浅析有机废气的治理

浅析有机废气的治理作者：张晓勇，王振红，ZhangXiaoyong，WangZhenhong作者单位：张晓勇,ZhangXiaoyong(江苏省环境监测中心,江苏,南京,210036)，王振红,WangZhenhong(漳州师范学院,化学与环境科学系,福建,漳州,363000)刊名：环境科学与管理英文刊名：ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENT年，卷(期)：2007，32(11)被引用次数：1次参考文献(6条)1.孙佩石生物化学法净化低浓度甲苯废气应用基础研究的研究报告19962.魏在山生物膜净化有机废气的工业应用研究[学位论文]20003.国家环境保护总局环境影响评价管理司建设项目竣工环境保护验收监测培训教材20044.国家环境保护局空气和废气监测分析方法篇19905.张春菊.叶代启.吴军良先进实用挥发性有机废气吸附与催化净化技术[期刊论文]-能源环境保护2005(04)6.唐运雪有机废气处理技术及前景展望[期刊论文]-湖南有色金属2005(05)相似文献(10条)1.学位论文潘碧云活性半焦吸附有机气体的机理探讨及其应用2008随着我国工业的不断发展，各种工业排放污染物也在快速的增加，有机废气的来源广泛，其中主要包括喷漆、印刷、脱脂、粘合剂、制药、塑料和橡胶加工等行业的废气等。近几十年来，人们逐渐认识到有机废气对环境和人类健康的巨大危害性，因此在环境工程领域对有机废气的治理越来越受到人们的重视。活性炭吸附法是比较广泛采用的净化挥发性有机气体的方法之一，但是它受到成本、再生等因素的制约，国内外很多学者在寻求能够代替活性炭的碳基吸附剂。半焦是煤在较低温度下(600～700℃)热解的产物，其比表面积较活性炭的小，但因其尚未热解完全，内部含有较多的氢和氧，有较丰富的孔隙及表面结构，故化学改性比较容易，而且价格较为低廉。半焦必将成为具有极大市场吸引力的新型吸附剂。本文主要探讨半焦吸附剂对挥发性有机气体的吸附机理。通过比较大同半焦原料和神木半焦原料的吸附性能，借助物性参数测定与结构表征，研究影响活性半焦吸附有机废气的内在因素，选择合适的制备活性半焦的原料；通过不同的活化方法，并对其进行活性评价，考察热处理的温度、表面酸碱性对活性半焦的吸附性能的影响，优化活性半焦的制备方法；通过正交实验，对比不同吸附条件，探讨影响活性半焦吸附性能的因素，为工业应用提供参数参考。研究结果表明：与神木半焦原料相比，大同半焦比表面积和孔容较大，挥发分含量高，灰分含量低，含氧量高于10％，这种特性有利于后续的活化工艺，也有较好的吸附性能，比较适合作制备活性半焦的原料。硝酸活化的作用，一是脱灰；二是使表面发生氧化反应在半焦表面形成含氧基团；三是硝酸活化有利于提高半焦孔容和比表面积，进而提高半焦对挥发性有机气体的吸附能力。高温热处理能使半焦的比表面积增加。HNO3加高温热处理，能改变半焦表面酸碱性，有利于活化半焦对挥发性有机气体的吸附。大同半焦用45％的硝酸溶液于80℃下浸泡4小时后，水洗至pH6左右，在烘箱中110℃下烘干至恒重；在400℃下在氮气流中高温处理2小时。这种方法制备出来的活性半焦对挥发性有机气体的吸附性能较好。正交实验表明，影响影响活性半焦吸附性能的因素顺序是：入口浓度气体流速床层高度。低流量高浓度，有利于提高活性半焦的吸附容量。进口气体温度在40℃左右，吸附效果较好。2.学位论文郭玉芳低温等离子体—催化降解有机废气机理及反应动力学研究2006近年来兴起的低温等离子体催化技术被认为是环境污染物处理领域中很有发展前途的高新技术之一。用该项技术处理有机和异味恶臭废气具有能耗低、投资少、处理效率高、不产生二次污染等显著优点。然而目前国内外关于低温等离子体催化去除VOCs相互作用机制及反应动力学的研究报导甚少：对等离子体作用下的催化剂结构及净化性能尚不清楚，缺乏系统的研究；等离子体反应器的造价相对比较高，污染物进反应器前须经过预处理，要进行工业化应用还存在一些实际问题。本论文阐述了VOCs的来源、危害及国内外常规治理方法，综述了等离子体直接脱除有机废气的国内外研究现状，并从协同作用效果、影响污染物降解率的因素、产物分析和反应动力学等机理性研究方面概括了目前国内外在应用该技术去除挥发性有机污染物方面取得的成果。对介质阻挡放电等离子体的基本特性、电场’强度、电子能量和电子浓度、功率等进行了概述。概括了等离子体中进行的主要反应，提出了低温等离子体去除污染物的基本原理。在此基础上，对低温等离子体一催化降解有机废气的机理及其反应动力学进行了研究。采用线板式介质阻挡放电反应器，结合自制的催化剂，以甲苯作为典型有机废气污染物进行实验，对反应前后的甲苯浓度、反应后生成的CO、CO,2以及O,3等产物进行定量分析，建立碳平衡，确定反应速率；并对催化剂进行表征、分析和研究。根据实验的结果，从理论上分析了低温等离子体场下催化剂的作用机理。主要研究内容和结果如下：1、实验证明，常温常压介质阻挡放电等离子体可以有效地降解甲苯。在等离子体去除甲苯的过程中，氧气必须适量。甲苯去除效率随流量的增大和初始浓度的增加而降低。当气体流量控制在500ml/min，氧含量为5％，甲苯进口浓度低至80mg/m'3时，甲苯去除效率可达80.8％。产物分析的结果表明，当反应中氧气充足时，介质阻挡放电降解甲苯的主要产物为CO和CO,2，副产物仅为O,3。2、不同背景气氛下介质阻挡放电降解甲苯的行为很不相同。氮气中加入氩气在较低的电场强度下便可大大促进甲苯的降解。随着N,2/Ar中Ar含量的增加，甲苯的降解率迅速升高，所需的电场强度却大大降低。当背景气体为氩气，在电场强度仅4.88kv/cm(输入电压仅为4kv)时，甲苯的降解率就可达98.1％。氩气的加入还可使输入到气体的能量密度增加。当氧气足够时(1％)，被去除的甲苯几乎全部被氧化为CO和CO,2，反应副产物只有臭氧。当背景气体为N,2或Ar时，甲苯氧化不完全，还有其他一些不完全降解产物产生，如HCN，CH,4，C,2H,6，C,12.H,26等，但没有臭氧生成。3、含5％O,2的N,2中湿度为O.2％时甲苯的低温等离子体降解效率最高；不管为何种背景气体，水汽的存在均可使得CO,2的选择性提高。水汽加入到等离子体—催化反应器时，水汽将覆盖于催化剂的表面，导致催化反应活性的降低，从而使得甲苯的去除效率降低。4、各种金属氧化物催化剂降解甲苯的催化活性顺序是MnCuFeCo。MnO,2/Al,2O,3/发泡镍催化剂催化剂的CO,2选择性最高，对臭氧的抑制作用也最为明显。在处理流量较大的情况下，Fe、Cu氧化物催化剂生成的CO,2含量也明显比空白载体的大，证明Fe、Cu氧化物催化剂也具有一定的生成CO,2选择性。Fe、Cu、Co三种氧化物催化剂在本实验条件下对臭氧抑制作用不明显。5、对同一条件下重复进行低温等离子体一催化降解甲苯实验，并对在低温等离子环境中反应了一段时间后的催化剂进行了多种表征，与反应前催化剂的表征结果对比。结果发现催化剂在低温等离子体环境反应中，表面的铝酸盐分解成为金属氧化物；反应后催化剂表面的颗粒变小，分散度提高。并有一定的有机物被吸附或沉积在催化剂表面上。这些应该是催化剂促进等离子体降解甲苯的原因所在。6、对等离子体降解甲苯反应中的OH自由基进行探测以及对反应动力学进行了研究，实验得到以下结论：(1)水杨酸浸渍膜捕集一高效液相色谱(HPLC)法可以用来测定等离子体反应中的OH自由基浓度。通过实验确定了等离子体反应中的OH自由基浓度大约为10'12个/cm'3数量级，并且该浓度随着气流中水汽含量的增加而增大。(2)建立了甲苯的低温等离子体分解反应的动力学模型方程，探讨了催化剂、电场强度和反应气氛等对动力学的影响，建立了不同条件下甲苯分解反应速率常数与电场强度的关系式。3.期刊论文依成武.刘洋.马丽.欧红香.金婷玲有机废气的危害及治理技术-安徽农业科学2009,37(1)阐述了有机废气的来源及对人体的危害,介绍了几种常用的处理方法.4.学位论文薄拯滑动弧放电等离子体处理挥发性有机化合物基础研究2008有机废气是一种排放量大、污染面广且对人体和环境都具有严重危害作用的气态污染物。它广泛来源于油漆、涂料、润滑油等化学制品的涂层作业，其主要成分为挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompounds，VOCs)。当前存在的VOCs处理技术还不能在经济性和技术性方面同时满足工业排放有机废气的治理需求。因此，在完善现有工艺的同时，进一步开发出新型处理工艺具有其必要性和市场价值。基于此背景，本文将滑动弧放电低温等离子体技术应用于环境保护和废气治理领域，通过理论和实验研究建立起可指导工业应用的理论体系，通过装置结构改进使之适合工业应用的要求，并通过示范性工程应用对其工业应用前景作技术经济性分析和评估。本文还针对甲烷这种特殊的VOCs，开展了滑动弧放电等离子体辅助甲烷/二氧化碳重整制取合成气的可行性分析工作。论文的第一章是对论文背景及技术关键点相关知识的文献综述。首先，介绍了VOCs的定义、来源、危害和现有处理技术，以及低温等离子体技术的概念、发生方式和在气态污染物治理方面的应用情况。然后，重点介绍了滑动弧放电现象的物理特征、等离子体特性、研究现状，以及和其它低温等离子体发生方式的比较。在此章节中，还包括了对全文系统和框架的介绍。论文的第二章是滑动弧放电等离子体物理特性研究。首先，针对实验台规模交流滑动弧放电反应器进行放电电参数检测、放电电弧移动特性检测，以及气体流场模拟计算。然后，通过实验结果和理论热动力平衡计算结果之间的对比，并结合等离子体区域光谱分析的结果，对滑动弧放电过程非平衡特性刺激化学反应的能力进行了分析。在此章节中，还包括了对本论文所采用的主要分析测试仪器和软件的介绍说明。论文的第三章是滑动弧放电等离子体处理VOCs的初步研究。首先研究了滑动弧放电在降解过程中对VOCs浓度和流量的适应性。然后以正已烷(n-C6H14)为代表性VOCs，研究了放电过程参数，如放电电压、VOCs初始浓度、背景气体成分、背景气体氧气浓度等，对VOCs降解率的影响。基于上述实验结果，初步分析了滑动弧放电降解VOCs的过程和机理。最后，通过分析电极间距以及电极喉部高度对电弧移动特性和VOCs降解性能的影响，对滑动弧放电反应器的结构开展了研究工作。论文的第四章是滑动弧放电等离子体处理VOCs机理研究。首先，以研究背景气体相对湿度和氧气浓度对VOCs降解性能的影响作为切入口，研究了背景气体的氧气浓度和相对湿度对滑动弧放电特性的影响。然后，针对四氯化碳(CCl4)，正已烷(n-C6H14)和甲苯(C7H8)三种不同结构的典型VOCs，通过实验研究，分析了背景相对湿度和氧气浓度对VOCs降解产物和降解率的影响。在上述实验结果的基础上，针对不同VOCs化学结构，分析了高能电子和活性基团对VOCs降解过程所起作用的重要性差异，实现探索滑动弧放电低温等离子体降解VOCs机理的目的，对提高降解过程选择性提供理论指导。论文的第五章对滑动弧放电处理挥发性有机化合物过程中二氧化氮生成和抑制途径进行了研究。在分析滑动弧放电过程二氧化氮的生成机理的基础上，研究了VOCs化学结构、供给电压、反应器结构等参数对二氧化氮生成的影响。最后，探讨了放电过程二氧化氮生成的抑制途径。论文的第六章是滑动弧放电装置结构改进及工业应用设计。首先，通过实验研究和流体数值计算对传统滑动弧放电装置的放大进行了研究和分析。然后，受等离子体区域光谱分析结果的启发，提出了一种改进型滑动弧放电装置，并针对四氯化碳(CCl4)，正已烷(n-C6H14)和甲苯(C7H8)三种典型VOCs的降解性能进行研究和分析。通过和多电极滑动弧放电装置处理效果的对比，对该装置做出技术性和经济性评估。基于此改进思路，提出多电极改进型滑动弧放电装置的设计方案。最后，对改进型滑动弧放电反应器及活