒸汽气化微观机理研究[D]. 熊家佳.长沙理工大学 2015
本文编号：3229876
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