低溫等離子體協(xié)同催化凈化有機(jī)廢氣的機(jī)理研究
摘 要: 低溫等離子體催化技術(shù)解決了傳統(tǒng)處理廢氣方法存在的問題，并且具有能耗低，處理流程短，操作簡(jiǎn)單，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，不造成二次污染，沒有放射性物產(chǎn)生等顯著優(yōu)點(diǎn)，并且更適用于處理有氣味及低濃度，大流量，高流速的廢氣。本文以典型的揮發(fā)性有機(jī)化合物——甲苯為研究對(duì)象，用氣相色譜為主要分析手段，采用介質(zhì)阻擋放電（DBD）產(chǎn)生低溫等離子體。在常溫常壓下，研究等離子體催化協(xié)同作用凈化甲苯，通過改變反應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度、反應(yīng)氣氛（包括載氣以及氧氣含量）、停留時(shí)間、催化劑和反應(yīng)器種類等，探討等離子體催化的最佳工作條件，并對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物進(jìn)行分析。從理論上分析低溫等離子體催化凈化有機(jī)廢氣的機(jī)理，從而為低溫等離子體催化凈化有機(jī)廢氣技術(shù)的設(shè)計(jì)、不斷完善應(yīng)用提供依據(jù)和基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞: 低溫等離子體；催化；廢氣治理；揮發(fā)性有機(jī)化合物；介質(zhì)阻擋放電
1. 前言
隨著化工工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展[ 1 ]，如油漆、印刷、絕緣材料、樹脂皮革加工、印鐵制罐及石棉等行業(yè) ,它們都大量使用有機(jī)溶劑，并且排放出含苯、甲苯、乙醇、丙酮和一氧化碳等有害物質(zhì)的廢氣。另外，機(jī)動(dòng)車數(shù)量的不斷上升，其尾氣的排放；有機(jī)廢棄物的處理；化石燃料的燃燒；溶劑的蒸發(fā)也造成大量的有機(jī)廢氣的超標(biāo)排放。這些有害物質(zhì)由于其毒性或惡臭氣味，嚴(yán)重影響著操作人員的身體健康及周圍的大氣環(huán)境狀況，已引起世界各國(guó)的普遍重視。
在我國(guó)[ 3 ]，特別是珠三角地區(qū)的有機(jī)廢氣污染嚴(yán)重，VOCs與 NOx、CnHm 在陽(yáng)光作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，吸收地表紅外輻射引起溫室效應(yīng)；破壞臭氧層形成臭氧空洞，引起人體致癌和動(dòng)植物中毒。其特點(diǎn)：污染源多；污染物種類多；VOCs濃度低；流量大。我國(guó)的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297－1996）也對(duì)14類VOCs規(guī)定了最高排放濃度、最高允許排放速率和無(wú)組織排放限值。其中，對(duì)甲苯等揮發(fā)性有機(jī)物的排放的規(guī)定：對(duì)于居民區(qū)，甲苯的最高允許排放量為60mg/m3，苯為17 mg/m3，二甲苯為90mg/m3。
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