O2＋、O3同时脱硫脱硝实验

针对目前的烟气同时脱硫脱硝方法中存在的投资成本、运行费用、占地面积大等问题,研究强电离放电方法产生高浓度氧活性粒子(O2+、O3)注入烟气外排管道中,进行O2+、O3消除烟气中的NO,SO2转化成HNO3,H2SO4的等离子化学反应.描述强电离介质阻挡放电制取O2+、O3原理和烟道中O2+与H2O反应形成·OH及其氧化脱硫脱硝反应机制,分析回收酸液中的酸根离子种类及浓度.在O2+、O3与NO+SO2的物质的量比为5,烟气温度为65℃,H2O体积浓度为10%,停留时间为1s的实验条件下,脱硝脱硫率分别为97.4%,83.2%.

烟道荷电凝并电场对电捕集微细粉尘效率的影响

针对目前电除尘技术存在亚微米（0.01-1μm）粉尘捕集难的问题,进行了微细粉尘的交变电场荷电凝并及对电除尘效率影响实验研究.结果表明,随着气体粒子动量、电场强度的增加,离子浓度也在增加,最大离子浓度为1.97×10^9/cm^3;在电离电场强度峰峰值为1.75kV/cm,频率为100Hz的交变电场里,中位径为0.2μm硅粉中的粒径〈2μm的质量为71%,凝并后降至53%,粒径为5-10μm的硅粉质量增加了162%;中位径为0.2μm硅粉质量除尘效率提高了27.6%,除尘效率提高了近1倍;粉尘浓度对电凝并后的除尘效率影响有限.高流场中微细粉尘的交变电场荷电凝并技术为电捕集亚微米粉尘的有效途径.

注入电功率密度、电离能密度及气体速度参量对离子输运率的影响

为提高大气压非平衡等离子体源的输运项,利用电离连续性方程及带电粒子运动方程分析了离子在电离电场中的受力及其运动规律。对电晕放电点的流光、辉光放电区域内注入电功率密度、电离能密度与气体速度对离子输运项的影响进行了理论研究,并在此基础上进行了实验。研究结果表明:在电晕放电点的流光、辉光放电区域内,注入功率密度、电离能密度等参量对离子输运项的影响程度仅在1个数量级内;当电离能密度为0.4 mJ/cm3时,提高气体速度从1.5 m/s提高到25 m/s,则离子输运项从5.4×108 cm-3·s-1增加到了8×1010 cm-3·s-1,气体速度比电离能密度对输运项的影响程度高出2个数量级左右。可见,提高气体运动速度是解决目前等离子体设备存在问题的一种可行、有效的方法。

强电离放电氧活性粒子降解油田废水中难降解COD方法研究

为解决油田废水经初级处理后废水中存有难降解有机污染物无法达到回用水标准的问题,采用强电场电离放电制取高含量氧活性粒子,再将其注入装有油田废水的量筒反应器中,以氧活性粒子降解废水中难降解有机污染物。结果表明,反应15 min后,废水中COD从136 mg/L降至31 mg/L,COD去除率达到77.2%,深度处理后油田废水达到GB/T 19923-2005回用水标准(COD≤50 mg/L)。为降解油田废水中难降解有机污染物并回用提供了1种新方法。

氧活性粒子注入烟道中脱除SO_2的研究

为解决目前石灰石-石膏湿法烟气脱硫(FGD)存在的投资和运行费用高、占地面积大、产生大量污水及低质硫酸钙等问题,将小流量高浓度氧活性粒子和HO2-引发剂分别注入烟道中,与烟气中水反应生成.OH,并在无吸收剂、催化剂及其他技术协同作用下,利用.OH氧化脱除大流量烟气量中的微量SO2并生成H2SO4.结果表明:氧活性粒子与SO2的物质的量比n=4时,SO2脱除率达到94.6%,回收酸液中SO24-回收率达到28.8%;烟气温度每升高10 K,脱硫率降低5%左右;O2体积分数成倍变化对脱硫率影响甚微;当H2O体积分数大于9%时基本满足了脱硫要求.

高级氧化技术研究现状及其发展趋势

中国面临环境保护的重大压力,高级氧化技术(AOT)是解决环境污染的理想绿色技术,而高级氧化技术是指·OH制备以及诱发一系列的攻击污染物及微生物反应,从源头上解决了治理污染过程中再污染的问题。高级氧化技术规模制备·OH是其标志性核心关键问题。基于此,学术界进行了一系列羟基自由基制备研究工作。本文介绍了在水中制备·OH的方法,主要介绍O3/H2O2、O3/UV、H2O2/UV、Fenton、光催化氧化、电子辐射和水激励等方法;也介绍了在气体中制备·OH的方法,主要有脉冲电晕放电法、电子束和强电离放电法等。强电离放电法有望同时解决在水、气中规模制备·OH过程中存在的问题。

利用活性氧分子消除污水中的COD

采用强电场电离放电制取高浓度的活性氧分子O_2^+和O_3,这些活性氧分子与污水中水反应生成羟基自由基OH,可快速把污水中COD降解成无害的CO_2、H_2O,污水中COD浓度从132 mg/L降至22.6mg/L,COD的去除率达到82.9%,达到回用水质量标准(≤50 mg/L),该方法有助于解决目前污水回用存在的问题。

高流场中微细粉尘荷电凝并粗化对电捕集效率的影响

目前电除尘器存在微小颗粒粉尘捕集效率低、本体体积庞大和能耗高等问题。本文基于烟道中粒子动量高,放电通道中离子输运特性较好的特点,将离子源、荷电凝并装置设置于电除尘器前烟道中。实验结果表明,离子浓度随电场强度加大而增加;在高离子动量情况下,烟道中的离子浓度可达到1.97×109/cm3,比现有电除尘器的离子浓度高出2～3个数量级;矩形电晕极优于圆形电晕极,而芒刺电晕极起晕电压低,耗能少,产生离子浓度高且稳定,因此以芒刺电晕极为最佳;中位径为0.2μm的硅粉、中位径为6μm的滑石粉和两种粉体的混合粉等微细颗粒荷电凝并后被粗化为电除尘器有效捕集的颗粒,电捕集效率显著提高。本实验可在不增加电除尘器室数、不改变原有运行方式和运行参数条件下,有效解决现有电除尘器预荷电离子浓度过低问题,增大其捕集效率。

在烟道中脱除NOx并生成HNO3的方法

为了解决目前气体电离放电脱硝方法存在的等离子源体积庞大、能耗高、NOx脱除率低以及需要依靠传统脱硝方法的协同作用等问题,拟用小流量、高浓度的氧活性粒子[O2+,O(1D),O(3P),O3]、引发剂HO2-分别注入烟道中,与烟气中水反应生成.OH,在无吸收剂、催化剂、氧化剂及其他技术协同作用下,实现了烟道中.OH快速氧化脱除大烟气量中的微量NOx并生成HNO3溶液的整个反应过程,等离子体反应管道长度为1～8m.实验结果表明,氧活性粒子与NOx摩尔比值决定了脱除率,摩尔比选择在2～3为宜,此时NOx脱除率将达到95%左右,回收酸液中NO3-回收率达到58.1%;NOx脱除率随着实验气体温度增高而下降;O2含量增加对脱硝效果有20%左右的影响;H2O含量大于4%时脱硝率处于最高值.可见本方法不但解决气体电离放电脱硝存在的问题,同时又为大气污染治理提供一种绿色新方法.