介质阻挡放电降解恶臭气体的研究

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随着恶臭污染越来越严重,恶臭气体的处理逐渐成为废气治理中的热点问题。为了寻求更有效的治理技术,本文对流动态条件下介质阻挡放电(DBD)降解几种代表性恶臭气体进行了实验室研究。 研究结果表明,介质阻挡放电对流动态条件下烃类恶臭气体苯乙烯有很好的去除效果。9000V外施电压,气体流速小于2m/s时,初始浓度为200mg/m3的苯乙烯可以达到90%降解率,3m/s时也可以达到近70%。用红外和GC-MS检测了苯乙烯气态反应产物和结焦物质,结果发现,外施电压较低时,气态产物中除了有C02、CO和H20,还有苯、甲苯、苯甲醛、苯酚等带环状的物质生成。结焦物质经检测也主要是一些带苯环的物质。 研究介质阻挡放电对流动态条件下含硫恶臭气体二甲二硫降解结果表明,9000V外施电压下,气体流速lm/s,初始浓度100mg/m3的二甲二硫可以达到65%左右的降解率,3m/s时仅有45%。气相反应产物红外光谱分析得知,二甲二硫主要反应产物是C02、S02,另外还有少量的S03。由气体混合平衡方程计算二甲二硫降解速率常数得平均降解速率常数为1.6×10之Ls~.W-1,最佳反应条件为外施电压7500V(Pw=106.25),气体流速3m/s(即气体流量2.7L.s-1),初始浓度为80mg/m3,此时降解速率常数最大(kd=2.6l×10-2Ls~.W-1)。研究介质阻挡放电对流动态含氮恶臭气体氨降解结果表明,9000V外施电压,气体流速小于2m/s时,初始浓度125mg/m3的氨降解率可以达到80%,而3m/s时,也可以达到近60%左右。由于放电后管壁有白色沉积物,用离子色谱法分析沉积物成分主要是NH4N03。利用能率(Ey)计算得出,9000V外施电压,初始浓度为125mg/m3时,能率最大值是4.83g.(Kw.h)-1,此时气体流速为3m/s;而初始浓度250mg/m3能率最大值为8.39g.(Kw.h-1),此时气体流速为2m/s。为了进一步提高介质阻挡放电处理效率,实验首次进行了双等离子体降解二硫化碳的研究。I区为Kr+I2混合气体的实验结果表明,3m/s气体流速,6000V外施电压下,350torrKr+工2双等离子体使初始浓度为100mg/m3二硫化碳降解率提高了30%,而200torrKr+工2双等离子体仅提高了10%。要保持60%左右的降解率,350torr双等离子体的加入可使外施电压从9000V降低到6000V。对Kr+12双等离子体作用机理分析表明,由于准分子KrI*的预分解生成了激发态I*原子。二硫化碳分子除了和等离子体中的高能电子、自由基等作用,还可以吸收I*所发射的183nm紫外光直接解离,也可以吸收12*发射的342nm紫外光成激发态而解离。 此外还进行了I区为Kr-+-Br2双等离子体降解二硫化碳的研究。结果表明,Kr/Br2=I/0.5紫外灯对二硫化碳降解效果最好。3m/s气体流速,7500V外施电压条件下,Kr/Br2=I/0.5紫外灯可以使二硫化碳降解率增加近30%。分析Kr+Br2双等离子体降解机理得出,I区KrBr*准分子紫外光的峰值波长为207nm,光子能量5.99eV,大于CS2的C-S键键能。当Kr/Br2小于10/1时,由于气压较低相对容易激发,气体吸收KrBr*准分子紫外辐射后降低介质阻挡放电的击穿电压,这使得低电压下二硫化碳的降解率也有明显增加。但是当Kr/Br2大于100/1后,准分子的激发消耗了等离子体能量,双等离子体在低电压下降解率反而下降,高电压下由于单个电子能量增大,对CS2降解率提高。
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