介质阻挡空气放电等离子体（DBD）处理挥发性有机物苯的效果及其影响因素研究

发布时间：2017-09-17 13:08

  本文关键词：介质阻挡空气放电等离子体（DBD）处理挥发性有机物苯的效果及其影响因素研究

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【摘要】：挥发性有机化合物(VOCs)来源广泛,是形成“雾霾”的主要前体污染物,对人体健康及生态环境具有直接与间接的危害,研发高效的处理技术与装置成为工程界关注的焦点。低温等离子体技术具有处理效率高、无选择性、适用范围广等优点。本课题采用DBD等离子体技术,以苯作为目标污染物,系统地探讨了能量输入密度(SIE)、苯初始浓度及放电区长度对苯处理效果的影响。结果发现尾气中苯浓度随SIE的增加或放电区长度的增加而降低;当苯初始浓度增大时,苯降解率随之下降。同时借助尾气吸收液对小球藻的胁迫效应,系统探讨了排放尾气的生态综合毒性,结果表明DBD等离子体降解苯产生的多种副产物具有较强的综合毒性,甚至超过未处理的含苯废气,同时不同放电条件产生的TVOC表现出不同的生物综合毒性。在此基础上,将DBD低温等离子体与ACF/TiO_2分别在放电区和后端进行耦合,并与ACF进行对比,进一步探讨DBD等离子体协同技术处理苯的效果及中间产物构成特点,为DBD等离子体协同技术的研发奠定实验基础。在ACF及ACF/TiO_2放电区外协同DBD处理含苯废气时,电源输入电压为28V,ACF放电区外协同DBD处理含苯废气效果最好;电源输入电压为18V,ACF/TiO_2放电区外协同DBD处理含苯废气效果最好;而电源输入电压为23V时,两种实验条件对苯的处理效果相似。ACF及ACF/TiO_2放电区协同DBD处理含苯废气时,电源输入电压为18V、23V时,苯去除效果比ACF及ACF/TiO_2置于放电区后端好,但是在电源输入电压为28V时,ACF及ACF/TiO_2置于放电区域内处理苯的效果较差,这是因ACF及ACF/TiO_2在放电区域内发生了烧蚀导致的。通过对气相反应中间产物(如O_3、NOx、有机酸等)及ACF与ACF/TiO_2解析液组分的测定,发现装填在DBD反应器中的ACF及ACF/TiO_2表面沉积的大量副产物是导致苯去除率下降的主要因素,并探讨了苯的有关降解机理。
【关键词】：挥发性有机化合物 DBD处理技术 生物毒性评价 DBD协同技术 ACF及ACF/TiO_2
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 挥发性有机化合物（VOCs）概述9-11
• 1.1.1 VOCs定义、来源及危害9
• 1.1.2 VOCs控制技术9-11
• 1.2 低温等离子体技术处理废气的研究现状11-15
• 1.2.1 等离子概述11
• 1.2.2 低温等离子体降解VOCs的原理11-12
• 1.2.3 低温等离子体降解VOCs的研究现状12-15
• 1.3 低温等离子体为主体的复合技术处理废气的研究进展15-17
• 1.3.1 催化协同低温等离子体技术15-16
• 1.3.2 吸附（吸收）协同低温等离子体技术16-17
• 1.3.3 生化协同低温等离子体技术17
• 1.4 课题研究目的与内容17-19
• 1.4.1 研究目的17
• 1.4.2 主要研究内容及研究技术路线17-19
• 本章参考文献19-24
• 第二章 DBD等离子体技术处理含苯废气24-46
• 2.1 实验部分24-29
• 2.1.1 实验装置24-25
• 2.1.2 实验方法25-26
• 2.1.3 测定指标与分析方法26-28
• 2.1.4 实验仪器和试剂28-29
• 2.2 结果与讨论29-42
• 2.2.1 能量输入密度（SIE）对苯降解效果的影响29-30
• 2.2.2 苯初始浓度对苯降解效果的影响30-31
• 2.2.3 反应器放电区长度对苯降解效果的影响31-33
• 2.2.4 反应器结构及操作条件对反应活性物种及副产物的影响33-39
• 2.2.5 尾气综合毒性的评价39-41
• 2.2.6 介质阻挡空气放电等离子体技术降解苯可能机理探讨41-42
• 2.3 本章小结42-44
• 本章参考文献44-46
• 第三章 协同DBD技术处理含苯废气46-69
• 3.1 引言46-47
• 3.2 实验部分47-48
• 3.2.1 实验装置47
• 3.2.2 实验方法47-48
• 3.2.3 实验材料与试剂48
• 3.3 结果与讨论48-67
• 3.3.1 ACF和ACF/TiO_2吸附含苯气流的穿透曲线48-49
• 3.3.2 ACF及ACF/TiO_2放电区外协同DBD处理含苯废气49-57
• 3.3.2.1 ACF及ACF/TiO_2放电区外协同DBD处理效果对比49-53
• 3.3.2.2 放电区外协同催化两种材料解析液的组分分析与对比.453.3.3 ACF及ACF/TiO_2放电区协同DBD处理含苯废气53-57
• 3.3.3 ACF及ACF/TiO_2放电区协同DBD处理含苯废气57-66
• 3.3.3.1 ACF及ACF/TiO_2放电区协同DBD处理效果对比57-61
• 3.3.3.2 放电区协同催化两种材料解析液的组分分析与对比61-64
• 3.3.3.3 放电区活性炭纤维的烧蚀现象64-66
• 3.3.4 ACF再生后处理含苯废气的研究66-67
• 3.4 本章小结67-68
• 本章参考文献68-69
• 攻读硕士期间研究成果69-70
• 致谢70-71

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