气液介质阻挡放电降膜反应器降解甲硝唑实验研究

针对抗生素药物甲硝唑难生物降解的难题,首次借助气液冷等离子体高级氧化的方法,采用连续气液介质阻挡放电降膜反应器对其进行降解实验研究.同时,定量测量和评价了反应器的·OH氧化能力,考察了不同初始浓度、不同放电气氛及加入叔丁醇对甲硝唑降解效果的影响,并重点探讨了·OH对甲硝唑降解的作用.结果表明,当甲硝唑在反应器内停留时间为3 s时,初始浓度为5、10和20 mg·L~(-1)的甲硝唑溶液的转化率分别为97.8%、85.4%和78.7%,说明气液介质阻挡放电降膜反应器对甲硝唑具有显著的氧化降解能力.同时实验进一步发现,氧化反应过程中·OH对甲硝唑的降解具有重要贡献.     

介质阻挡放电联合光催化处理甲苯废气研究

采用介质阻挡放电联合真空紫外光催化法,以甲苯为处理对象,结合两种方法各自的优势,以达到更佳的处理效果。反应器为管线式结构,以镀有TiO_2纳米膜的陶瓷环为填料,对介质阻挡放电联合真空紫外光催化法(DBD/VUV/TiO_2)处理甲苯废气进行研究,测定DBD/VUV/TiO_2反应器的功率、能量利用率及出口臭氧浓度;考察反应器运行条件对甲苯去除率的影响。试验结果表明,DBD/VUV/TiO_2的应用与传统的DBD技术相比,有较高的甲苯去除率、能量利用率和较低的反应器出口O_3浓度;提高电场强度、延长停留时间、较低的入口浓度、改善催化剂品质,有利于甲苯的去除;在相对湿度35%~42%时甲苯的平均去除率最高。     

双极性脉冲高压介质阻挡放电降解氯苯和甲苯

将双极性脉冲高压引入介质阻挡反应器(螺旋棒式不锈钢电极、石英玻璃介质),分别对氯苯和甲苯的分解特性进行了实验研究.结果发现,这种放电形式可以高效注入能量,兼有脉冲电晕放电和介质阻挡放电的特点.脉冲高压使电场强度急剧增强,瞬间产生大功率放电和高能粒子,可以实现对VOCs化学键的高效裂解.与工频交流高压、单极性脉冲高压的试验结果比较表明,双极性脉冲高压取得了最高的降解效果;氯苯比甲苯难以分解.     

脉冲调制介质阻挡放电和催化联用技术降解甲苯

利用低温等离子体处理挥发性有机化合物(VOCs)废气是目前国内外研究的热点。研究利用脉冲调制介质阻挡放电和催化联用技术降解甲苯,对比分析了连续放电和脉冲调制对去除甲苯的影响;研究了脉冲调制后在有无催化剂的情况下的能量效率,比较了两种情况下的臭氧浓度以及中间产物的不同。结果表明:脉冲调制有效提高了甲苯的降解能效,其能量效率几乎是连续放电时的2倍～3倍;在有催化剂的情况下,能量效率是没催化剂的1.5倍～2倍,臭氧浓度明显降低,结焦产物中含苯环的衍生物的量少于无催化的结焦产物。     

电晕-吸收法治理甲苯废气实验研究

采用脉冲电晕法结合吸收装置处理模拟甲苯废气.电晕反应器为线-筒式,吸收装置接在电晕反应器后.研究结果表明,提高载气中氧气体积分数有利于甲苯的降解,反应后的废气经吸收处理后,甲苯的去除率提高了约15%,对浓度为1334 mg·m-3的甲苯去除率达到了75%以上.通过对吸收后产物分析,发现甲苯降解的主要有机产物为苯甲酸.     

介质阻挡放电处理水中3,4-二氯苯胺机理研究

采用介质阻挡放电产生低温等离子体来处理水中3,4-二氯苯胺(3,4-DCA),考察了放电功率、空气流量、金属离子(Fe2+、Cu2+)浓度、光催化剂二氧化钛对3,4-DCA去除率的影响,并分析了降解产物及可能的降解机理.实验结果表明,介质阻挡放电方法对3,4-DCA有良好的去除效果,在3,4-DCA初始浓度为30mg·L-1,放电功率为80W,空气流量为1L·min-1时,放电处理6min后3,4-DCA的去除率可达92.5%.增加空气流量能显著地提高3,4-DCA的去除率,添加亚铁离子(Fe2+)浓度和光催化剂TiO2均能提高3,4-DCA的去除率,且存在最佳添加量值.介质阻挡放电方法对3,4-DCA的降解去除反应符合一级反应动力学.通过气质联用仪(GC-MS)分析检测发现,反应主要为脱氯、脱氨基和苯环开环反应,二氯乙烯为其主要的降解产物.     

常压等离子体射流去除水中糖皮质激素污染物

搭建射流介质阻挡放电反应器,对常压等离子体射流技术降解水中代表性糖皮质激素氢化可的松（HC）进行了研究.考察了放电功率、空气流量、溶液初始pH值、放电时间等因素对HC降解效果的影响.结果表明,HC的去除率随放电功率增大和放电时间延长而增加;溶液初始pH值、通入空气流量等因素对HC处理效果也有很大影响.在初始浓度为0.138mmol/L,放电功率为49.7W,气流量为4L/min的实验条件下,在本反应器中放电处理120min后HC的去除率可达98%.本文使用了不同自由基抑制剂研究了活性氧自由基（ROS）在HC降解过程中的作用,并通过发射光谱（OES）观测了放电过程中产生的自由基种类.研究结果对常压等离子技术去除有机污染物的发展有一定的参考价值.     

介质阻挡放电协同光催化降解硫化氢废气

恶臭是一种感觉公害,极大地危害着人们的身体健康和生活的安宁舒适,其中含硫恶臭气体是最为典型的一类,目前恶臭物质的治理问题成为一项重要的任务.为了达到理想的去除效果,该文在传统的介质阻挡放电技术上,协同由2种不同基体上沉积有纳米二氧化钛的催化剂降解硫化氢废气,分别采用单独DBD放电、协同催化的一段式、两段式系统研究了不同参数(输入电压、气体流量、初始浓度)对硫化氢废气降解效率的影响,并对比研究了在单独低温等离子技术及其协同催化剂的情况下,反应系统中臭氧、二氧化氮浓度的变化,对降解途径进行了分析讨论.结果 表明:随输入电压增大,以及在污染气体初始浓度和流量较小时,反应器对硫化氢气体的去除效率增大;协同催化剂的反应系统中硫化氢去除效果明显增强,且副产物减少.     

介质阻挡放电脱除模拟工业苯系物的可行性

采用介质阻挡放电(DBD)技术降解流动态"三苯"(苯、甲苯和二甲苯)模拟废气,分析了浓度、气体流速对其降解的影响.对混合"三苯"废气进行单级和串联运行中试放大试验研究,结果显示,DBD串联可以在一定程度上提高"三苯"的去除率.三级申联时三种气体去除率都达到89%以上,对"三苯"混合废气单位体积处理费用进行了估算,结果表明,单级运行时1000m3废气处理费用只需1～3元.最后指出,要真正实现DBD降解苯系物工业化,首先要解决的还是管壁结焦和出流气体中的气溶胶粒子问题.     

介质阻挡放电-微曝气降解苯酚影响因素的研究

以苯酚模拟有机废水,采用介质阻挡放电等离子体-微曝气对苯酚废水进行实验研究,并采用响应面分析法对苯酚降解影响因素:苯酚初始浓度、放电电压、气体流量及处理时间等进行优化。实验结果表明:苯酚初始浓度为40.41 mg/L,气体流量为150.38 m L/min,放电电压为34.71 k V,处理时间为29.71 min,苯酚降解率达到最高值74.21%。     

非平衡等离子体联合技术降解甲苯气体

采用了自制的纳米钛酸钡基介电材料作为催化剂,以电工陶瓷拉西环作为载体,利用介质阻挡放电产生的非平衡态等离子体对常压下流动态含甲苯的空气进行处理,研究了电场强度、流速、初始浓度及不同填料情况下甲苯的降解及臭氧产生情况,初步探讨了等离子体催化降解甲苯的机理,并进行了产物分析.实验结果表明,电场强度小于13kV·cm-1时,甲苯降解率和臭氧产生浓度随电场强度的提高而上升,随气速和初始浓度的增加而降低;不同填料下降解率及臭氧浓度由大到小排序为有催化剂填料、普通填料、无填料,有催化剂存在时(电场强度为14kV·cm-1,流速为0.3 m3·h-1,甲苯浓度为600 mg·L-1),甲苯降解率最高可达95%.当电场强度>13kV·cm-1时,臭氧浓度因受到过量的高能电子攻击而发生分解.表现为臭氧浓度随电场强度的继续增加而降低.因此,电场强度为13kV·cm-1时,产生的臭氧浓度最高.     

滑动弧放电等离子体裂解正己烷实验研究

考察了一种新型低温等离子体发生方式滑动弧放电对正己烷的裂解效果,检测了主要裂解产物,并分析了供给电压、正己烷初始浓度、电极材料和反应器结构对裂解率的影响.结果表明,该法可以有效处理正己烷,最高裂解率达96%.在空气中的主要裂解产物为CO2、CO、NO2和H2O.增大供给电压可以提高正己烷裂解率;初始浓度增大后裂解率下降,但绝对处理量增大;相同能耗情况下,采用铁电极时能量利用率最低,正己烷裂解率低于铝电极和铜电极;电极最小间距和喷嘴直径之间的比例关系影响裂解效果,优化两者的匹配关系可以提高裂解率.     

Toluene removal characteristics by a superimposed wire-plate dielectric barrier discharge plasma reactor

A superimposed wire-plate dielectric barrier discharge reactor was used to remove toluene in this study. The effects of oxygen content, gas flow rate, gas initial concentration and with/without catalyst on toluene decomposition were investigated. It was found that an optimal toluene removal was achieved when the oxygen content was about 5%. Under this condition, the highest toluene removal efficiency of 80.8% was achieved when the gas concentration was 80 mg/m^3. The toluene removal efficiency decreased with the increase of the gas flow rate and the initial concentration of toluene. In addition, the ozone concentration decreased with the increase of the initial concentration of toluene. It suggested that combining DBD （dielectric barrier discharge） with Co3O4/Al2O3/foam nickel catalyst in-situ could improve the toluene removal efficiency and suppress ozone formation. Products analysis showed that the main products were CO and CO2 when oxygen was more than 5%.     

Toluene decomposition performance and NOx by-product formation during a DBD-catalyst process

Characteristics of toluene decomposition and formation of nitrogen oxide(NOx) by-products were investigated in a dielectric barrier discharge(DBD) reactor with/without catalyst at room temperature and atmospheric pressure. Four kinds of metal oxides, i.e., manganese oxide(Mn Ox), iron oxide(Fe Ox), cobalt oxide(Co Ox) and copper oxide(Cu O), supported on Al2O3/nickel foam, were used as catalysts. It was found that introducing catalysts could improve toluene removal efficiency, promote decomposition of by-product ozone and enhance CO2 selectivity. In addition, NOx was suppressed with the decrease of specific energy density(SED) and the increase of humidity, gas flow rate and toluene concentration, or catalyst introduction. Among the four kinds of catalysts, the Cu O catalyst showed the best performance in NOx suppression. The Mn Ox catalyst exhibited the lowest concentration of O3 and highest CO2 selectivity but the highest concentration of NOx. A possible pathway for NOx production in DBD was discussed. The contributions of oxygen active species and hydroxyl radicals are dominant in NOx suppression.     

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.     

介质阻挡放电降解乙酸异丁酯气体

采用介质阻挡放电(DBD)降解模拟乙酸异丁酯(IA)气体,结果表明:当ρ(IA)为1 788 mg/m3,气体流速为1.8 m/s,外施电压为9.0 kV时,IA去除率达75.3%. 外施电压升高,初始ρ(IA)和气体流速下降,IA去除率升高. 放电间隙对DBD降解IA废气也会产生一定的影响. 能率与气体流速无线性关系,为了得到较高的能率,外施电压应调节至7.5和9.0 kV. 考察了DBD降解实际IA工业废气的效果、费用和可行性,结果表明:废气量为2 000 m3/h,DBD反应管中的气体流速为5.4 m/s,单个DBD电源输入电压为16 kV时,IA去除率达80%以上,单位体积IA废气的处理费用为0.012元/m3. 对DBD降解IA的产物进行了分析,并初步探讨了降解机理.      

外置式联合等离子体光解技术去除苯乙烯气体

开发了用一个高压电源同时产生等离子体和KrI* 准分子紫外辐射的外置式联合等离子体光解(Outer Combined Plasma Photolysis, OCPP)技术,并用于降解模拟流动态苯乙烯气体. 结果表明:在Kr和I₂充入量分别为26.60 kPa和6 mg, 气体流速为3.26 m3/h, 初始ρ(苯乙烯)为1 265 mg/m3,外施电压为9.0 kV的条件下,苯乙烯的去除率达84.4%;与介质阻挡放电技术相比,苯乙烯的去除率提高了20.6%,能率提高了5.7 g/(kW·h). 同时,研究了OCPP技术降解苯乙烯的影响因素,包括Kr和I₂的充入量、石英材质、气体流速、初始ρ(苯乙烯)及反应器结构. 采用红外光谱仪和气质联用仪分析了结焦产物,探讨了OCPP技术降解苯乙烯的机理.      

超临界水氧化法降解苯酚的研究

对苯酚在超临界水中氧化降解的条件进行了初步的实验研究。结果表明:超临界氧化法可以有效地降解水中的苯酚,去除率最高可达99.6%。超临界氧化法适合于处理难生化、高浓度的有机废水。      

Toluene decomposition performance and NOx by-product formation during a DBD-catalyst process

Characteristics of toluene decomposition and formation of nitrogen oxide (NOx) by-products were investigated in a dielectric barrier discharge (DBD) reactor with/without catalyst at room temperature and atmospheric pressure. Four kinds of metal oxides, i.e., manganese oxide (MnOx), iron oxide (FeOx), cobalt oxide (CoOx) and copper oxide (CuO), supported on Al₂O₃/nickel foam, were used as catalysts. It was found that introducing catalysts could improve toluene removal efficiency, promote decomposition of by-product ozone and enhance CO₂ selectivity. In addition, NOx was suppressed with the decrease of specific energy density (SED) and the increase of humidity, gas flow rate and toluene concentration, or catalyst introduction. Among the four kinds of catalysts, the CuO catalyst showed the best performance in NOx suppression. The MnOx catalyst exhibited the lowest concentration of O₃ and highest CO₂ selectivity but the highest concentration of NOx. A possible pathway for NOx production in DBD was discussed. The contributions of oxygen active species and hydroxyl radicals are dominant in NOx suppression.     

Toluene decomposition performance and NOx by-product formation during a DBD-catalyst process

Characteristics of toluene decomposition and formation of nitrogen oxide (NO_x) by-products were investigated in a dielectric barrier discharge (DBD) reactor with/without catalyst at room temperature and atmospheric pressure. Four kinds of metal oxides, i.e., manganese oxide (MnOx), iron oxide (FeOx), cobalt oxide (CoOx) and copper oxide (CuO), supported on Al₂O₃/nickel foam, were used as catalysts. It was found that introducing catalysts could improve toluene removal efficiency, promote decomposition of by-product ozone and enhance CO₂ selectivity. In addition,NO_xwas suppressedwith the decrease of specific energy density (SED) and the increase of humidity, gas flow rate and toluene concentration, or catalyst introduction. Among the four kinds of catalysts, the CuO catalyst showed the best performance in NO_x suppression. The MnOx catalyst exhibited the lowest concentration of O₃ and highest CO₂ selectivity but the highest concentration of NOx. A possible pathway for NOx production in DBD was discussed. The contributions of oxygen active species and hydroxyl radicals are dominant in NOx suppression.