低温等离子体净化工业气溶胶的规律与机理研究

本项目以模拟的工业气溶胶有机废气（以VOCs为背景气体）为实验对象，对等离子体大气污染控制化学场中气溶胶的净化规律和原理进行基础科学研究。具体内容包括：针对气体环境处理体系特征，在常压低温等离子体场中研究强化目的性反应的方法；设计介质阻挡脉冲放电"双区"式反应装置，增强传质和放电反应空间，实现活性物种与处理对象的充分接触；通过对等离子体作用的剂量效应实验、气溶胶性质（物理性质）响应实验、脱水与除尘、VOCs降解交互影响实验、产物赋存形态测试、净化动力学研究，系统阐明等离子体净化气溶胶时白色烟带脱除和VOCs降解的规律；并在保证烟带消除的同时，研究有效提高VOCs降解率的方法；采用现代测试技术，考察等离子体状态参数及粒子种类、强度的变化，结合过渡及终产物分析，剖析等离子体全面净化气溶胶的化学反应机理。.本项目为开发高效、无选择性、环境友好的低温等离子体工业气溶胶净化新技术提供理论依据和积累基

在“远程等离子体”原理基础上，以流通管道型等离子体反应器为优化基础，分别设计研制了远程单介质阻挡脉冲放电等离子体反应器及双介质阻挡放电“双区”式等离子体反应器用于工业VOCs废气的治理研究，集降解、除尘、脱水为一体，实现实用化过程中工艺环节的简化，并增强传质和放电反应空间，实现活性物种与处理对象的充分接触，在一定程度上提高了能量效率。利用发射光谱法对反应装置进行放电特性的诊断，在此基础上进一步优化设计参数。. 对工业废气中两类典型VOCs气体（苯系物和烯烃类）的降解规律在单、双介质反应器中分别进行了实验研究，确定各参数的最佳范围，并分析探讨了废气含水量与降解效果的交互影响。实验证明，由于“双区”式等离子体反应器增强了传质和放电反应空间，促进了活性物种与处理对象的充分接触，使得降解效果在无催化剂的条件下可达95%以上。. 利用现代分析技术及臭氧测试，从产物、降解过程中活性粒子种类、强度变化剖析等离子体作用下有机废气净化的微观机制，探索脱水及VOCs降解的反应历程，揭示净化机理。对单、双介质阻挡反应器降解VOCs过程中放电粒子反应动力学及降解动力学分别进行了研究，并建立等离子体放电粒子反应动力学数学模型、一级和多级降解动力学数学模型，利用实验数据进行拟合计算。. 为提高VOCs废气降解能量效率，实验采用等离子体-催化剂相结合的形式进行研究。选用不同催化剂，考察其协同降解效应，筛选最佳催化剂，并通过剖析反应历程及催化剂表征探讨催化剂的协同降解机理。