介质阻挡放电低温等离子体协同吸附净化室内甲醛实验研究

摘要

室内甲醛是有限空间空气主要污染物之一，对人体健康有着一定危害，其治理技术及研究进展受到重点关注。传统的植物吸收法、吸附法、臭氧氧化法等方法易造成二次污染，对低浓度污染处理效果不明显。治理空气污染的有效方法之一是低温等离子体技术，是未来环保行业的主要研究目标。　　本文开展了同轴圆筒式介质阻挡放电低温等离子体技术净化模拟室内甲醛废气的研究，对比分析单独介质阻挡放电、单独吸附、介质阻挡放电协同吸附三种处理技术对甲醛的净化效果，探讨了放电参数、工艺参数、电极材料、吸附剂等因素对甲醛净化率的影响。通过三种处理技术净化效果的对比，表明协同技术可有效提高污染物甲醛的净化效果。研究结果表明:　　(1)采用单独介质阻挡放电净化模拟室内甲醛废气，在选定参数范围，放电电压增加，有效放电功率升高，甲醛净化率升高，有效能量利用率先增加后减小，最高可达0.04715mg·kJ-1;采用单独吸附法净化甲醛废气，相同条件下，四种吸附剂对甲醛吸附效果大小顺序依次为4A-分子筛＞γ-Al2O3＞陶瓷颗粒＞陶瓷拉西环。　　(2)采用一段式填充床同轴圆筒结构DBD反应器对模拟室内甲醛废气进行实验，试验参数范围内，甲醛净化率随着放电频率的增大先升高后降低，气体进气流量和初始浓度与甲醛净化率负相关;吸附剂的加入在空气气氛下对甲醛净化效果提升明显;甲醛净化率随吸附剂填充量的增加先上升后降低存在最佳峰值。　　(3)针对最优γ-Al2O3吸附剂协同介质阻挡放电净化甲醛进行正交实验，在选定参数范围内对甲醛净化率的影响顺序为放电电压＞进气流量＞放电频率＞有效放电区间＞吸附剂填充量，本试验最优方案为放电电压12kV、放电频率130Hz、进气流量1.0L/min、有效放电区间60mm、吸附剂填充量28mL。

目录

声明

摘要

插图清单

附表清单

第一章绪论

1．1前言

1．2相关法律法规

1．3室内甲醛的相关概述

1．3．1室内甲醛的主要来源

1．3．2甲醛的危害

1．3．3甲醛的物化性质

1．4室内甲醛气体的主要净化路径

1．4．1植物吸收法

1．4．2吸附技术

1．4．3光催化降解法

1．4．4金属催化氧化法

1．4．5臭氧消除法

1．4．6低温等离子体法

1．5等离子体技术理论

1．5．1等离子体技术降解污染物的机理

1．5．2等离子体产生方法

1．6低温等离子体技术影响因素

1．6．1放电参数

1．6．2气体组分

1．6．3反应器结构

1．7低温等离子体协同催化的研究

1．7．1低温等离子体协同催化的放电模式

1．7．2低温等离子体协同催化去除废气的工艺

1．7．3低温等离子体协同催化体系中的催化剂

1．8本课题的研究目的、意义及内容

1．8．1本课题的研究目的与意义

1．8．2本课题的研究内容

第二章实验部分

2．1实验材料

2．2实验仪器

2．3实验装置

2．4实验反应器

2．5实验方案

2．6实验指标

第三章实验结果与分析

3．1单独低温等离子体技术处理模拟室内甲醛废气的实验研究

3．1．1放电电压对甲醛净化率的影响

3．1．2放电频率对甲醛净化率的影响

3．1．3背景气体对甲醛净化率的影响

3．1．4气体初始浓度对甲醛净化率的影响

3．1．5气体进气流量对甲醛净化率的影响

3．1．6电极材料对甲醛净化率的影响

3．1．7有效放电区间对甲醛净化率的影响

3．1．8单独低温等离子体净化甲醛废气动力学

3．1．9单独低温等离子体净化甲醛响应面分析

3．2单独吸附技术处理模拟室内甲醛废气的实验研究

3．2．1吸附剂填充量对吸附效果的影响

3．2．2气体进气流量对吸附效果的影响

3．2．3气体初始浓度对吸附效果的影响

3．3低温等离子体协同吸附净化模拟室内甲醛废气的实验研究

3．3．1协同作用下放电电压对甲醛净化率的影响

3．3．2协同作用下放电频率对甲醛净化率的影响

3．3．3协同作用下进气流量对甲醛净化率的影响

3．3．4协同作用下气体初始浓度对甲醛净化率的影响

3．3．5协同作用下背景气体对甲醛净化率的影响

3．3．6协同作用下吸附剂体积对甲醛净化率的影响

3．3．7低温等离子体协同吸附净化甲醛废气动力学

3．3．8低温等离子体协同γ-Al2O3净化甲醛的响应面分析

3．4净化过程理论分析

3．4．1甲醛的分解反应

3．4．2自由基的形成

3．4．3甲醛与自由基的反应

3．5最优γ-Al2O3吸附剂协同低温等离子体净化甲醛的正交实验

3．5．1正交实验因素水平确定

3．5．2正交实验结果及误差分析

3．6本章小结

第四章结论与展望

4．1结论

4．2展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果