低溫電漿淨化處理有機揮發性氣體基礎研究

《低溫電漿淨化處理有機揮發性氣體基礎研究》是依託浙江大學，由閆克平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低溫電漿淨化處理有機揮發性氣體基礎研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：閆克平
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目提出電漿處理VOCs包括如下四個物化過程：電漿快速氧化VOCs-〉VOCs轉為有機氣溶膠-〉帶電氣溶膠電收集-〉電漿氣溶膠催化氧化。實驗研究採用兩段式低溫電漿系統，主要包括毫秒電漿反應器和反電暈電漿Ag-Mn及Co-Mn催化反應器。 通過採用毫秒等離子快速氧化可在時空上實現電漿氣相氧化和氣溶膠形成過程的分離，利用線上顆粒物成像PIV分析、粒徑分布ELPI測試、紅外FTIR測試、氣相色譜GC測試、臭氧測試等可對電漿處理VOCs的時空演化過程、中間產物、氣相反應、氣溶膠等開展系列的線上研究，另外通過採用XPS和TEM在平板薄片微電漿反應器上開展跟蹤催化劑形貌及氣溶膠的時空變化規律研究，為實現電漿處理VOCs奠定理論基礎。

結題摘要

低溫電漿催化技術被認為是大風量、低濃度VOCs處理中很有發展前途的技術之一。目前的電漿發生方法，仍難於同時滿足高能量效率和經濟可靠的供電電源這兩個條件，同時電漿氧化VOCs產生的氣溶膠副產物會使後段催化劑失活。針對以上問題，基於反電暈電漿發生方法，提出由催化劑反電暈（BCD）結合前置介質阻擋放電（DBD）模組及後置催化劑模組組成的VOCs處理工藝系統。前段DBD強放電氧化產生臭氧和氣溶膠，中段BCD催化氧化VOCs並捕集分解氣溶膠，末端催化劑深度降解VOCs並去除臭氧。 蜂窩催化劑反電暈放電不僅發生在催化劑沿面，同時也可在催化劑孔道內產生電漿。負電暈放電可實現更穩定的反電暈放電，採用中間輔助網電極能夠限制電流的發展，使反電暈放電更均勻。反電暈放電的離子風流速可達1.99 m/s，氣流通過蜂窩催化劑後，流速仍達0.5 m/s。在電壓為30 kV，電流358 μA條件下，對顆粒物的收集效率為94.0%。 DBD反應器的臭氧產量和甲苯去除量同電漿能量密度呈線性關係，二者能量產率分別為4.08 molecules/heV和0.40 molecules/heV。在DBD能量密度35J/L條件下，單獨使用DBD甲苯的去除效率為37%，DBD+AgMnOx兩段式電漿催化條件下甲苯的去除率可上升至69%，DBD+BCD+AgMnOx三段式組合工藝條件下甲苯的去除率可達到95%。 DBD降解苯乙烯過程中生成的副產物氣溶膠個數濃度隨粒徑的增大而減小。隨能量密度增大，苯乙烯初始濃度增大，氣體流速減小，放電區域停留時間增加，生成氣溶膠的數量增大。在過渡反應器中，隨著時間推進（0-41.8s），最小粒徑段 (粒徑範圍28-55nm)的氣溶膠個數減少，其他粒徑段的氣溶膠個數均增多，同時氣溶膠總個數和總質量均增多。