脉冲放电等离子体治理甲苯废气放大试验研究

应用脉冲放电等离子体技术,在线板式反应器内对低浓度甲苯废气的治理进行放大试验.采用闸流管开关脉冲电源,其最大输出功率1kW,最大脉冲电压峰值100kV. 试验规模4～16m³·h^-1. 试验考察了峰值电压、重复频率、进口浓度和处理气量对甲苯去除率的影响.结果表明:峰值电场强度在9～12kV·cm^-1范围内增加,甲苯去除率相应明显提高;当处理气量为4 m³·h^-1、脉冲电压峰值69kV、进口浓度1 180mg·m^-3、重复频率300pps时, 甲苯的去除率可达88%;反应器的能量利用率在16g·(kW·h)^-1左右;甲苯的降解产物主要是CO₂和H₂O,还有少量CO. 结合甲苯去除率与能量密度、甲苯进口浓度的关系,建立反应器动力学模型,获得甲苯的反应速率常数为0.00356 L·J^-1. 为进一步优化放大反应器设计及与电源匹配提供了基础数据.     

脉冲电晕放电烟气脱硫的影响因素

脉冲放电脱硫反应器电极结构采用线-板式电极,正极性窄脉冲高电压供电,试验烟气流量为1000～3000m³/h.主要研究了脉冲放电脱硫的运行参数对脱硫效果的影响,目的是为脉冲放电烟气脱硫工业应用提供科学依据.得出的试验结果:烟气中SO₂浓度在1000～2000ml/m³范围内,烟气温度在60℃～80℃范围内,氨加入量按摩尔比NH₃SO₂=2:1加入,能耗3～5 W·h/Nm³,SO₂脱除率达到80%以上.     

脉冲电晕放电下焦化废水脱硫的研究

在脉冲电晕放电条件下用武汉钢铁厂的炼焦废水进行了烟气脱硫实验.研究表明,焦化废水具有良好的脱硫能力,在实验温度范围内,其脱硫能力随烟气温度升高而增加.在烟气流量428m³/h,烟气温度65℃, 废水流量107L/h时,脱硫率为85%;引入脉冲电晕进一步提高了脱硫率,在电压52kV时脱硫率提高到90%.在脱除烟气中SO₂的同时,脉冲电晕放电使焦化废水中的油和酚的含量分别降低了39.26%和68.75%,并使99.98%的氰化物被除去,这对解决焦化废水生化处理中好氧微生物失活问题有重要意义.     

介质阻挡放电常压分解苯、二甲苯

采用介质阻挡放电(DBD)来分解常压下流动态气体中的苯、二甲苯废气.通过改变极间电压、气体浓度、外加气体,研究苯、二甲苯的降解.在7200～8000V极间电压下,浓度为6000mg/m³、流量为1000mL/min的含苯空气,苯的降解率达90%,主要分解产物为CO₂、CO和H₂O;浓度为700mg/m³、流量为1000mL/min的含二甲苯空气,二甲苯的降解率高达100%,产物也主要为CO、CO₂和H₂O.研究结果表明该方法处理流动态的气体效果优于处理静态气体,用该方法可以去除大气中的苯和二甲苯.     

高压放电等离子体协同锰锆镧铈催化剂降解乙酸乙酯的特性与机制

实验制备了新型Mn-Zr-La-Ce/Al₂O₃、Mn-Zr-Cu和Mn-Co-Ce 3种催化剂,利用SEM-EDS、XRD、BET、FT-IR、O₂-TPD进行表征分析,研究了高压放电协同催化剂对乙酸乙酯的降解因素影响规律（催化剂种类、初始浓度、含氧量和进气气量）,通过对出口气体GC-MS等分析,探讨了高压放电协同催化降解乙酸乙酯的机理.结果表明,高压放电低温等离子体协同Mn-Zr-La-Ce催化剂对于乙酸乙酯的降解效果最好,当电压为40 kV时,降解效率为94.6%,能量效率为1.52 g·kW^-1·h^-1,降解副产物O₃及NO_x浓度较低.降解效率随着初始浓度、气量的增加而较低,但随着含氧量的增加则是先升高后下降.GC-MS等分析结果表明,在降解乙酸乙酯过程中会产生丙酸乙酯和乙酸正已酯等中间产物,最终生成CO₂、H₂O.     

烟气条件对直流电晕自由基簇射NO氧化过程的影响

运用以湿空气为自由基源物质的直流电晕自由基簇射系统,研究了烟气在反应器内的滞留时间、烟气流速和NO浓度对NO氧化过程的影响.结果表明:烟气流速的增加会抑制电晕放电的发展,而烟气中NO浓度的增加则使放电变得更加容易.NO的氧化受烟气在反应器内滞留时间的影响较小,而它受烟气流速的影响较大.在2W的输入功率下,当烟气在反应器内的滞留时间从8.5s增加到34.2s时,NO的氧化率只从54.5 %提高到57.6 %.而在1.7W·h/m³的能量密度下,当烟气流速从1.4cm/s增加到6.3cm/s时,NO的氧化率从60.0%减少到38.6%,能量利用率也从20.8g/(kW·h)下降到了13.3g/(kW·h).在湿空气流量一定的情况下,NO初始浓度存在一个最佳值,本实验中最佳的NO浓度为100×10^-6左右.     

脉冲放电等离子体同时处理地下水中Cr（VI）和阿特拉津的研究

常规地下水修复技术如物理法、化学法和生物法难以同时降解地下水中重金属-有机物复合污染.本文提出多针-板脉冲放电等离子体 同时降解地下水中重金属和有机物复合污染的方法.以Cr（VI）和阿特拉津为目标污染物,研究复合污染中Cr（VI）和阿特拉津浓度、放电电压、溶液初始pH值和地下水中存在的主要离子对Cr（VI）和阿特拉津降解效果的影响,并探究放电过程生成的活性物质对复合污染中Cr（VI）和 阿特拉津降解的作用效应.结果表明,相对单一污染物,复合污染物中Cr（VI）或阿特拉津的存在能够消耗放电过程产生的·H和·OH,阻碍其复合,Cr（VI）和阿特拉津在降解过程中产生协同效应.电压为13 kV时,单独处理10 mg?L^-1的Cr（VI）和阿特拉津的降解效率分别为34.0%和51.5%,而复合污染中Cr（VI）和阿特拉津的初始浓度均为10 mg?L^-1时,降解效率分别提高到45.0%和64.1%.放电电压增加,复合污染中Cr（VI）和阿特拉津的降解效率提高,但其能量效率呈下降趋势.增加溶液初始pH值,阿特拉津的降解效率减小,而Cr（VI）的降解效率呈现先减小 后增加的趋势,pH为9.2时Cr（VI）和阿特拉津的降解效率最佳.地下水中存在的7种离子（Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-）除HCO₃^-抑制 阿特拉津降解外,其它离子对降解无明显影响.O₃、H₂O₂生成量测定和自由基清除实验表明,·OH和·O₂^-对阿特拉津的氧化起关键作用,H₂O₂和·H对Cr（VI）的还原起作用.     

多孔聚合物载体与活性炭载体用于厌氧流化床处理有机废水的比较

比较了多孔聚合物载体 (HP)与颗粒活性炭载体 (GAC)厌氧流化床处理合成废水与造纸废水时的性能 .研究表明 ,HP载体反应器处理合成废水时 ,进料COD容积负荷最大 65.6kg/(m³·d)时 ,COD去除率为 84% ,沼气容积产气率为 16.5m³/(m³·d) ;GAC载体反应器最大进料COD负荷 63.26kg/(m³·d)时 ,COD去除率为74.2% ,沼气容积产气率为 14.5m³/(m³·d) .HP载体处理造纸废水 ,反应器进料COD容积负荷为 14.5～36.15kg/(m³·d)时 ,COD去除率为 64.7%～54.5% ,沼气产气率为 1.89～2.7m³/(m³·d) ;GAC载体进料COD容积负荷为 9.16～19.06kg/(m³·d)时 ,COD去除率为 61.0 %～52.1% ,沼气产气率为 0.73～2.01m³/(m³·d) .微生物固定化效果、废水处理效率及综合经济性HP载体反应器明显优于GAC载体反应器 .     

DBD技术脱除恶臭气体H2S和CS2的可行性

采用DBD技术脱除工业废气中的H₂S和CS₂.12kV的电压下,分压为4kPa的H₂S,放电5s,去除率接近100%;分压为1.33kPa的CS₂,放电15s,其去除率可达80%.H₂S和CS₂的去除率都随其浓度的增加而下降.在实验室研究的基础上,设计了废气处理量为420m³/h、流速为10m/s的DBD净化装置,进行了实际含H₂S和CS₂的工业废气净化研究,H₂S去除率可达89%,能量消耗为5.2W·h/m³.结果表明DBD技术对于处理含硫恶臭工业废气,具有实际应用价值.     

强电离放电产生臭氧气体的方法

为实现用电场强度、电子能量控制臭氧产生浓度和臭氧分解,采用α型Al₂O₃制成电介质薄层(230μm)以及窄放电间隙(110μm)的新工艺,取得折合电场强度E大于400Td的强电离放电,电子取得平均能量大于10eV,臭氧浓度达到200g/m³,臭氧产生效率达到100g/(kW·h).进而实现臭氧产生装置生产组合模块化、小型化.     

放电作用下四氯化碳的吸附、脱附及降解特性

考察了填充式反应器中放电对四氯化碳（CCl₄）的吸附、脱附作用影响．结果表明,放电作用下CCl₄在反应器中的移动速度加快,穿透时间的从17min缩短到6min,脱附时间约从60min缩短至14min,反应器对CCl₄的吸附能力显著下降;脉冲电压峰值越高,CCl₄吸附一脱附速率越快,降解效率越高．载气成分对CCl₄影响,在电压为50kV的条件下,分别以氮气和氧气作载气,CCl₄的降解效率可达69.1％和97.6％;放电可对吸附剂起脱附再生作用,具有放电脱附速率快、工艺简单等特点,有较好的应用前景．     

放电极雾化介质阻挡放电低温等离子体对染料溶液的脱色研究

采用放电极雾化介质阻挡放电装置,以靛蓝二磺酸钠染料溶液为接地雾化水电极,将有玻璃介质保护的平板电极通入60 Hz交流电,在常压空气中放电形成低温等离子体,对染料溶液进行脱色试验. 结果表明:随着电压的升高和空气间隙的减小,放电电流增大;在相同处理时间内,随着电压的增大和空气间隙的减小,脱色率逐渐增大. 当空气间隙为30 mm,电压为30 kV,处理时间为18 min时,染料溶液的脱色率可达95%以上. 空气间隙和电压的不同,脱色率每提高1%的能量消耗量不同,空气间隙为30 mm时脱色率每提高1%的最低能量消耗量为34.81 J,电压为25 kV时脱色率每提高1%最低能量消耗量为49.56 J. 空气间隙为30 mm,电压为25 kV,可实现在较低的能量消耗下达到较高的脱色率.      

高压脉冲电晕放电等离子体降解废水中苯酚

考察了多种因素对高压脉冲电晕放电低温等离子体法降解水中苯酚效果的影响 .提高脉冲电压峰值和放电频率、延长放电时间等均可大大提高降解效果 .自由基清除剂如正丁醇和缓冲剂如硼酸盐的存在均会显著降低降解效果 .1 0 0mg·L- 1苯酚废水溶液放电处理 1 80min ,最高降解率达 67 3 % .当放电处理 42 0min时 ,废水的TOC下降 83 8% .     

介质阻挡放电反应器中的二硫化碳降解特性

为了解CS₂(二硫化碳)在介质阻挡放电反应器中的降解特性,提高其去除率,设计并制作了同轴圆柱介质阻挡放电反应器,研究了介质层数、外施电压、中心电极材料及直径、背景气氛种类和RH(相对湿度)对CS₂去除率的影响. 结果表明:在外施电压(4.0～6.5kV)较低时,单介质反应器的CS₂去除率高于双介质反应器;而在外施电压(6.5～9.0kV)较高时,双介质反应器对CS₂的去除效果更好,增大外施电压有利于CS₂的降解. 铜丝比不锈钢丝更适合用作反应器的中心电极,此外,增加中心电极的直径也可提高CS₂去除率. 当中心电极直径从 3.2mm增至4.8mm时,CS₂平均去除率由63%增至75%,但平均质量能耗由510kJ/mg增至611kJ/mg. 同等条件下,CS₂在氧气中的平均去除率(74%)最大,空气(59%)中次之,氮气(48%)中最小;背景气氛中适量的RH(26%)有助于提高CS₂去除率,但RH太大(大于50%)反而会降低CS₂去除率.      

微等离子弧放电催化水处理技术的研究

采用钛为阳极的微等离子弧放电技术,研究了在模拟废水处理中放电催化效应及其机理,发现该技术对甲基橙有好的放电催化处理效果.甲基橙的脱色程度与峰值电压、脉冲频率、占空比、阳极电极面积等有关.在0.3mol·L-1的H3PO4电解液中,在峰值电压为550V、脉冲频率200Hz,占空比1∶180、阳极电极面积50mm×50mm条件下,20min内600mL、20mg·L-1的甲基橙溶液脱色率达90%.实验结果表明,该放电催化体系具有协同效果好、能效高、反应器设计要求简单等特点,是一种有发展前景的水处理新技术.     

非热等离子体结合CuO催化剂或Ca(OH)2吸收剂去除氮氧化物

采用非热等离子体结合催化或现场化学吸收的2种方法来去除气流中的NO_x.结果表明,非热等离子体结合催化,反应器内的CuO催化剂能有效地促进NO的还原反应;相对于催化还原NO而言,脉冲电晕作用下能有效地降低NO催化还原的反应温度.当催化剂为CuO,脉冲电压为18kV,反应温度为200℃,还原剂为1%CO及NO进口浓度为719 mg/m³条件下,NO的去除率达到了100%.非热等离子体结合现场化学吸收方法,是一种在常温下从气流中净化氮氧化物的有效方法,NO的去除率远远高于反应器内没有吸收剂的情况.可以认为反应器内的Ca(OH)₂吸收剂通过与NO的氧化产物NO₂或NO₃的吸收反应促进了NO的去除.当反应器内有Ca(OH)₂吸收剂存在时,在脉冲电压为18kV,O₂浓度为2%及NO进口浓度为1 050 mg/m³条件下,NO的去除率达到了100%.     

电流体直流放电降解水中硝基苯的研究

电流体(Electrohydrodynamic)直流放电降解水中硝基苯,电压为40kV,一次降解率在50%左右,二次总降解率为80%.生成物中含丙酮,说明苯环已经开环.实验研究了降解率与电压极性、溶液流量、溶液浓度的关系,结果表明存在相应的最优值.为高压放电降解有机废水提供了一条新的途径     

电晕放电与络合催化联合同时去除烟气中SO_2、NO实验研究

采用电晕放电与液相络合催化协同同时去除烟气中SO2和NO,电压、水流量、乙二胺合钴浓度、pH、SO2和NO初始浓度以及气流量对同时去除SO2和NO效率的影响进行了实验研究.结果表明:NO去除率随着放电电压、水流量、乙二胺合钴浓度、pH的增加而增加,而随SO2和NO初始浓度、烟气流量的增大而减小;SO2去除率也随放电电压,水流量的增加而增加,随烟气流量的增加而下降,但溶液pH,SO2和NO初始浓度和乙二胺合钴浓度对其影响很小.溶液中加入Mn2+和尿素能分别增强SO2和NO的去除效果.最佳条件为:电压25 kV、水流量80 L·h-1,乙二胺合钴浓度0.02 mol·L-1,烟气流量1.0 m3·h-1、尿素浓度0.02 mol·L-1,Mn2+浓度为0.02 mol·L-1时,NO和SO2去除率分别可达68%和94%,对应能量消耗分别为22.2 g·k Wh-1和75.2 g·k Wh-1.     

脉冲放电等离子体降解废水中有机物的作用机理探索

借助对脉冲放电过程中产生的多种氧化性组分的定量测定并结合对工艺实验结果的对比分析,探索了脉冲放电等离子体降解4-氯酚的作用机理．放电过程中当从放电电极鼓入氧气时,脉冲放电降解有机物的作用机理过程为：氧气放电产生臭氧,臭氧然后传质到废水中,废水中的臭氧及其分解产物羟基自由基等氧化性物质与废水中的有机物的氧化反应．该作用机理是建立脉冲放电等离子体降解有机物过程数学模型的理论基础．