非熱平衡

多孔介質溫度場濃度場傳熱傳質

基本介紹

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• 外文名：
• 描述：
• 套用：多孔介質
• 學科：

概念

多孔介質固定床反應器

非熱平衡多孔介質內反應與傳熱傳質耦合過程

研究背景

多孔介質熱平衡流體動力學

冶金熱分解反應

物理數學模型

傳熱碳酸鈣

計算分析與討論

石灰石熱分解反應固定床反應器

非熱平衡電漿過程苯的降解

揮發性有機物(VOCs)是指室溫下飽和蒸氣壓超過133Pa，沸點在50～250℃的有機物，在常溫下以蒸發形式存在於空氣中。它具有毒性、刺激性和致癌性，對人體產生極大危害，所以對其治理日益受到重視。VOCs 降解方法主要有催化氧化、活性炭吸附、熱力焚燒以及冷凝等，但現有的治理技術尚不完善，特別對大氣量低濃度有機廢氣尚未找到經濟有效的治理方法。

苯降解實驗系統圖

鑒於非熱平衡電漿技術的深度氧化能力，其在VOCs治理方面的套用日益廣泛，成為最有前途的有機廢氣治理方法之一。電暈放電自由基簇射技術作為一種新型的非熱平衡電漿技術，它主要套用於NO_x的脫除，對VOCs的脫除尚未見報導，所以有必要套用自由基簇射技術對VOCs進行降解研究，確定影響降解效果的關鍵因素，探索降解特性和機理。苯具有對稱的苯環結構，其化學性質相對穩定，使用常規的降解方法難以達到理想的脫除效果，在VOCs中具有很強代表性，所以選取苯作為目標污染物，對其降解過程進行了詳細的研究。

降解機理探討

對於苯等揮發性有機物在非熱平衡電漿過程中的降解一般認為是高能電子碰撞反應以及自由基與有機物分子反應的結果。具體的降解過程一般認為可有3種途徑：

(1)放電產生的高能電子與反應物的碰撞反應，使能量較低的C—H鍵斷裂離解成為自由基，從而破壞反應物原有的化學結構，之後再與放電產生的強氧化性自由基發生氧化反應，最終降解為CO₂、CO、H₂O等無害物質；

(2)放電產生大量具有高能量、強氧化性的自由基(O、OH、 HO₂等)與苯環結合，破壞苯環結構的穩定性，使苯環破裂形成中間態物質，之後容易被氧化生成CO₂、CO、H₂O等；

(3)通過有機物分子和離子的電荷交換反應而產生的有機物離子和電子發生重組反應形成各種各樣的小分子碳氫自由基，隨後經過進一步的自由基氧化反應而被脫除。在有機物的脫除過程中，一般認為是以上3種途徑共同作用的結果。

結論

研究了電暈放電自由基簇射技術苯的降解過程，並分析了其降解機理。研究結果發現，自由基簇射技術對苯具有良好的降解效果。電極氣中氧氣含量的增加對苯降解率的提高有著顯著作用。苯降解過程中生成的CO_x中大部分是CO₂，並伴隨著少量的CO。能量注入和電極氣濕度的增加能夠提高CO₂/CO_x的比率，在能量密度為21W·h·m和電極氣相對濕度為 80%時，CO₂/CO_x的比率可達84.6%。隨著能量密度的增加，苯的降解程度迅速提高，而電極氣濕度的增加對苯向CO_x的轉化也有一定的促進作用，CO_x的生成率最大可達78.5%。另外，苯降解過程中生成了少量的臭氧和氮氧化物，但濃度小於其他非熱平衡電漿有機物降解技術。自由基簇射苯的降解過程涉及電子碰撞反應、自由基反應以及離子重組反應，其中自由基反應最為重要。