介质阻挡放电降解对二甲苯效果及机制研究

摘要

近年来,石化行业中挥发性有机化合物(VOCs)的排放量日益增加,已成为环境恶化的主要因素之一.为迎合国家日益升级的排放标准,提高石化行业中废气的降解效率,涌现了很多新兴技术,其中低温等离子体富含高能电子和活性自由基,且具有设备投资小、工艺简单、处理速度快、降解效率高等优点,在废气降解领域展现出巨大的发展潜力.本文基于介质阻挡放电原理,设计了一种采用循环水电极可扩展多列柱状低温等离子体反应器,针对石化VOCs中典型的对二甲苯气体,开展不同放电电压、不同电源频率、不同放电阵列下的等离子体降解实验,发现:增加阻挡可以大幅提高废气处理占比,低温等离子体对目标VOCs的降解效率与外施电压、驱动频率、放电阵列数呈正相关,其中对二甲苯的降解效率最高可达99％.结合降解产物阐述了低温等离子体降解VOCs的内在机制,对相关反应过程进行了理论分析,等离子体中的荷能粒子能够轰击对二甲苯中的化学键,使之分解为小分子VOCs或VOCs碎片,在活性粒子的进-步作用下降解为CO2和H2O.