【摘要】： 有機(jī)廢氣是一種排放量大、污染面廣且對(duì)人體和環(huán)境都具有嚴(yán)重危害作用的氣態(tài)污染物。它廣泛來(lái)源于油漆、涂料、潤(rùn)滑油等化學(xué)制品的涂層作業(yè),其主要成分為揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)。當(dāng)前存在的VOCs處理技術(shù)還不能在經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性方面同時(shí)滿足工業(yè)排放有機(jī)廢氣的治理需求。因此,在完善現(xiàn)有工藝的同時(shí),進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出新型處理工藝具有其必要性和市場(chǎng)價(jià)值。基于此背景,本文將滑動(dòng)弧放電低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和廢氣治理領(lǐng)域,通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)研究建立起可指導(dǎo)工業(yè)應(yīng)用的理論體系,通過(guò)裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)使之適合工業(yè)應(yīng)用的要求,并通過(guò)示范性工程應(yīng)用對(duì)其工業(yè)應(yīng)用前景作技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析和評(píng)估。本文還針對(duì)甲烷這種特殊的VOCs,開(kāi)展了滑動(dòng)弧放電等離子體輔助甲烷/二氧化碳重整制取合成氣的可行性分析工作。 論文的第一章是對(duì)論文背景及技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)相關(guān)知識(shí)的文獻(xiàn)綜述。首先,介紹了VOCs的定義、來(lái)源、危害和現(xiàn)有處理技術(shù),以及低溫等離子體技術(shù)的概念、發(fā)生方式和在氣態(tài)污染物治理方面的應(yīng)用情況。然后,重點(diǎn)介紹了滑動(dòng)弧放電現(xiàn)象的物理特征、等離子體特性、研究現(xiàn)狀,以及和其它低溫等離子體發(fā)生方式的比較。在此章節(jié)中,還包括了對(duì)全文系統(tǒng)和框架的介紹。 論文的第二章是滑動(dòng)弧放電等離子體物理特性研究。首先,針對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)規(guī)模交流滑動(dòng)弧放電反應(yīng)器進(jìn)行放電電參數(shù)檢測(cè)、放電電弧移動(dòng)特性檢測(cè),以及氣體流場(chǎng)模擬計(jì)算。然后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論熱動(dòng)力平衡計(jì)算結(jié)果之間的對(duì)比,并結(jié)合等離子體區(qū)域光譜分析的結(jié)果,對(duì)滑動(dòng)弧放電過(guò)程非平衡特性刺激化學(xué)反應(yīng)的能力進(jìn)行了分析。在此章節(jié)中,還包括了對(duì)本論文所采用的主要分析測(cè)試儀器和軟件的介紹說(shuō)明。 論文的第三章是滑動(dòng)弧放電等離子體處理VOCs的初步研究。首先研究了滑動(dòng)弧放電在降解過(guò)程中對(duì)VOCs濃度和流量的適應(yīng)性。然后以正已烷(n-C_6H_(14))為代表性VOCs,研究了放電過(guò)程參數(shù),如放電電壓、VOCs初始濃度、背景氣體成分、背景氣體氧氣濃度等,對(duì)VOCs降解率的影響。基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,初步分析了滑動(dòng)弧放電降解VOCs的過(guò)程和機(jī)理。最后,通過(guò)分析電極間距以及電極喉部高度對(duì)電弧移動(dòng)特性和VOCs降解性能的影響,對(duì)滑動(dòng)弧放電反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)開(kāi)展了研究工作。 論文的第四章是滑動(dòng)弧放電等離子體處理VOCs機(jī)理研究。首先,以研究背景氣體相對(duì)濕度和氧氣濃度對(duì)VOCs降解性能的影響作為切入口,研究了背景氣體的氧氣濃度和相對(duì)濕度對(duì)滑動(dòng)弧放電特性的影響。然后,針對(duì)四氯化碳(CCl_4),正已烷(n-C_6H_(14))和甲苯(C_7H_8)三種不同結(jié)構(gòu)的典型VOCs,通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究,分析了背景相對(duì)濕度和氧氣濃度對(duì)VOCs降解產(chǎn)物和降解率的影響。在上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,針對(duì)不同VOCs化學(xué)結(jié)構(gòu),分析了高能電子和活性基團(tuán)對(duì)VOCs降解過(guò)程所起作用的重要性差異,實(shí)現(xiàn)探索滑動(dòng)弧放電低溫等離子體降解VOCs機(jī)理的目的,對(duì)提高降解過(guò)程選擇性提供理論指導(dǎo)。 論文的第五章對(duì)滑動(dòng)弧放電處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物過(guò)程中二氧化氮生成和抑制途徑進(jìn)行了研究.在分析滑動(dòng)弧放電過(guò)程二氧化氮的生成機(jī)理的基礎(chǔ)上,研究了VOCs化學(xué)結(jié)構(gòu)、供給電壓、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)等參數(shù)對(duì)二氧化氮生成的影響。最后,探討了放電過(guò)程二氧化氮生成的抑制途徑。 論文的第六章是滑動(dòng)弧放電裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)及工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)。首先,通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和流體數(shù)值計(jì)算對(duì)傳統(tǒng)滑動(dòng)弧放電裝置的放大進(jìn)行了研究和分析。然后,受等離子體區(qū)域光譜分析結(jié)果的啟發(fā),提出了一種改進(jìn)型滑動(dòng)弧放電裝置,并針對(duì)四氯化碳(CCl_4),正已烷(n-C_6H_(14))和甲苯(C_7H_8)三種典型VOCs的降解性能進(jìn)行研究和分析。通過(guò)和多電極滑動(dòng)弧放電裝置處理效果的對(duì)比,對(duì)該裝置做出技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。基于此改進(jìn)思路,提出多電極改進(jìn)型滑動(dòng)弧放電裝置的設(shè)計(jì)方案。最后,對(duì)改進(jìn)型滑動(dòng)弧放電反應(yīng)器及活性炭吸附-滑動(dòng)弧聯(lián)合技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。 論文的第七章是滑動(dòng)弧放電甲烷/二氧化碳重整(Dry Methane Reforming,DMR)制取合成氣的可行性分析。本章主要研究了甲烷/二氧化碳摩爾比對(duì)DMR過(guò)程的影響,考察對(duì)象包括反應(yīng)物(甲烷和二氧化碳)轉(zhuǎn)化率、合成氣成分、主要放電產(chǎn)物的生成率和選擇率、反應(yīng)物單位轉(zhuǎn)化量能耗和生成物單位生成量能耗等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論熱平衡計(jì)算結(jié)果的比較,對(duì)滑動(dòng)弧放電刺激DMR過(guò)程中的低溫等離子體作用進(jìn)行驗(yàn)證和分析。最后,通過(guò)和傳統(tǒng)DMR過(guò)程以及其他等離子體放電DMR過(guò)程的比較,對(duì)滑動(dòng)弧放電DMR過(guò)程作經(jīng)濟(jì)性評(píng)估,并分析其進(jìn)一步應(yīng)用的潛力。 論文的第八章是全文總結(jié)及工作展望。主要包括對(duì)全文結(jié)論的總結(jié)歸納,論文創(chuàng)新點(diǎn)的提煉,以及對(duì)未來(lái)需要進(jìn)一步加強(qiáng)或開(kāi)展的研究工作的展望。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：B
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：X701
【圖文】：

人學(xué)博上學(xué)位論文排放量中占據(jù)很大的比例，并且已經(jīng)逐漸成為VOCs最重要的室外排放印刷、噴漆、制漆、印染等工藝的表面涂層作業(yè)過(guò)程中，由于油墨、涂料劑和稀料等溶劑中含有大量的苯、甲苯、乙酸乙醋、二甲苯、丁酮等一系成分，因此在涂層工藝中這些溶劑將轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅康膙OCs廢氣排出。以紡行業(yè)普遍采用的定型機(jī)為例:定型機(jī)是印染行業(yè)整理加工設(shè)備，利用高溫中所添加的加工助劑(如柔軟劑、平滑劑、手感調(diào)整劑等)與纖維形成交印染、印花生產(chǎn)過(guò)程中使用的染料、柔軟劑、固色劑等助劑在烘干、定型由于溫度升高而部分揮發(fā)產(chǎn)生廢氣，其主要成分是樹(shù)脂有機(jī)揮發(fā)組分(甲漿丙烯酸、印染助劑、氨、醋酸、染料分解產(chǎn)物(如取代苯系物)等v

1.4.2滑動(dòng)弧放電物理特性A.Fridrnan〔’25，’291和0.Mutaf-Yardimcil’“7]等人提出，滑動(dòng)弧放電過(guò)程主要經(jīng)歷三個(gè)階段:氣體擊穿階段，平衡階段和非平衡階段(如圖1.3所示11271)。這個(gè)觀點(diǎn)被普遍認(rèn)可〔’25一‘32]。另外，介于平衡階段和非平衡階段兩者之間的快速轉(zhuǎn)變階段 (FastEquilibriumtoNon一 equilibriumtransition，F(xiàn)即ETRe)也被A.Fri如an[’2，]，A.ezemiehowshl，”]和M.Pospisil[，’2]等人著重研究。eAS!NPUT圖1.3滑動(dòng)弧放電階段[l27]Fig· IJEvoluationofglidingaregasdiseh雌e[127](1)擊穿階段滑動(dòng)弧變化過(guò)程起始于氣體被擊穿。電極兩邊的高壓提供了足夠的電場(chǎng)強(qiáng)度以擊穿空氣，然后在電弧之間的最小距離處形成放電。通過(guò)電極密度的動(dòng)力方程可計(jì)算出電弧形成時(shí)間。A.Fridman在總電流I=IA條件下得到的氣體擊穿時(shí)間約等于1微秒1125

【引證文獻(xiàn)】

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1 黎新月;;揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理技術(shù)分析及前景展望[J];資源節(jié)約與環(huán)保;2016年11期

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3 張明;陳金海;衛(wèi)俊杰;張浩;吳昂鍵;薄拯;李曉東;;旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)弧促進(jìn)甲烷干重整制取合成氣[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2014年04期

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2 張浩;協(xié)同驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)弧溫等離子體重整甲烷/甲醇制氫基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2016年

3 余量;滑動(dòng)弧放電等離子體降解芳香烴類有機(jī)污染物的基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2011年

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4 楊越;等離子體改性微米氧化鋁摻雜樹(shù)脂的絕緣及力學(xué)性能研究[D];西安理工大學(xué);2017年

5 邵朱夏;氣液兩相滑動(dòng)弧放電處理火電廠含硫廢氣的研究[D];西安理工大學(xué);2017年

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7 郭書(shū)清;低溫等離子體協(xié)同催化技術(shù)降解甲苯實(shí)驗(yàn)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2017年

8 張青;重復(fù)脈沖氣液兩相滑動(dòng)弧放電特性研究[D];西安理工大學(xué);2016年

9 李昊霖;輝光放電等離子體處理高鹽度有機(jī)廢水的研究[D];貴州大學(xué);2016年

10 李洋;強(qiáng)電離放電降解飲用水中突發(fā)性氮雜環(huán)化合污染物研究[D];江蘇大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2725695