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內容簡介

目前，我國的工業(yè)正在高速發(fā)展的時期，VOCs的使用量與日俱增。現在我國對VOCs排放量并沒有官方的統計，估計我國VOCs的年排放量2000萬t左右。其排放控制的處理設備將是一個巨大市場。如若我國不掌握有效的污染控制新技術，要么這個巨大的市場將拱手讓給外國公司，要么我國的大氣環(huán)境中VOCs的污染將持續(xù)的惡劣下去。而低溫等離子體法處理VOCs的技術，能夠有效彌補傳統技術所具有的缺陷。因此，本書將針對該技術在工業(yè)源VOCs治理方面展開討論，并希望其能夠早日實現市場化發(fā)展。

目　　錄

第一章 緒論... 6

1.1 揮發(fā)性有機物（VOCs）的概念、來源及危害... 6

1.1.1 VOCs概念... 6

1.1.2 VOCs工業(yè)來源... 7

1.1.3 VOCs危害... 8

1.2 我國VOCs污染現狀及對策... 9

1.3 VOCs治理技術... 10

1.3.1 吸附法... 10

1.3.2 吸收法... 11

1.3.3 冷凝法... 12

1.3.4 膜分離法... 12

1.3.5 燃燒法... 12

1.3.6 生物法... 14

1.3.7 光催化法... 16

1.3.8 低溫等離子體法... 17

1.3.9 幾種VOCs處理方法的性能比較... 17

1.4 結語... 19

參考文獻... 19

第二章 低溫等離子體... 21

2.1 等離子體概念... 21

2.2 等離子體的分類... 21

2.2.1 按存在分類... 21

2.2.2 按電離度分類... 21

2.2.3 按粒子密度分類... 21

2.2.4 按熱力學平衡分類... 21

2.3 等離子體特征... 21

2.3.1 等離子體整體特性... 21

2.3.2 等離子體準電中性... 21

2.3.3 等離子體鞘層... 21

2.3.4 等離子體擴散過程... 21

2.3.5 等離子體輻射... 21

2.4 等離子體特征參數與判據... 21

2.4.1 等離子體密度和電離度... 21

2.4.2 等離子體溫度... 21

2.4.3 沙哈方程... 21

2.4.4 德拜屏蔽與德拜長度... 22

2.4.5 等離子體頻率... 22

2.4.6 等離子體導電性和介電性... 22

2.4.7 等離子體判據... 22

第三章 等離子體產生方式... 23

3.1 電子束照射... 23

3.2 介質阻擋放電... 23

3.3 沿面放電... 23

3.4 電暈放電... 23

3.5 輝光放電... 23

3.6 弧光放電... 23

3.7 微波放電... 23

第四章 氣相等離子體光譜特性... 24

4.1 電暈放電光譜特性... 24

4.1.1 流光放電... 24

4.1.2 輝光放電... 24

4.2 火花放電光譜特性... 24

4.3 電弧放電光譜特性... 24

4.3.1 紫外光強度... 24

4.3.2 紫外光能量... 24

第五章 等離子體技術處理VOCs的機理... 25

5.1 電暈放電... 25

5.1.1 正電暈... 26

5.1.2 負電暈... 27

5.1.3 交變電場電暈放電... 29

5.1.4 電暈放電起暈電場的計算... 30

5.2 流注理論... 30

5.2.1 空間電荷對電場的畸變... 30

5.2.2 正流注的形成... 32

5.2.3 負流注的形成... 33

5.3 介質阻擋放電... 33

5.3.1 介質阻擋放電的發(fā)生過程... 34

5.3.2 介質阻擋放電的能量和電場的計算... 36

5.5 電子、離子、自由基和臭氧的形成... 36

5.5.1 放電等離子體的重要基元反應過程... 36

5.5.2 電子所得的能量和羥基與臭氧的形成... 37

5.6 VOCs分子降解過程... 40

5.7 結語... 43

參考文獻... 43

第六章 低溫等離子體物理及反應器類型... 45

第七章 低溫等離子體反應系統優(yōu)化... 46

7.1 實驗裝置... 46

7.2 等離子體反應器... 46

7.3 實驗電源及電路... 48

7.4 反應器結構研究... 51

7.4.1 反應器直徑對降解率的影響... 51

7.4.2 放電極直徑對降解率的影響... 51

7.4.3 放電極材料對降解率的影響... 54

5.4.4 反應器材質對降解率的影響... 55

7.4.5 反應區(qū)長度對降解率的影響... 57

7.5 高頻電源下的反應器發(fā)熱研究... 58

7.5.1 研究方法... 59

7.5.2 實驗結果... 60

7.5.3 實驗現象分析... 62

7.5.4 模型建立... 62

7.6 電源比較實驗研究... 64

7.6.1 直流與交流電的比較實驗... 64

7.6.2 交流電源電氣參數對降解率的影響... 66

7.7 結語... 72

參考文獻... 73

第八章 低溫等離子體技術工況參數的研究... 75

8.1 反應器空塔實驗... 75

8.1.1 電壓對降解效果的影響... 75

8.1.2 入口濃度對去除效果的影響... 76

8.1.3 氣體流速對去除效果的影響... 77

8.1.4 功率對去除效果的影響... 77

8.2 反應器內有填料的相關實驗... 79

8.2.1 電場強度對降解率的影響... 79

8.2.2 氣體流速對降解率的影響... 80

8.2.3 入口濃度對降解率的影響... 81

8.2.4 填料對降解率的影響... 82

8.3 工況參數與臭氧濃度關系... 84

8.3.1 電場強度對臭氧濃度的影響... 84

8.3.2 氣體流速對臭氧濃度的影響... 85

8.3.3 入口濃度對臭氧濃度的影響... 85

8.3.4 填料對臭氧濃度的影響... 86

8.4 填料對氣體放電性能的影響... 87

8.4.1 填料對氣體放電強度的影響... 87

8.4.2 填料與能量分配之間的關系... 89

8.5 結語... 90

參考文獻... 91

第九章 低溫等離子體協同技術研究... 93

9.1 低溫等離子體協同技術研究現狀與分析... 93

9.1.1 等離子體-吸附劑聯合技術... 93

9.1.2 等離子體-催化劑聯合技術... 94

9.1.3 等離子體-鐵電性物質聯合技術... 95

9.1.4 聯合裝置... 96

9.1.5 機理研究... 96

9.1.6 國內外研究現狀分析... 97

9.2 協同效應下降解效果的評價標準... 97

9.3 吸附增效等離子體降解實驗... 99

9.3.1 吸/脫附降解實驗... 99

9.3.2 吸附增效機理研究... 101

9.4 催化協同等離子體降解實驗... 106

9.4.1 納米TiO2/γ-Al2O3催化協同等離子體降解實驗... 106

9.4.2 MnO2/γ- Al2O3催化協同等離子體降解實驗... 115

9.4.3 納米TiO2/γ-Al2O3與MnO2/γ-Al2O3催化劑對比試驗... 120

9.5 鐵電體協同等離子體降解實驗... 122

9.5.1 典型鐵電體協同等離子體降解實驗... 122

9.5.2 改性鐵電體協同等離子體降解實驗... 132

9.6 吸附-鐵電體-納米催化協同降解實驗... 138

9.6.1 復合催化劑對降解率的影響... 138

9.6.2 復合催化劑對臭氧濃度的影響... 139

9.6.3 復合催化劑對等離子體能量效率的影響... 139

9.7 結語... 140

參考文獻... 141

第十章 反應機理和反應動力學分析... 147

10.1 檢測分析方法... 147

10.1.1 凈化尾氣監(jiān)測方法... 147

10.1.2 產物臭氧測定方法... 147

10.1.3 表面結焦產物測定方法... 148

10.2 反應產物分析... 148

10.2.1 色譜檢測結果分析... 148

10.2.2 質譜檢測結果分析... 149

10.2.3 尾氣的紅外吸收圖譜分析... 150

10.3 結焦產物分析... 151

10.4 反應機理分析... 153

10.5 等離子體反應動力學分析... 158

10.5.1 高能電子撞擊反應速率常數... 158

10.5.2 吸附/脫附反應速率... 160

10.6 結語... 161

參考文獻... 162

第十一章 低溫等離子體技術的其他應用... 163

11.1 污水處理廠低溫等離子體除臭技術... 163

11.1.1 實驗裝置... 163

11.1.2 實驗方法及評價指標... 164

11.1.3 低溫等離子體除臭機理... 165

11.1.4 電場強度E與惡臭氣體凈化效率η之間的關系... 166

11.1.5 等離子體反應過程的放電參量研究... 167

11.1.6 功率P與惡臭氣體凈化效率η之間的關系... 169

11.1.7 結語... 170

11.2卷煙廠低溫等離子體除臭技術... 171

11.2.1 實驗系統及條件... 171

11.2.2 凈化原理... 172

11.2.3低溫等離子體技術除臭效率測定[23] 173

11.2.4 氣體流量變化對異味氣體處理效率的影響... 174

11.2.5 等離子體設備電源功率變化對異味氣體處理效率的影響... 174

11.2.6 結語... 175

11.3 等離子體技術脫附再生活性炭纖維... 175

11.3.1 實驗材料和方法... 176

11.3.2 頻率f與脫附率η和損失率ζ的關系... 177

11.3.3 電場強度E與脫附率η和損失率ζ的關系... 177

11.3.4 功率P與脫附率η和損失率ζ的關系... 178

11.3.5 脫附時間t與脫附率η和損失率ζ的關系... 178

11.3.6 機理分析... 179

11.3.7 結語... 180

參考文獻