粉煤灰小球协同低温等离子体处理汽车尾气

针对汽车尾气防治,自制了介质阻挡放电催化反应器,并以改性粉煤灰小球为催化剂对汽油机尾气进行处理,研究了脉冲电压、脉冲频率、放电间隙及气体流量qV等对NO、HC和CO去除率η的影响。结果表明:NO、HC和CO的η随脉冲电压、脉冲频率的增加而增加,随qV的增加而减小。当放电间隙G在2.5~3.5 mm变化时,3种污染物的η变化不大;但G增大到4 mm时,污染物η明显下降。当脉冲电压为20 kV、脉冲频率为15 kHz、G=3 mm、qV=0.05 m3/h,并以改性粉煤灰小球为催化剂时,NO、HC和CO的η分别能达到84.6%、87.7%和54.5%,比相同条件下不填充时分别增加了12.6%、7.2%和6.2%。研究表明:改性粉煤灰小球作为催化剂,能显著提高汽油机尾气中污染物的η。研究为等离子体催化技术提供了一种新型催化剂。     

催化剂协同脉冲放电等离子体处理甲硫醚气体的实验研究EI北大核心CSCD

为了探讨催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理恶臭气体的效果,采用V2O5/γ-Al2O3催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理了恶臭气体甲硫醚,并探讨了反应中催化剂与脉冲放电等离子体的协同性及工艺参数对降解反应的影响。实验结果表明:电晕放电具有改变催化剂气-固相吸附平衡、减少吸附容量的作用,处理恶臭气体时可通过添加催化剂吸附-气体浓缩环节来提高降解反应的能量利用率;催化剂与脉冲放电等离子体共同作用比单一脉冲放电等离子具有更高的甲硫醚去除率,同时催化剂的填充通过改变介电性及电场强度使反应获得更大的能量,催化剂颗粒表面发生的强烈放电促进了降解反应的进行;在一定电压范围内,通过提高峰值电压、增加气体停留时间可有效提高甲硫醚去除率;当峰值电压为22 k V、甲硫醚体积分数为315×10-6、体积流量为550 m L/min时,甲硫醚去除率可达84.12%。催化剂协同脉冲放电等离子体能够有效处理恶臭气体甲硫醚。     

催化剂协同脉冲放电等离子体处理甲硫醚气体的实验研究

为了探讨催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理恶臭气体的效果,采用V2O5/γ-Al2O3催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理了恶臭气体甲硫醚,并探讨了反应中催化剂与脉冲放电等离子体的协同性及工艺参数对降解反应的影响。实验结果表明:电晕放电具有改变催化剂气-固相吸附平衡、减少吸附容量的作用,处理恶臭气体时可通过添加催化剂吸附-气体浓缩环节来提高降解反应的能量利用率;催化剂与脉冲放电等离子体共同作用比单一脉冲放电等离子具有更高的甲硫醚去除率,同时催化剂的填充通过改变介电性及电场强度使反应获得更大的能量,催化剂颗粒表面发生的强烈放电促进了降解反应的进行;在一定电压范围内,通过提高峰值电压、增加气体停留时间可有效提高甲硫醚去除率;当峰值电压为22 k V、甲硫醚体积分数为315×10-6、体积流量为550 m L/min时,甲硫醚去除率可达84.12%。催化剂协同脉冲放电等离子体能够有效处理恶臭气体甲硫醚。     

供电方式对介质阻挡放电-催化降解苯的影响

为研究能量注入方式对等离子体降解有机污染物的影响,分别将交流高压和双极性脉冲高压引入介质阻挡放电反应器,结合Mn催化剂对苯进行降解,研究供电方式对放电特性、苯去除率和产物选择性的影响。结果发现,与交流电源相比,脉冲电源供电下能量在极短的时间里注入到反应器内,产生瞬间大功率放电和高能活性粒子,可以实现对苯的高效降解和较高的CO2选择性。此外,相同功率下脉冲介质阻挡放电(DBD)的臭氧质量浓度更多,更有利于与Mn催化剂结合对苯进行降解。在电压为18.8kV的条件下,对苯的去除率最高可达98%,CO2转化率可达77%。     

等离子体下分子氧和丙烯选择性氧化反应

为了研究氧等离子体对丙烯的活化和氧化作用,在室温和大气压下,以分子氧为氧化剂,采用介质阻挡放电方法进行了直接气相氧化丙烯生成环氧丙烷、丙醛等C3氧化产物反应的研究。实验考察了丙烯/氧气比值、介质阻挡放电频率及介质阻挡放电电压对丙烯/氧气转化反应的影响。结果表明:用介质阻挡放电法可转化丙烯和氧气选择性氧化生成环氧丙烷、丙醛、丙烯醛和丙酮等C3氧化产物,适当调节各相关参数可提高C3氧化产物的总收率。在介质阻挡放电电压为17.2kV、总反应气流速为160.8mL/min、介质阻挡放电频率为1.38kHz、φ(C3H6)/φ(O2)=1:200的条件下,得到了丙烯转化率、C3类氧化产物的总选择性及总收率分别为3.9%,63.6%和2.5%的结论。     

等离子体辅助催化还原NO_x系统的优化

为研究等离子体辅助催化系统的优化,以NO/NO2/C2H4/O2/N2为模拟反应气体系,介质阻挡放电(DBD)反应器为等离子体反应器,Ag/γ-Al2O3为催化剂,实验考察了DBD反应器内填充石英介质小球对等离子体辅助催化系统的NOx脱除效率影响。结果表明:DBD反应器内填充石英介质小球,有利于DBD反应器在较低的放电能量密度下产生更多低温催化活性高的含氮有机物,促使等离子体辅助催化系统在较低的催化温度250°C时获得>80%的NOx脱除效率。     

不同介质条件下大气压脉冲放电特性的数值仿真研究

大气压脉冲介质阻挡放电由于其独特的放电特性引起了人们极大的关注。为了深入理解外加放电参数对脉冲放电特性的影响,通过理论分析与数值模拟的方法,基于大气压等离子体的一维流体描述,定性研究了在给定电压波形的情况下介质类型、介质厚度、气体间隙、放电频率对大气压脉冲介质阻挡放电特性的影响,并与相关的实验结果进行了对比。仿真结果表明:在其他参数不变的情况下,随着介电常数的增加,放电电流与最大气体电压均变大,同时输入能量增加并可以输送更多的电荷;随着介质厚度的增加,放电电流幅值降低,同时脉宽变窄,输运的电荷量降低;随着气隙距离的增大,放电电流密度逐渐下降,击穿时刻出现延迟;随着频率的增加,放电电流降低,同时需要输入能量增加。本文的研究将对大气压脉冲放电应用中放电参数的选择提供一定的理论依据。     

高压纳秒脉冲下介质阻挡放电的仿真研究

为研究ns脉冲高电压条件下介质阻挡放电的特性,在实验测量正极性ns脉冲介质阻挡放电电压、放电电流的基础上,根据脉冲介质阻挡放电等效电路对空气间隙上的气隙电压、放电电流及功率等参数进行了计算。计算结果表明,气隙电压、电流均为双极性脉冲且放电瞬时功率呈现双峰,分析认为此双极性脉冲是由介质层累积电荷所致;阻挡介质材料、厚度和施加电压频率不同,正极性ns脉冲介质阻挡放电结果也不同;施加电压类型对介质阻挡放电影响很大,相比交流、单极性μs脉冲和单极性亚μs脉冲的介质阻挡放电,正极性ns脉冲介质阻挡放电的放电电流大很多。     

介质球填充对介质阻挡放电装置性能的影响

低温等离子体催化是一种新型的污染物处理技术,将高介电常数的球形催化剂置于介质阻挡放电(DBD)装置放电气隙内,是低温等离子体-催化剂系统的常见类型。为了探讨介质球填充对介质阻挡放电装置工作性能的影响,进行了基于电压-电荷李萨如图形原理的试验研究,结果表明,采用介质球填充介质阻挡放电装置的放电区域,可有效降低起始放电电压,增加放电功率,导致上述试验结果的原因,在于介质球填充介质阻挡放电装置后,介质阻挡放电装置的气隙区域会产生场强增强现象。     

等离子体作用下甲烷和氮氧化物活化转化研究

比较了不同的放电方式,即单纯脉冲火花放电、脉冲流光放电(针-板式、线-筒式)、介质阻挡放电(正脉冲、交流)对NO和CH4的活化转化能力。其中脉冲火花放电和针-板式脉冲流光放电对CH4的活化能力较强,CH4的最大转化率分别为100%和36%,但是在N2+O2体系中NOx的合成加剧。如在针-板式脉冲流光放电中,在O2体积分数为9.8%时,NO的体积分数为449μL/L。线-筒式脉冲流光放电中,即使在输入功率为14.4W时,CH4的最大转化率小于3%,而NO的最大转化率为25%。正脉冲介质阻挡放电中,在21.6kV、输入功率6.4W时,NO和CH4的转化率分别为31%和4.4%,在交流介质阻挡放电中,在低温下有利于NO的转化,在100℃、输入功率为6W时,NO转化率为34.5%,但是对CH4的活化能力较弱。