介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器降解甲苯及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、作為PM2.5、光化學(xué)煙霧和臭氧形成最重要的前驅(qū)體之一，揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)在我國(guó)工業(yè)源排放的總量逐年增加，對(duì)環(huán)境造成了不容忽視的危害。介質(zhì)阻擋放電技術(shù)因其適用范圍廣、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的線-面式介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器凸顯出能耗較高、占地面積大、處理廢氣的通風(fēng)量受限且易結(jié)焦等缺點(diǎn)，從而制約了其發(fā)展。為解決傳統(tǒng)線-面式反應(yīng)管的這些問(wèn)題，本課題組以典型VOC代表物甲苯為研究對(duì)象，提

2、出了四種新型的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)管（器），探討并比較了不同結(jié)構(gòu)反應(yīng)管（器）外施電壓、流速、初始濃度、濕度、頻率等參數(shù)對(duì)甲苯降解率和能耗的影響，并分析了不同結(jié)構(gòu)反應(yīng)管降解甲苯的氣相固相產(chǎn)物，并分別探討了降解甲苯的反應(yīng)機(jī)理，確定最佳工作參數(shù)，以期為其工業(yè)應(yīng)用提供依據(jù)。
　　(1)研究結(jié)果表明:隨著外施電壓的升高，甲苯的降解率呈線性上升趨勢(shì)，能耗也相應(yīng)增加;隨著初始濃度的增加，甲苯的降解率和能耗都下降;考察線-面式和排管式反應(yīng)器流速對(duì)甲苯

3、降解率的影響發(fā)現(xiàn)，兩者的降解率都隨著流速的增加而降低，但能耗都呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)?？疾祛l率對(duì)線-面管的影響，在頻率為21 kHz的時(shí)候能保證較高的甲苯降解率和較低的能耗;對(duì)于非催化管來(lái)說(shuō)，濕度的變化對(duì)甲苯降解沒(méi)有明顯影響。
　　(2)對(duì)于線-面管來(lái)說(shuō)，最佳的工作參數(shù)組合為:在外施電壓為12000V，流速為2 m/s，初始濃度為163 mg/m3左右時(shí)，甲苯的降解率為73.9％，能耗為255kWh/kg。分析線-面管降解甲苯的

4、氣相固相產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)，線-面反應(yīng)管的降解產(chǎn)物中大分子物質(zhì)比較多，可能是造成其容易結(jié)焦的原因。
　　(3)比較三種不同結(jié)構(gòu)的光電一體化反應(yīng)管、面-面反應(yīng)管、線-面反應(yīng)管對(duì)甲苯的降解率和能耗發(fā)現(xiàn)，三種管的降解率沒(méi)有顯著的差異，從能耗來(lái)看光電管＜面-面管＜＜線-面管。線-面管具有相對(duì)較高的能耗。而面-面管，光電管在維持較高降解率的同時(shí)極大的降低了能耗。但是光電管存在難清洗難維護(hù)的缺點(diǎn)，所以綜合看來(lái)面-面管是大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的很好的選擇之一。在

5、外施電壓為14400 V，初始濃度為170mg/m3，流速為1.8m/s的條件下，線面管，面-面管和光電管的甲苯降解率分別為77.1％，64.6％和77.1％，對(duì)應(yīng)的能耗分別為338kWh/kg,235 kWh/kg,152 kWh/kg。
　　(4)對(duì)于面-面催化管來(lái)說(shuō)，體系濕度的增加抑制了它的催化效果。低濕度情況下，面-面催化管的甲苯降解率高出面-面管約20.0％，能耗也顯著小于面-面管。從降解產(chǎn)物來(lái)看，催化管不會(huì)產(chǎn)生硝基化合

6、物，副產(chǎn)物的種類和產(chǎn)生量也相對(duì)較少，初步看來(lái)適合工業(yè)推廣。在絕對(duì)濕度為0.4％，初始濃度為208 mg/m3的條件下，面-面催化管的甲苯降解率高達(dá)88.6％，能耗僅為187 kWh/kg。
　　(5)比較相同初始濃度下排管式反應(yīng)器和套管式反應(yīng)器的甲苯降解率和能耗發(fā)現(xiàn)，兩種類型反應(yīng)器的降解率差異不大。排管式反應(yīng)器在能處理大通風(fēng)量有機(jī)污染物的同時(shí)，又能維持相對(duì)較低的能耗，值得工業(yè)推廣。另外，排管式反應(yīng)器降解甲苯的副產(chǎn)物少，副產(chǎn)物含量較