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目前，我國(guó)的工業(yè)正在高速發(fā)展的時(shí)期，VOCs的使用量與日俱增。現(xiàn)在我國(guó)對(duì)VOCs排放量并沒(méi)有官方的統(tǒng)計(jì)，估計(jì)我國(guó)VOCs的年排放量2000萬(wàn)t左右。其排放控制的處理設(shè)備將是一個(gè)巨大市場(chǎng)。如若我國(guó)不掌握有效的污染控制新技術(shù)，要么這個(gè)巨大的市場(chǎng)將拱手讓給外國(guó)公司，要么我國(guó)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(shù)，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)所具有的缺陷。因此，本書將針對(duì)該技術(shù)在工業(yè)源VOCs治理方面展開(kāi)討論，并希望其能夠早日實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化發(fā)展。
目 錄
第一章 緒論... 6
1.1 揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的概念、來(lái)源及危害... 6
1.1.1 VOCs概念... 6
1.1.2 VOCs工業(yè)來(lái)源... 7
1.1.3 VOCs危害... 8
1.2 我國(guó)VOCs污染現(xiàn)狀及對(duì)策... 9
1.3 VOCs治理技術(shù)... 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(jié)語(yǔ)... 19
參考文獻(xiàn)... 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(xué)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(zhǔn)電中性... 21
2.3.3 等離子體鞘層... 21
2.3.4 等離子體擴(kuò)散過(guò)程... 21
2.3.5 等離子體輻射... 21
2.4 等離子體特征參數(shù)與判據(jù)... 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(zhǎng)度... 22
2.4.5 等離子體頻率... 22
2.4.6 等離子體導(dǎo)電性和介電性... 22
2.4.7 等離子體判據(jù)... 22
第三章 等離子體產(chǎn)生方式... 23
3.1 電子束照射... 23
3.2 介質(zhì)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(qiáng)度... 24
4.3.2 紫外光能量... 24
第五章 等離子體技術(shù)處理VOCs的機(jī)理... 25
5.1 電暈放電... 25
5.1.1 正電暈... 26
5.1.2 負(fù)電暈... 27
5.1.3 交變電場(chǎng)電暈放電... 29
5.1.4 電暈放電起暈電場(chǎng)的計(jì)算... 30
5.2 流注理論... 30
5.2.1 空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變... 30
5.2.2 正流注的形成... 32
5.2.3 負(fù)流注的形成... 33
5.3 介質(zhì)阻擋放電... 33
5.3.1 介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生過(guò)程... 34
5.3.2 介質(zhì)阻擋放電的能量和電場(chǎng)的計(jì)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(yīng)過(guò)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(guò)程... 40
5.7 結(jié)語(yǔ)... 43
參考文獻(xiàn)... 43
第六章 低溫等離子體物理及反應(yīng)器類型... 45
第七章 低溫等離子體反應(yīng)系統(tǒng)優(yōu)化... 46
7.1 實(shí)驗(yàn)裝置... 46
7.2 等離子體反應(yīng)器... 46
7.3 實(shí)驗(yàn)電源及電路... 48
7.4 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)研究... 51
7.4.1 反應(yīng)器直徑對(duì)降解率的影響... 51
7.4.2 放電極直徑對(duì)降解率的影響... 51
7.4.3 放電極材料對(duì)降解率的影響... 54
5.4.4 反應(yīng)器材質(zhì)對(duì)降解率的影響... 55
7.4.5 反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)度對(duì)降解率的影響... 57
7.5 高頻電源下的反應(yīng)器發(fā)熱研究... 58
7.5.1 研究方法... 59
7.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果... 60
7.5.3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析... 62
7.5.4 模型建立... 62
7.6 電源比較實(shí)驗(yàn)研究... 64
7.6.1 直流與交流電的比較實(shí)驗(yàn)... 64
7.6.2 交流電源電氣參數(shù)對(duì)降解率的影響... 66
7.7 結(jié)語(yǔ)... 72
參考文獻(xiàn)... 73
第八章 低溫等離子體技術(shù)工況參數(shù)的研究... 75
8.1 反應(yīng)器空塔實(shí)驗(yàn)... 75
8.1.1 電壓對(duì)降解效果的影響... 75
8.1.2 入口濃度對(duì)去除效果的影響... 76
8.1.3 氣體流速對(duì)去除效果的影響... 77
8.1.4 功率對(duì)去除效果的影響... 77
8.2 反應(yīng)器內(nèi)有填料的相關(guān)實(shí)驗(yàn)... 79
8.2.1 電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)降解率的影響... 79
8.2.2 氣體流速對(duì)降解率的影響... 80
8.2.3 入口濃度對(duì)降解率的影響... 81
8.2.4 填料對(duì)降解率的影響... 82
8.3 工況參數(shù)與臭氧濃度關(guān)系... 84
8.3.1 電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)臭氧濃度的影響... 84
8.3.2 氣體流速對(duì)臭氧濃度的影響... 85
8.3.3 入口濃度對(duì)臭氧濃度的影響... 85
8.3.4 填料對(duì)臭氧濃度的影響... 86
8.4 填料對(duì)氣體放電性能的影響... 87
8.4.1 填料對(duì)氣體放電強(qiáng)度的影響... 87
8.4.2 填料與能量分配之間的關(guān)系... 89
8.5 結(jié)語(yǔ)... 90
參考文獻(xiàn)... 91
第九章 低溫等離子體協(xié)同技術(shù)研究... 93
9.1 低溫等離子體協(xié)同技術(shù)研究現(xiàn)狀與分析... 93
9.1.1 等離子體-吸附劑聯(lián)合技術(shù)... 93
9.1.2 等離子體-催化劑聯(lián)合技術(shù)... 94
9.1.3 等離子體-鐵電性物質(zhì)聯(lián)合技術(shù)... 95
9.1.4 聯(lián)合裝置... 96
9.1.5 機(jī)理研究... 96
9.1.6 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析... 97
9.2 協(xié)同效應(yīng)下降解效果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)... 97
9.3 吸附增效等離子體降解實(shí)驗(yàn)... 99
9.3.1 吸/脫附降解實(shí)驗(yàn)... 99
9.3.2 吸附增效機(jī)理研究... 101
9.4 催化協(xié)同等離子體降解實(shí)驗(yàn)... 106
9.4.1 納米TiO2/γ-Al2O3催化協(xié)同等離子體降解實(shí)驗(yàn)... 106
9.4.2 MnO2/γ- Al2O3催化協(xié)同等離子體降解實(shí)驗(yàn)... 115
9.4.3 納米TiO2/γ-Al2O3與MnO2/γ-Al2O3催化劑對(duì)比試驗(yàn)... 120
9.5 鐵電體協(xié)同等離子體降解實(shí)驗(yàn)... 122
9.5.1 典型鐵電體協(xié)同等離子體降解實(shí)驗(yàn)... 122
9.5.2 改性鐵電體協(xié)同等離子體降解實(shí)驗(yàn)... 132
9.6 吸附-鐵電體-納米催化協(xié)同降解實(shí)驗(yàn)... 138
9.6.1 復(fù)合催化劑對(duì)降解率的影響... 138
9.6.2 復(fù)合催化劑對(duì)臭氧濃度的影響... 139
9.6.3 復(fù)合催化劑對(duì)等離子體能量效率的影響... 139
9.7 結(jié)語(yǔ)... 140
參考文獻(xiàn)... 141
第十章 反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析... 147
10.1 檢測(cè)分析方法... 147
10.1.1 凈化尾氣監(jiān)測(cè)方法... 147
10.1.2 產(chǎn)物臭氧測(cè)定方法... 147
10.1.3 表面結(jié)焦產(chǎn)物測(cè)定方法... 148
10.2 反應(yīng)產(chǎn)物分析... 148
10.2.1 色譜檢測(cè)結(jié)果分析... 148
10.2.2 質(zhì)譜檢測(cè)結(jié)果分析... 149
10.2.3 尾氣的紅外吸收?qǐng)D譜分析... 150
10.3 結(jié)焦產(chǎn)物分析... 151
10.4 反應(yīng)機(jī)理分析... 153
10.5 等離子體反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析... 158
10.5.1 高能電子撞擊反應(yīng)速率常數(shù)... 158
10.5.2 吸附/脫附反應(yīng)速率... 160
10.6 結(jié)語(yǔ)... 161
參考文獻(xiàn)... 162
第十一章 低溫等離子體技術(shù)的其他應(yīng)用... 163
11.1 污水處理廠低溫等離子體除臭技術(shù)... 163
11.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置... 163
11.1.2 實(shí)驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)... 164
11.1.3 低溫等離子體除臭機(jī)理... 165
11.1.4 電場(chǎng)強(qiáng)度E與惡臭氣體凈化效率η之間的關(guān)系... 166
11.1.5 等離子體反應(yīng)過(guò)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(guān)系... 169
11.1.7 結(jié)語(yǔ)... 170
11.2卷煙廠低溫等離子體除臭技術(shù)... 171
11.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及條件... 171
11.2.2 凈化原理... 172
11.2.3低溫等離子體技術(shù)除臭效率測(cè)定[23] 173
11.2.4 氣體流量變化對(duì)異味氣體處理效率的影響... 174
11.2.5 等離子體設(shè)備電源功率變化對(duì)異味氣體處理效率的影響... 174
11.2.6 結(jié)語(yǔ)... 175
11.3 等離子體技術(shù)脫附再生活性炭纖維... 175
11.3.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法... 176
11.3.2 頻率f與脫附率η和損失率ζ的關(guān)系... 177
11.3.3 電場(chǎng)強(qiáng)度E與脫附率η和損失率ζ的關(guān)系... 177
11.3.4 功率P與脫附率η和損失率ζ的關(guān)系... 178
11.3.5 脫附時(shí)間t與脫附率η和損失率ζ的關(guān)系... 178
11.3.6 機(jī)理分析... 179
11.3.7 結(jié)語(yǔ)... 180
參考文獻(xiàn)