质子转移反应质谱技术用于低温等离子体VOCs治理的快速评估研究
发布时间：2023-06-19 19:59
近年来,凭借着系统结构简单、可治理成分多样以及去除效率高等优点,低温等离子体净化VOCs成为有机废气治理领域的一项新兴技术,备受国内外专家学者的关注。作为物质的“第四态”,等离子体中富含大量的电子、离子、自由基和中性粒子,会与VOCs分子发生激发、离解、电离、氧化等一系列化学反应,反应过程比较复杂、产物不受控制,除了产生理想的C02和H20之外,还可能形成毒性更强、危害更大的痕量有机副产物。目前常规的VOCs检测方法,如气相色谱(GC)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)或傅里叶转换红外光谱(FTIR)等,均难实现低温等离子体VOCs治理尾气中痕量有机副产物的实时在线、高灵敏定量分析。质子转移反应质谱(Proton Transfer Reaction Mass Spectrometry,PTR-MS)是上世纪九十年代末兴起的一种痕量挥发性有机物监测方法,具有响应时间短(秒量级的)、检测限低(<1pptv)、无需定标直接定量的优势,已广泛应用于环境等领域中痕量VOCs的检测。本论文报告了自行研制的国内第一台PTR-TOF-MS装置的结构与性能,并且率先采用PTR-MS技术完成了低温...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 环境空气中VOCs的来源与危害
1.1.2 常见的VOCs治理技术及其优缺点
1.2 低温等离子体VOCs治理技术
1.2.1 等离子体的基本概念与特性
1.2.2 等离子体的分类
1.2.3 低温等离子体的产生方式
1.2.4 低温等离子体治理VOCs的基本原理
1.3 低温等离子体在VOCs治理方面的研究进展
1.3.1 低温等离子体在有机废气处理方面具有广阔的应用前景
1.3.2 提高去除率以及处理的能效是近些年研究的热点
1.3.3 治理尾气中有机副产物的成分及含量仍然有待检测研究
1.4 本文研究目标与主要研究内容
参考文献
第二章 质子转移反应飞行时间质谱装置的研制及性能测试
2.1 质子转移反应质谱的研究进展
2.2 自行研制的质子转移反应飞行时间质谱装置
2.2.1 空心阴极放电区
2.2.2 漂移管
2.2.3 差分真空传输区
2.2.4 飞行时间质量分析器
2.3 质子转移反应质谱定量分析VOCs的原理
2.4 离子透过率的测量
2.5 质子转移反应飞行时间质谱性能测试
2.5.1 质量分辨率
2.5.2 灵敏度和检测下限
2.5.3 线性动态范围和定量准确性
参考文献
第三章 实验系统及方法
3.1 实验气体与仪器设备
3.2 低温等离子体发生器
3.2.1 介质阻挡放电的基本理论
3.2.2 介质阻挡放电的主要电气参数
3.2.3 DBD装置放电性能诊断
3.3 实验系统及分析测试方法
3.3.1 实验系统
3.3.2 分析测试方法
参考文献
第四章 介质阻挡放电降解甲苯性能优化过程的分析及评估
4.1 研究背景
4.2 放电副产物NOx和O3生成
4.2.1 治理尾气中NOx和O3的含量检测
4.2.2 NOx和O3对PTR-TOF-MS的影响
4.2.3 高NOx和O3背景下PTR-TOF-MS定量公式修正
4.3 低温等离子体甲苯治理的影响因素讨论
4.3.1 甲苯初始浓度的影响
4.3.2 反应气体流量的影响
4.3.3 介质阻挡放电功率的影响
4.3.4 背景气体成分的影响
4.4 低温等离子体甲苯治理的宏观动力学分析
4.5 本章小结
参考文献
第五章 PTR-TOF-MS用于低温等离子体降解甲苯尾气中痕量有机副产物检测及健康风险研究
5.1 研究背景
5.2 治理尾气中痕量有机副产物分析
5.2.1 有机副产物的定性分析
5.2.2 有机副产物的定量分析
5.2.3 影响有机副产物形成的关键因素探索
5.3 低温等离子体VOCs治理技术的评价
5.3.1 健康相关指标的引入
5.3.2 低温等离子体甲苯治理的健康风险评估
5.4 低温等离子体甲苯降解机理探讨
5.5 本章小结
参考文献
第六章 结论与展望
6.1 本文研究内容总结
6.2 对未来工作的展望
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
致谢
本文编号：3835029
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 环境空气中VOCs的来源与危害
1.1.2 常见的VOCs治理技术及其优缺点
1.2 低温等离子体VOCs治理技术
1.2.1 等离子体的基本概念与特性
1.2.2 等离子体的分类
1.2.3 低温等离子体的产生方式
1.2.4 低温等离子体治理VOCs的基本原理
1.3 低温等离子体在VOCs治理方面的研究进展
1.3.1 低温等离子体在有机废气处理方面具有广阔的应用前景
1.3.2 提高去除率以及处理的能效是近些年研究的热点
1.3.3 治理尾气中有机副产物的成分及含量仍然有待检测研究
1.4 本文研究目标与主要研究内容
参考文献
第二章 质子转移反应飞行时间质谱装置的研制及性能测试
2.1 质子转移反应质谱的研究进展
2.2 自行研制的质子转移反应飞行时间质谱装置
2.2.1 空心阴极放电区
2.2.2 漂移管
2.2.3 差分真空传输区
2.2.4 飞行时间质量分析器
2.3 质子转移反应质谱定量分析VOCs的原理
2.4 离子透过率的测量
2.5 质子转移反应飞行时间质谱性能测试
2.5.1 质量分辨率
2.5.2 灵敏度和检测下限
2.5.3 线性动态范围和定量准确性
参考文献
第三章 实验系统及方法
3.1 实验气体与仪器设备
3.2 低温等离子体发生器
3.2.1 介质阻挡放电的基本理论
3.2.2 介质阻挡放电的主要电气参数
3.2.3 DBD装置放电性能诊断
3.3 实验系统及分析测试方法
3.3.1 实验系统
3.3.2 分析测试方法
参考文献
第四章 介质阻挡放电降解甲苯性能优化过程的分析及评估
4.1 研究背景
4.2 放电副产物NOx和O3生成
4.2.1 治理尾气中NOx和O3的含量检测
4.2.2 NOx和O3对PTR-TOF-MS的影响
4.2.3 高NOx和O3背景下PTR-TOF-MS定量公式修正
4.3 低温等离子体甲苯治理的影响因素讨论
4.3.1 甲苯初始浓度的影响
4.3.2 反应气体流量的影响
4.3.3 介质阻挡放电功率的影响
4.3.4 背景气体成分的影响
4.4 低温等离子体甲苯治理的宏观动力学分析
4.5 本章小结
参考文献
第五章 PTR-TOF-MS用于低温等离子体降解甲苯尾气中痕量有机副产物检测及健康风险研究
5.1 研究背景
5.2 治理尾气中痕量有机副产物分析
5.2.1 有机副产物的定性分析
5.2.2 有机副产物的定量分析
5.2.3 影响有机副产物形成的关键因素探索
5.3 低温等离子体VOCs治理技术的评价
5.3.1 健康相关指标的引入
5.3.2 低温等离子体甲苯治理的健康风险评估
5.4 低温等离子体甲苯降解机理探讨
5.5 本章小结
参考文献
第六章 结论与展望
6.1 本文研究内容总结
6.2 对未来工作的展望
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
致谢
本文编号：3835029
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