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介质阻挡放电等离子体处理氮氧化物的研究

作　者: 陈虎
导　师: 吕永康
学　校: 太原理工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 等离子体介质阻挡放电 NO_x 净化脱硝
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

当前,随着全球经济和社会的高速发展,环境污染特别是大气污染日益严重。氮氧化物是主要的大气污染物之一,不仅危害人和动植物的健康与生存,而且能够形成酸雨和光化学烟雾,对整个生态环境造成破坏。因此,控制和治理氮氧化物已成为近年来研究的热点内容之一。与其它氮氧化物处理技术相比,等离子体技术具有占地面积小、投资少、没有二次污染、运行费用低、无设备腐蚀等诸多优点,因此研究等离子体处理氮氧化物具有十分重要的现实意义。本文通过自行设计的两种介质阻挡(DBD)反应器：双介质阻挡反应器和线-筒式反应器产生的等离子体对氮氧化物去除过程进行了研究。对于双介质阻挡放电反应器实验结果表明：1.本实验自行设计了双介质阻挡反应器,通过实验室配气,在N2/O2/NO气氛下,考查了不同的反应条件对氮氧化物去除率的影响。2.考查了峰值电压、02含量、初始浓度和气体流量对NO和NOX去除率的影响。峰值电压在14-21kV范围内,NO和NOX的去除率随着峰值电压的升高而增大；O2含量在0-8%的范围内,随着O2含量的增加NO、NOX去除率呈下降的趋势,尤其对NOX去除率影响明显；气体流量在600-1600ml/min的范围内,NO和NOX去除率随着气体流量的增大而减小。3.本文分三种情况考查了等离子体产生的O3对氮氧化物去除率的影响。这三种情况分别为02单独经过等离子体,02与N2共同经过等离子,02、N2和NO共同经过等离子体。并且当02单独经过等离子体时,流量对NO去除率的影响不大。4.填充物对氮氧化物去除率的影响。考查了不同粒径的陶粒和自制催化剂的加入对氮氧化物去除率的影响,陶粒粒径越大越有利于NO和NOx的去除；ZSM-5负载Cu比不负载Cu有利于NO和NOx的去除。对于线-管式反应器的研究结果表明：1.输入电压和O2含量对氮氧化物去除率的影响。分别考查了没有NO通入时输入电压对NO、NO2浓度的影响和有NO通入时02含量对氮氧化物浓度的影响。结果表明在没有NO输入的情况下随着电压和02含量的升高生成的NO的量增大,并且在起始放电电压时NO2浓度明显升高。2.气体流量和初始浓度对氮氧化物去除率的影响。气体流量在400-1600ml/min的范围内,NO、NOX去除率随着气体流量的增大而减小；初始浓度范围为100-2000ppm时,NO、NOX去除率随着初始浓度的增加而降低。3.电极尺寸和管径的影响。采用钨极的直径分别为1.2、2.5、3.1mm,随着电极尺寸的增加,NO、NOX去除率增加；NO和NOx去除率随着管径的增加而降低。但是当管径较小,NO初始浓度较低时,NOx去除率较低。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-22
  1.1 课题提出的意义及背景  12-19
    1.1.1 氮氧化物的产生极其危害  12-14
    1.1.2 氮氧化物的去除方法  14-19
  1.2 等离子体用于氮氧化物的脱除  19-20
  1.3 本课题的研究的意义及目的  20-21
  1.4 本课题研究的内容  21-22
第二章介质阻挡放电等离子体基本理论  22-30
  2.1 等离子体概述  22-23
    2.1.1 等离子体概念  22
    2.1.2 等离子体性质及分类  22-23
  2.2 低温等离子体  23-26
    2.2.1 低温等离子体的特点  23-24
    2.2.2 低温等离子体的分类  24-26
  2.3 介质阻挡放电  26-30
    2.3.1 介质阻挡放电反应器类型  26-27
    2.3.2 介质阻挡放电的特点  27-28
    2.3.3 介质阻挡放电的物理过程  28-30
第三章实验装置及实验步骤  30-34
  3.1 实验装置  30-33
    3.1.1 气体配置单元  30-31
    3.1.2 放电反应单元  31-32
    3.1.3 分析检测单元  32-33
  3.2 实验步骤  33-34
第四章双介质阻挡反应器的结果与讨论  34-56
  4.1 峰值电压对氮氧化物去除率的影响  34-36
  4.2 O_2含量对氮氧化物去除率的影响  36-38
  4.3 初始浓度对氮氧化物去除率的影响  38-40
  4.4 气体流量对氮氧化物去除率的影响  40-41
  4.5 等离子体产生臭氧对氮氧化物去除率的影响  41-48
    4.5.1 O_2单独经过等离子体后与NO和N_2混合  42-44
    4.5.2 O_2+N_2先经过等离子体后与NO混合  44-46
    4.5.3 O_2+N_2+NO共同经过等离子体  46-47
    4.5.4 三种情况的对比  47-48
  4.6 不同流量的O_2经等离子体后与N_2和NO混合  48-49
  4.7 不同粒径的陶粒对氮氧化物去除率的影响  49-51
  4.8 催化剂Cu-ZSM-5对氮氧化物去除率的影响  51-53
    4.8.1 催化剂的制备  51-52
    4.8.2 催化剂的活性评价  52-53
  4.9 本章小结  53-56
第五章线-管反应器的结果与讨论  56-68
  5.1 不同O_2含量对氮氧化物浓度的影响  56-59
    5.1.1 没有NO通入时不同O_2含量对NO和NO_2浓度的影响  56-58
    5.1.2 有NO通入时O_2含量对NO浓度的影响  58-59
  5.2 气体流量对氮氧化物去除率的影响  59-61
  5.3 初始浓度对氮氧化物去除率的影响  61-63
  5.4 电极尺寸对氮氧化物去除率的影响  63-65
  5.5 反应器的管径对氮氧化物去除率的影响  65-66
  5.6 本章小结  66-68
第六章结论与展望  68-72
  6.1 本文结论  68-70
  6.2 本文展望  70-72
参考文献  72-78
致谢  78-80
攻读硕士期间发表的论文  80

介质阻挡放电等离子体处理氮氧化物的研究

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