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电子束辐照处理甲苯废气研究

作　者: 褚海林
导　师: 毛本将
学　校: 中国工程物理研究院
专　业: 辐射防护与环境保护
关键词: 电子束辐照有机污染物甲苯降解机理废气处理
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

挥发性有机物（VOC_s）污染日益受到重视。在现有的众多处理技术中，电子束辐照技术显示出良好的发展前景。本文选取甲苯作为VOC_s的代表物质，采用电子束辐照技术对其进行了静态和动态辐照实验研究。静态实验采用Tedlar气体袋作为反应容器，动态实验采用自主设计并制作的台架试验系统，考察了有机物的初始浓度、吸收剂量（5kGy-40kGy）、湿度等因素对甲苯去除率的影响。另外，对实验过程中生成的有机产物进行了分析测试。研究表明：甲苯去除率受到甲苯初始浓度、吸收剂量、湿度等因素的影响，一般情况下，低浓度、高吸收剂量和高湿度会使甲苯的去除率增加。以动态实验为例，模拟甲苯废气的气量在0.5～1.2Nm³／h范围内，甲苯初始质量浓度为1600mg／m³，吸收剂量为10kGy时，去除率为46.5％，而吸收剂量提高到40kGy时，去除率可达72.2％；湿度的增加可以有效地提高分解气态甲苯的效率，在5kGy电子束的辐照下，室温、水体积百分含量在0.1％的条件下，初始质量浓度为3800mg／m³的甲苯去除率可以达15.1％，而水体积百分含量达到2.0％时，甲苯去除率可以达23.3％。初步考察了电子束对于同时处理多组分污染物的处理效果。在剂量为10kGy，甲苯浓度480mg／m³的情况下，其去除率为87.5％，而同时SO₂与NO也被去除，去除效率分别达到94％和78％。甲苯受辐照后会产生黄褐色气溶胶类物质，选择气相色谱-质谱联用的方式（GC／MS）对产物进行定性分析，发现生成的产物种类较为复杂。电子束辐照分解甲苯的主要有机产物有苯甲醛、苯甲醇、苯甲酸、邻羟基甲苯、乙氧基苯偶姻、甲酸等，还有少量的甲基吡啶、苯酚、硝基甲苯等物质，无机产物主要是H₂O、CO、CO₂等。电子束辐照分解甲苯中起主要作用的粒子包括：原子态的氧、氮，OH自由基等，其分解过程比较复杂，本文进行了一些初步地讨论。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章前言  7-11
  1.1 挥发性有机化合物的概念  7
  1.2 挥发性有机化合物的危害  7-8
  1.3 挥发性有机化合物的来源  8-9
  1.4 燃煤废气中的有机化合物  9-10
  1.5 论文选题背景  10-11
第二章挥发性有机化合物处理的国内外现状  11-21
  2.1 浓缩与回收控制  11-13
    2.1.1 吸附法  12
    2.1.2 吸收法  12
    2.1.3 冷凝法  12-13
  2.2 氧化控制  13-20
    2.2.1 燃烧法  13-14
    2.2.2 生物降解法  14-15
    2.2.3 低温等离子体技术  15
    2.2.4 电子束辐照技术  15-20
  2.3 本章小结  20-21
第三章实验装置及实验方法  21-29
  3.1 研究内容及方法  21
    3.1.1 目标污染物的选择  21
    3.1.2 实验方案的选择  21
  3.2 电子束辐照处理甲苯废气静态实验  21-25
    3.2.1 实验仪器及试剂  21-22
    3.2.2 模拟甲苯废气配气系统  22-23
    3.2.3 反应器  23-24
    3.2.4 甲苯分析方法  24
    3.2.5 甲苯辐照产物的分析方法  24
    3.2.6 实验步骤  24-25
  3.3 电子束辐照处理甲苯废气动态台架实验  25-28
    3.3.1 实验仪器及试剂  25
    3.3.2 动态台架实验装置  25-26
    3.3.3 动态系统的管路安装及连接  26
    3.3.4 反应器  26-27
    3.3.5 副产物收集器  27
    3.3.6 甲苯及其辐照产物的测定  27
    3.3.7 吸收剂量的确定  27
    3.3.8 实验步骤  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章实验结果及分析  29-43
  4.1 甲苯辐照静态实验结果及分析  29-32
    4.1.1 初始浓度对甲苯去除效果的影响  29
    4.1.2 湿度对甲苯去除效果的影响  29-30
    4.1.3 氮气中甲苯的去除效果  30-31
    4.1.4 甲苯辐照分解产物  31-32
  4.2 甲苯辐照动态实验结果及分析  32-36
    4.2.1 初始浓度对甲苯去除效果的影响  32-33
    4.2.2 湿度对甲苯去除效果的影响  33-34
    4.2.3 氨气对甲苯去除效果的影响  34
    4.2.4 电子束同时处理甲苯、二氧化硫、一氧化氮和氨气  34-35
    4.2.5 甲苯辐照分解G值  35-36
    4.2.6 甲苯辐照产物  36
  4.3 甲苯的辐照分解机理分析  36-42
    4.3.1 活性粒子与甲苯的反应机理探讨  36-41
    4.3.2 电子束辐照与放电等离子体分解甲苯机理比较  41
    4.3.3 气溶胶  41-42
  4.4 本章小结  42-43
第五章全文总结与建议  43-45
  5.1 全文总结  43
  5.2 本文创新点  43-44
  5.3 存在的问题及建议  44-45
致谢  45-46
参考文献  46-48
附录一论文期间参加的学术交流活动和发表的文章  48-49
附录二 IAEA与中国工程物理研究院环保中心签订的合作研究协议  49-52
附录三中国工业废气中有机物排放相关标准  52-55

电子束辐照处理甲苯废气研究

内容摘要

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