基于交替吸附-低温等离子体强化催化的苯系物净化综合实验平台

室内空气中的苯系物对人体健康危害大。该文研制了基于吸附、催化和低温等离子体技术的净化室内苯系物的综合实验平台,平台由吸附/催化双功能材料模块、低温等离子体发生器、风道系统和控制系统构成,可长时间连续净化低浓度苯系物,实现吸附/催化材料的原地再生和无O_(3)二次污染的绿色目标。该平台提高了大气污染控制工程、环境综合实验等实验课程的高阶性、创新性、挑战度,有助于培养学生创新思维和解决实际工程问题的综合能力。

低温等离子体耦合Fe^(2+)均相催化降解甲苯和丙酮

本文对比研究了两类典型VOCs(甲苯和丙酮)在单独NTP、NTP+LC/Fe^(2+)和NTP+LC/Fe^(2+)+PCA系统的降解效果.结果表明,甲苯和丙酮的去除率均随放电电压的升高而升高;在相同电压下,甲苯降解效率高于丙酮,但降解过程中O_(3)的产生量相当;当放电电压为22kV时,NTP+LC/Fe^(2+)+PCA系统的甲苯去除效率比单独NTP提高了18.2%,丙酮的去除效率提高了55.5%;NTP+LC/Fe^(2+)+PCA的O_(3)去除率可达100%;EPR和猝灭实验表明,羟基自由基和超氧自由基在LC/Fe^(2+)+PCA反应器中对VOCs去除有重要贡献.最后,结合测定的自由基和中间有机产物,推测了VOCs在NTP+LC/Fe^(2+)体系中的降解途径.

低温等离子体协同催化剂降解VOCs的研究进展

挥发性有机物(VOCs)会对自然环境和人类健康带来巨大危害,如何有效降解VOCs已成为目前环境保护研究中的重要领域。低温等离子体催化技术被证明可以有效降解VOCs。选取乙酸乙酯、甲苯、三氯乙烯等3种比较具有代表性的VOCs,介绍低温等离子体催化降解VOCs的机理和低温等离子体协同催化剂降解VOCs技术的研究进展。

不同低温等离子体反应器降解VOCs的研究进展

挥发性有机物(VOCs)可对人体及自然环境造成严重危害,低温等离子体技术适用范围广且能在常温常压下分解VOCs.对不同类型的低温等离子体反应器进行分类,并关注其对降解效果的影响,结果表明:在配电参数和配气参数不变的情况下,线-筒式电晕放电反应器和电极的直径、线-板式电晕放电反应器的线线间距和线板间距对降解效率影响较大;圆筒式介质阻挡放电反应器在性能上优于平板式介电阻挡放电反应器;等离子体内催化反应器降解VOCs的能力优于等离子体后催化反应器,但在副产物控制方面不如等离子体后催化反应器;催化剂的选择在VOCs的降解中有重要影响.最后,对等离子体反应器的发展进行了展望.

低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水研究

文章旨在探究低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水的可行性和优势,为解决制药废水处理难题提供新的解决方案。采用实验研究方法,实验过程中,先将废水进行低温等离子体处理,再加入光催化剂进行光照反应。通过测定废水处理前后的化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、有毒有害物质含量等指标,评估处理效果。实验结果表明,采用低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水,具有显著的优势。采用低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水的方法,显著提高了废水的处理效果,降低了有毒有害物质的含量,同时提高了催化剂的活性。

低温等离子体耦合Co-Mn双金属催化剂降解三氯乙烯

以γ-Al_(2)O_(3)为载体,采用等体积浸渍法制备钴锰催化剂(Co/γ-Al_(2)O_(3)、Mn/γ-Al_(2)O_(3)、Co_(3)Mn_(1)/γ-Al_(2)O_(3)、Co_(1)Mn_(1)/γ-Al_(2)O_(3)、Co_(1)Mn_(3)/γ-Al_(2)O_(3)),研究不同催化剂耦合低温等离子体(NTP)对三氯乙烯的降解性能.与单一NTP相比,NTP耦合催化剂可显著提高三氯乙烯的去除率、COx产率、碳平衡、HCl和Cl2产率,减少副产物的产生.Co-Mn双金属催化剂催化性能高于单一Co和Mn负载的催化剂,其中Co_(3)Mn_(1)/γ-Al_(2)O_(3)具有最高的催化活性,电压为6—10 kV,Co_(3)Mn_(1)/γ-Al_(2)O_(3)耦合NTP对三氯乙烯去除率(39.7%—96.94%)与COx(33.04%—87.36%)产率最高.通过BET、XRD、H2-TPR、XPS表征催化剂的物化性质,以阐明不同催化剂耦合NTP降解三氯乙烯效果存在差异的原因.结果显示,Co_(3)Mn_(1)/γ-Al_(2)O_(3)催化剂具有较高的比表面积,较小的Co_(3)O_(4)晶粒尺寸,较低的还原温度,且催化剂表面上的Mn^(4+)、Co_(3+)和Oads含量更高,有利于三氯乙烯的降解.最后通过GC-MS分析三氯乙烯降解过程中产生的有机中间体,推测了低温等离子体降解三氯乙烯的反应路径.

脉冲电晕低温等离子体协同负载型催化剂降解乙硫醇

采用共沉淀—喷涂法制备了3种负载型催化剂用于协同脉冲电晕低温等离子体降解乙硫醇,采用SEM、TEM、XRD及XPS对其进行了表征,并以污染物降解率和矿化率、能量效率、催化剂工作温度和失活等为评价指标,筛选出最佳催化剂。表征结果显示,负载活性组分后的(γ-Al_(2)O_(3))0.1/堇青石蜂窝陶瓷粒径更小、孔隙率更高、分布更加均匀。实验结果表明,脉冲电晕等离子体协同Pd_(0.001)/(Ce_(4)La_(1)O_(9.5))_(0.03)/(Cu_(5)Mn_(7)Zr_(1)O_(22))0.08/(γ-Al_(2)O_(3))_(0.1)/堇青石蜂窝陶瓷催化剂降解乙硫醇具有高降解率、高矿化率、高能量利用率以及低有害副产物生成率等优势,同时更低的催化剂工作温度和长时间保持较高催化活性均有利于降低系统能耗和运行成本。

等离子体催化重整CH_(4)/CO_(2)中的等离子体强化表面反应动力学研究

采用实验测量和模拟预测相结合的方法,通过构建详细的机理并开展零维动力学模拟,研究等离子体催化CH_(4)/CO_(2)重整过程中等离子体活性物质对表面反应动力学的强化效应。结果表明:等离子体与催化剂的协同对CH_(4)和CO_(2)的活化转化能力远强于纯等离子体;动力学模型对反应物的消耗和产物的生成具有较好的预测能力;活性自由基与吸附态物质之间的E-R反应具有较高的反应活性,能有效改变并促进表面反应路径,如等离子体强化的E-R反应CH_(3)(s)+O→CH_(3)O(s)的速率比相应的吸附态物质之间的L-H反应CH_(3)(s)+O(s)→CH_(3)O(s)+Ni(s)的速率高4个数量级;等离子体催化CH_(4)/CO_(2)重整过程中的表面反应路径主要以气相物质与表面吸附态物质之间的E-R反应为主。

低温等离子体协同催化处理有机废水进展

当前,寻求高效清洁、经济效益高的有机废水处理方法是人们的研究重点,低温等离子体技术在处理有机废水上表现出巨大潜力。本文介绍了低温等离子体的主要作用机制、几种不同放电方式的低温等离子体技术以及均相催化剂和非均相催化剂与低温等离子体的联用在处理有机废水上的应用,总结了现有有机废水净化工艺研究进展,探究了不同方式的处理过程并对低温等离子体技术未来发展提出建议,以期为有机废水净化提供一些借鉴。

低温等离子体技术简介及在环境催化领域的应用进展

低温等离子体具有反应条件温和、启动快的特点,在环境催化领域有着广阔的应用前景,由于其中存在电子、自由基、中性分子等多种化学物种,催化过程复杂,催化机理仍有待进一步探索明晰。因此,需要更多的基础研究来了解这些机制。本文综述了低温等离子体的基本内容,以及近年来通过建模和实验所了解的低温等离子体在环境催化领域的最新技术及应用进展。

低温等离子体耦合催化降解丙酮的实验研究

低温等离子体(NTP)技术是降解VOCs的有效手段,耦合催化技术结合了NTP技术和催化剂的优势,有利于提升VOCs的去除效率并实现副产物的有效控制。基于NTP技术降解VOCs的已有研究成果,开展耦合催化降解丙酮的实验研究,对去除效率和副产物转化状况进行分析。结果显示,在同等能量密度下,耦合催化技术可以明显提升丙酮的去除效率,能量利用效率与单独等离子体处理相比大幅提高。当气体流速为0.5 L/min时,耦合催化处理丙酮的去除效率可以达到94.1%,同时实现O_(3)的高效分解和利用,大幅降低O_(3)排放,提高CO_(2)的选择性,实现深度氧化,减少二次污染。耦合催化技术在VOCs治理领域展现出良好的应用前景。

低温等离子体改性Mn-CeO_x催化剂强化甲硫醚催化氧化性能的机理

为研究低温等离子改性催化剂的机理,利用介质阻挡放电产生低温等离子体改性Mn–CeO_x催化剂,并研究了不同放电功率和处理时间对催化剂物理结构及化学特性的影响。选取恶臭气体甲硫醚作为污染物对改性后的催化剂进行活性测试。结果发现,经过等离子体改性的催化剂活性提高,改性效果与放电功率和处理时间相关。同时选取催化剂进行XRD、BET、H_2–TPR和XPS表征测试,结果发现,等离子体改性后的催化剂比表面积增加,孔径增大;放电功率和放电时间都会对催化剂的表面物理结构、化学特性活性产生较大影响;表面活性氧以及Mn4+和Ce^(3+)含量增加,Mn和Ce相互作用增强。其中,Mn–Ce–20 W–60 min催化剂比表面积为66.92 m^2/g,孔容为0.172 cm^3/g,远大于未经处理的Mn–Ce催化剂,且具有较高的Mn4+和Ce^(3+)含量,与其他条件处理的催化剂相比,在催化氧化甲硫醚过程中催化活性最高。

低温等离子体-催化联合技术去除甲苯的实验研究

以挥发性有机污染物(volatile organic compounds,VOCs)代表物质甲苯为去除对象,采用低温等离子体-催化联合技术对其降解开展研究.比较了3种催化剂(TiO2、BaTiO3、TiO2+BaTiO3)等离子体反应器及无催化剂(空管)反应器对甲苯降解性能的异同;考察了BaTiO3和TiO2不同质量比下混合催化剂对甲苯的降解效果,确定了2种材料的最佳配比;对比了不同等离子体反应器的能耗;对生成的反应产物进行了测定分析.结果表明:有催化剂反应器对甲苯的降解性能均优于无催化剂反应器;不同类型催化剂反应器对甲苯的降解性能高低依次为:TiO2+BaTiO3—BaTiO3—TiO2;BaTiO3和TiO2质量比为2.375∶1的等离子体反应器对甲苯的去除效果最好,降解率最高达75.2%,且能耗相比其他催化剂最低,20 kV时功率为138.8 W.

低温等离子体-催化耦合降解甲苯的研究及机理探讨

目前对挥发性有机化合物VOCs废气的等离子体联合处理技术的研究已成为国内外研究的热点,但在等离子体联合技术降解VOCs的反应过程中会产生臭氧、NOx及其他卤化物等二次污染物,且对VOCs降解反应过程缺乏较为深入的理论分析及相应的动力学模型研究。为了实现低能耗去除污染物,并使反应具有选择性,本研究采用了自制的复合型催化剂,利用低温等离子体-催化耦合技术对常压下流动态含甲苯的空气进行处理。从降解率、臭氧消解效果、反应器输入能量密度及能量利用率等角度,对降解性能进行评价;在色谱-质谱联用仪和红外光谱仪对降解反应产物分析的基础上,探讨了等离子体-催化耦合降解甲苯废气的机理及反应过程。结果表明,该技术极大地提高了甲苯降解率(接近99%),增加了能量效率(是等离子体单独作用的2.3倍以上),有效地降低了反应副产物及臭氧的产量,显示了广阔的应用前景。

有害废气的低温等离子体催化净化应用研究

对催化氧化燃烧、等离子体净化技术,以及低温等离子体技术与催化氧化燃烧技术联合脱除废气中的有害物质进行了探索和研究。以甲苯为代表物,首先考察了催化氧化催化剂对其的脱除性能以及反应条件的影响;随后采用等离子体技术脱除模拟废气中的甲苯,并对影响其脱除的诸因素如气体流速、进口浓度等进行了考察;最后将低温等离子体与催化氧化燃烧联合脱除模拟废气中的甲苯进行了考察。结果表明,颗粒γ-氧化铝及氧化铝活性纤维均可用作催化燃烧催化剂的担体,CuO、Pd、Pt等用作非贵金属或贵金属活性组分;采用低温等离子体技术,在室温及较高流速下,对模拟废气中的甲苯就有较高的脱除净化能力;低温等离子体与催化氧化燃烧,低温等离子体未脱除的部分,仍可被催化剂进一步脱除或吸附。

低温等离子体技术在催化剂领域的应用

低温等离子体技术在化学生产中的用途越来越广泛 ,它在催化剂领域的应用主要表现在以下几个方面 :超细颗粒催化剂合成 ,催化剂再生 ,催化剂表面处理 ,活性组分沉淀到基体以及低温等离子体系统中添加催化剂。经过低温等离子体制备或处理过的催化剂 ,其催化活性有显著提高。在等离子体反应系统中加入适当的催化剂 ,可以降低等离子体击穿电压 ,减少能量消耗 。

低温等离子体协同纳米催化技术降低柴油机NO_x排放

针对目前国内外开展的利用低温等离子体协同催化(NPAC)技术转化NOx排放的热点科学问题,采用柠檬酸络合法制备了一种La0.8K0.2Mn0.5Co0.5O3(LKMCO)纳米催化剂,协同低温等离子体(non-thermalplasma,NTP)发生器建立了NPAC系统。通过发动机台架试验,研究了NPAC技术转化柴油机NOx排放的影响因素,重点分析了NTP能量密度和排气温度对转化NOx的影响规律。结果表明:在NTP不同放电频率工作下,O2浓度与原机相比明显降低,降幅最高为5.17%;随着能量密度的增加,NO2浓度升高,NO浓度降低。在放电频率为14.0kHz条件下,当能量密度大于80J/L时,NO2和NO浓度开始转化;在温度为280～350℃时,LKCMO催化剂发挥活性,NPAC技术作用下NOx转化效率得以显著提高。

低温等离子体联合光催化技术降解甲苯的实验研究

采用低温等离子体联合光催化技术降解甲苯,从电压、电源频率、甲苯气体流量、初始浓度和Mn2+掺杂量等方面考察其对甲苯降解率的影响,并对比γ-Al2O3、TiO2/-γAl2O3和Mn1.0/TiO2/-γAl2O3(Mn2+摩尔分数为1.0%)3种填料的甲苯降解能量利用效果。结果表明,在相同电压和频率条件下,3种填料的甲苯降解率依次为Mn1.0/TiO2/γ-Al2O3>TiO2/-γAl2O3>γ-Al2O3,Mn1.0/TiO2/-γAl2O3填料的甲苯降解率最高可达98.77%;对于甲苯气体流量和初始浓度的增加,低温等离子体联合光催化技术具有很好的缓冲能力,当气体流量由1.5 L/min提高到3.0 L/min时,Mn1.0/TiO2/γ-Al2O3填料的甲苯降解率仅下降0.97百分点;Mn2+存在最佳掺杂量,Mn1.0/TiO2/-γAl2O3的甲苯降解率优于Mn0.5/TiO2/-γAl2O3(Mn2+摩尔分数为0.5%)和Mn1.5/TiO2/-γAl2O3(Mn2+摩尔分数为1.5%);在能量效率方面,Mn1.0/TiO2/-γAl2O3填料比γ-Al2O3、TiO2/-γAl2O3填料分别提高了99.7%和16.9%。

低温等离子体催化降解甲醛的实验研究

为了消除甲醛对空气的污染,实验研究了低温等离子体与催化相结合的降解技术。气体放电产生的低温等离子体和紫外光为催化剂TiO2光催化作用提供激发能源,TiO2通过X射线衍射图与UV-vis表征,选定合适的TiO2后置负载于放电器的接地极板上。实验表明,在气体放电作用下甲醛降解迅速,降解率随它的初始质量浓度0ρ(CH2O)的变化有一峰值,0ρ(CH2O)过低和过高都不利于甲醛的去除;催化剂对甲醛降解有明显的促进作用,有TiO2薄膜时,甲醛去除率的峰值由73%提高到84%;电场强度是降解效率的主要决定因素,降解效率随着电场强度的增加而上升。

吸附增效/催化-低温等离子体技术降解甲苯废气

为了解决低温等离子技术目前所面临的瓶颈问题——能耗和副产物控制问题,在低温等离子体技术中引入吸附增效/催化技术降解气相流中甲苯废气。实验考察了等离子体反应器内填充不同填料时所对应的电场强度、能量密度、降解率、能量效率、臭氧产率及其他反应副产物等目标参数,结果表明,采用复合型催化剂明显优于单独催化剂作用结果,它极大地提高了甲苯降解率,当复合催化剂存在时,在等离子体反应器中甲苯的最佳降解率达到了98.7%;增加了能量效率,有效地加强了对等离子体反应副产物的控制效果。