新型DBD-Nano-TiO2/SMF催化体系治理涂装废气

摘要

低温等离子体(NTP)协同光催化剂是NTP技术的一个发展方向和革新。本文采用烧结金属纤维(SMF)催化剂与介质阻挡放电(DBD)反应装置结合，充分利用低温等离子体放电过程产生的活性物质，设计了新型的反应装置。通过修正式的氧极氧化方法，对SMF表面修饰，负载光催化剂Nano-TiO2。SMF催化剂在实验中既作为电极又作为催化剂，提高了催化剂的利用率。研究了低温等离子体技术与光催化技术协同对二甲苯的脱除效果及各反应参数的影响，考察了两者在系统中的协同效应，对该系统的反应机理进行分析和探讨，得到了以下结论:
　　 采用Blumlein脉冲形成的网络(BPFN)型高压电源，反应装置在使用Nano-TiO2/SMF催化电极时，二甲苯的降解率明显提高。当放电电压为23.6kV，频率为300pps时，二甲苯的转化率达到92.7％。而在相同情况下，对比使用普通电极，二甲苯的降解率只有64.7％。使用Nano-TiO2/SMF催化电极时，CO2的选择性可以达到86.6％(300 pps，23.6 kV)，选择性大约是普通电极放电情况的两倍，表明更多的二甲苯彻底转化为CO2。对比能量利用率(EY)值时，在相同特定输入能(SIE)情况下，EY从0.268提高到0.384 mg/kJ。
　　 研究了实验过程中一些重要的影响因素，如Nano-TiO2负载量、放电频率、载气、湿度等。当使用Nano-TiO2/SMF催化电极，放电频率在本实验中对反应是有影响的，二甲苯的降解率和CO2的选择性是随着频率的增高而增加。在放电电压为23.6kV，频率为100pps，200pps，300pps时，二甲苯的去除率分别从58.8％，62.2％和64.7％对应提高到83.5％，90.8％和92.7％。然而EY是相反的，在100pps取到最高EY值0.909 mg/kJ。载气中N2影响着Nano-TiO2/SMF电极的光催化反应。
　　 文中采用SEM、XPS等来表征催化剂，从SEM的结果观察到Nano-TiO2均匀分布在SMF上。从超声波脱落率实验结果来看Nano-TiO2较牢固负载在SMF上。XPS结果一方面证实了脱落率结果，另一方面由于检测到Ti3+，推测探讨了低温等离子体协同Nano-TiO2/SMF催化剂降解二甲苯的机理。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 涂装废气中VOCs控制技术现状

1．2．1 燃烧法

1．2．2 吸附法

1．2．3 生物降解法

1．2．4 其他方法

1．3 低温等离子体催化技术治理VOCs的研究进展

1．3．1 NTP技术治理苯系物的研究进展

1．3．2 等离子体催化

1．4 论文选题及研究内容

1．4．1 论文选题

1．4．2 研究内容

2 实验材料、仪器及分析方法介绍

2．1 仪器设备

2．2 实验材料

2．3 催化剂的制备和表征方法

2．3．1 Nano-TiO2／SMF催化剂制备

2．3．2 催化剂表征

2．4 实验流程和检测分析方法

2．4．1 实验装置

2．4．2 实验检测方法

3 低温等离子体诱导Nano-TiO2／SMF催化的协同效应研究

3．1 引言

3．2 结果与讨论

3．2．1 二甲苯标线

3．2．2 不同频率下DBD放电功率

3．2．3 DBD-Nano-TiO2／SMF催化体系的协同效应

3．2．4 臭氧对DBD-Nano-TiO2／SMF催化体系的影响

3．2．5 催化剂表征

3．3 结论

4 低温等离子体诱导Nano-TiO2／SMF催化的影响因素

4．1 引言

4．2 结果与讨论

4．2．1 负载量的影响

4．2．2 放电频率的影响

4．2．3 N2的影响

4．2．4 湿度对反应的影响

4．2．5 湿度存在下不同载气的影响

4．3 结论

5 低温等离子体协同Nano-TiO2／SMF催化的机理研究

5．1 引言

5．2 Nano-TiO2光催化机理

5．3 等离子体协同光催化反应阵解二甲苯机理

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 建议

参考文献

作者简介及发表文章目录