氣體放電-光催化凈化含苯廢氣的研究.pdf

1、本論文采用氣體放電與光催化相結(jié)合的方法，共同作用于含苯廢氣使其降解。選用填充床管-線式反應(yīng)器，填料為不同材質(zhì)和直徑的陶瓷環(huán)，選納米TiO2為光催化劑并將其負(fù)載于陶瓷環(huán)上；電源為50Hz的低頻交流高壓電源，升壓范圍一般為0～30kv。實(shí)驗(yàn)研究表明，該反應(yīng)器工作能力的大小主要取決于氣體放電的強(qiáng)弱和由此產(chǎn)生的紫外線強(qiáng)度，其次是納米光催化劑的品質(zhì)和裝載狀況等。 研究表明，影響反應(yīng)器氣體放電的主要因素有：內(nèi)外電極、填料的材質(zhì)和直徑、兩極

2、間的電壓和氣體的濕度等。在其它特征參數(shù)一定的條件下，兩極間的電壓越大放電越強(qiáng)；內(nèi)電極直徑既非越大越好，也非越小越好，而應(yīng)存在一個(gè)合理值；外電極匝數(shù)并非越多越好，過(guò)多會(huì)引起反應(yīng)器發(fā)熱增加能耗，過(guò)少會(huì)造成反應(yīng)器內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度不均勻；填料材質(zhì)的介電常數(shù)對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度有一定的影響，電場(chǎng)強(qiáng)度隨填料的介電常數(shù)增大而減小，隨著填料直徑減小而增大；氣體濕度越大放電越弱。實(shí)驗(yàn)表明，影響反應(yīng)器降解率的主要因素除上面已提及的以外，還有空塔氣速和苯的入口濃度。

3、 通過(guò)用溶膠-凝法制取光催化劑并為填料鍍膜的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出合理的原料配比和制取工藝條件。實(shí)驗(yàn)證明，光催化劑可增大填料的介電常數(shù)、填料氣隙間的電場(chǎng)強(qiáng)度和電子能量水平，同時(shí)可提高反應(yīng)器的能量利用率和化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)度。與無(wú)光催化劑的反應(yīng)器相比，有光催化劑的反應(yīng)器對(duì)苯的降解率有了明顯的提高。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，氣體放電-光催化反應(yīng)器在處理含苯氣體時(shí)，CO2的產(chǎn)率較一般的氣體放電反應(yīng)器高；反應(yīng)器在處理低濃度(750mg/m3)含苯氣體時(shí)去除率與降解率幾乎

4、相同，可達(dá)99％；處理高濃度(1500mg/m3)含苯氣體時(shí)，去除率也可達(dá)90％以上。經(jīng)測(cè)定，尾氣中的主要生成物為CO2、H2O。 事實(shí)說(shuō)明，氣體放電-光催化反應(yīng)器和一般的光催化反應(yīng)器相比，具有體積小、處理效率高、運(yùn)行工況容易控制等特點(diǎn)，與無(wú)光催化劑的單一氣體放電相比，對(duì)含苯氣體的去除率可提高10％以上。光催化劑在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)失活，但在本體系下，光催化劑的再生較容易。 本研究對(duì)氣體放電-光催化反應(yīng)器凈化含苯氣體的

5、尾氣和反應(yīng)器上的結(jié)焦物質(zhì)進(jìn)行了色譜-質(zhì)譜聯(lián)用和紅外光譜等分析，得到了幾個(gè)重要結(jié)果：①由于苯分子受高能電子的碰撞，容易形成苯自由基·C6H5，這是形成苯衍生物的根源。②由于體系中氧氣O2、水蒸氣H2O在氣體放電和光催化過(guò)程中產(chǎn)生氧自由基·O，羥自由基·OH，它們的性質(zhì)非?；顫?，容易與苯自由基發(fā)生一系列反應(yīng)，生成一系列烷氧自由基，這些自由基之間再進(jìn)一步反應(yīng)生成一系列含氧有機(jī)中間產(chǎn)物，醛類(lèi)、醇類(lèi)、羧酸類(lèi)、酯類(lèi)等。③由于自由基的活潑性，可以發(fā)生