印刷业VOCs废气处理中强电离技术的应用研究

发布时间：2017-07-18 23:19

  本文关键词：印刷业VOCs废气处理中强电离技术的应用研究

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【摘要】：随着我国工业规模的急速扩大,工业生产活动对环境的影响也日益加深,所引起的环境污染问题也日趋严重。全国特别是北京,上海,广东等经济发达地区的雾霾天数逐年上升,PM2.5作为霾害中的重要指标逐步成为人民关注的焦点。而挥发性有机气体(VOCs-Volatile Organic Compounds)作为霾害的首要前体物,其大基数且逐年上升的排放量是造成雾霾现象严重,大气污染问题突出的重要祸首之一。目前,我国从国家层面及地方上对VOCs排放的相关政策法规的制定日趋严格;其中北京市,上海市,广东省以及天津市四个地区均已制定了VOCs排放的地方性标准,并于2016年开始对印刷业征收VOCs排放费,对未安装VOCs末端处理装置或处理装置无法正常运行的企业提高收费标准。因此,研究一种可靠运行,降解效率高,运行费用低等功效的印刷业VOCs处理技术具有重要的意义及现时的紧迫性。本论文通过对印刷业自身工艺特点的判断,将印刷业最为常用的溶剂乙酸乙酯,异丙醇作为挥发性有机气体降解净化实验的目标气体,通过对乙酸乙酯,异丙醇这两种有机气体的净化实验来验证介质阻挡强电离放电法降解挥发性有机气体的可行性。实验用介质阻挡强电离放电技术所生成的具有高能量,高强度,高浓度的电子,使长键的挥发性有机物的分子键发生断裂;激活通过等离子体发生器反应气室的流通气体中的氧分子,氮分子,水分子,能够产生羟基自由基(·OH),HO2,O+等多种离子态的自由基,直接与挥发性有机气体进行反应,生成稳定的小分子有机物,从而达到降解挥发性有机气体的目标。本实验就电压,电流,频率等电参数;目标气体工艺参数中的浓度,气体流速,气体温度,氛围气体的湿度等各个单因素环节对强电离技术降解效率的影响进行了讨论。由上述的各单因素变化实验得出规律,分析各个单一因素的主次关系,从而获得对有机气体净化效率较高的最优组合。经过实验证明,强电离放电技术在高频高压下对于1000mg/m3以下,气体流速在0.6 m3/h以下的低浓度低风量的VOCs有极好的降解效率,而通过对电参数,气体工艺参数等物理量的控制能够有效控制降解效率的高低。同时强电离技术具有降解挥发性有机气体效率高,耗能少,适用范围较广,占地面积少等技术优势。本文探讨了现今各类挥发性有机气体末端处理技术的优劣,通过对印刷业排放挥发性有机气体的相关法规政策的研读,对国内外有机气体净化市场技术份额的分析,对强电离技术的市场前景持有乐观的态度。
【关键词】：印刷业 VOCs 挥发性有机气体 强电离技术 等离子体 乙酸乙酯 异丙醇
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X796
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 选题背景11
• 1.2 挥发性有机气体的性质11-12
• 1.3 挥发性有机气体的来源12
• 1.4 包装印刷业VOCs气体排放概况12-16
• 1.4.1 政策导向与应对措施13-14
• 1.4.2 挥发性有机物排污收费标准14-15
• 1.4.3 包装印刷行业VOCs气体产生源15-16
• 1.5 挥发性有机气体的处理技术16
• 1.6 挥发性有机气体末端处理回收技术16-17
• 1.6.1 活性炭吸附16-17
• 1.6.2 吸收液吸收17
• 1.6.3 冷凝技术17
• 1.6.4 膜分离技术17
• 1.7 挥发性有机气体末端处理销毁技术17-18
• 1.7.1 催化燃烧技术18
• 1.7.2 热力焚烧技术18
• 1.7.3 生物技术18
• 1.7.4 光催化技术18
• 1.7.5 等离子体技术18
• 1.8 本课题的研究目的与内容18-21
• 1.8.1 研究目的19
• 1.8.2 研究内容19-21
• 第2章 介质阻挡强电离放电处理VOCs技术的理论基础及方案设计21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 等离子体的分类21-22
• 2.3 低温等离子体技术应用领域22
• 2.4 介质阻挡强电离放电的基本理论22-24
• 2.4.1 强电离的物理机制22-24
• 2.4.2 介质阻挡放电电场场强与电子能量关系24
• 2.5 等离子体净化挥发性有机气体的原理24-30
• 2.5.1 高能电子在VOCs处理过程中的作用25-26
• 2.5.2 不同技术的等离子体中的电子能量分布状况26-28
• 2.5.3 降解VOCs的化学键能理论28-30
• 2.6 羟基自由基在净化挥发性有机气体中的作用30-31
• 2.6.1 羟基自由基的形成30-31
• 2.6.2 羟基自由基的作用31
• 2.7 介质阻挡强电离放电降解VOCs的方案设计31-32
• 2.7.1 设计要求31
• 2.7.2 实验目标气体的选择31-32
• 2.8 本章小结32-33
• 第3章 强电离等离子体发生器的设置33-42
• 3.1 引言33
• 3.2 等离子体反应器的结构设计33-38
• 3.2.1 电介质35-37
• 3.2.2 放电间隙37-38
• 3.3 电参数的设置38-40
• 3.3.1 电压的初步估算38-40
• 3.3.2 电频率选择范围40
• 3.4 关键问题的解决40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 介质阻挡强电离降解VOCs气体实验42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 实验流程42-43
• 4.3 实验装置43
• 4.3.1 等离子体发生装置43
• 4.3.2 模拟气体配气装置43
• 4.3.3 测量方法43
• 4.4 实验步骤43-44
• 4.5 影响降解率的单因素实验及分析44-50
• 4.5.1 电参数对净化效率的影响44-48
• 4.5.1.1 电压对降解效率的影响45-46
• 4.5.1.2 电频率对于降解效率的影响46
• 4.5.1.3 不同的电参数的经济性比较46-48
• 4.5.2 气体工艺参数对降解效率的影响48-50
• 4.5.2.1 气体初始浓度对降解效率的影响49
• 4.5.2.2 气体流速对降解效率的影响49-50
• 4.5.3 湿度对降解效率的影响50
• 4.6 影响降解率的多因素正交试验设计与分析50-52
• 4.6.1 确定因子与水平51
• 4.6.2 正交实验结果及分析51-52
• 4.7 本章小结52-54
• 第5章 强电离放电技术工业化前景讨论54-60
• 5.1 工业化前景探讨54
• 5.2 介质阻挡强电离放电技术工业化中试实验的建议54-57
• 5.2.1 中试安全建议55
• 5.2.1.1 防火防爆55
• 5.2.1.2 用电安全55
• 5.2.2 中试的气路设置55-56
• 5.2.3 中试的气路温度设置56-57
• 5.3 介质阻挡强电离放电技术协同技术研究57-58
• 5.4 本章小结58-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 展望60-62
• 参考文献62-67
• 致谢67-68
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录68

【参考文献】

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本文编号：560267