低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用處理有害氣體

1、化工環(huán)保ENVIRONMENTALPROTECTIONOF(HmEALDlSTRY2005年第25卷 #-化工環(huán)保ENVRONMENTALPROTECTI)NOFCHEVIICALINDUSTRY2005年第25卷第3期 *低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用處理有害氣體楊小平遼黃海濤I（L中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所，廣東廣州51064Q2中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100039）摘要低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用技術(shù)具有分解效率高、能耗低、副產(chǎn)物少的優(yōu)點(diǎn)而逐漸成為處理低濃度、大流雖:有害氣體的重要方法。文章對(duì)反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和在處理?yè)]發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）、氮氧化合物等方面的研究進(jìn)展做了概括，指出

2、了該技術(shù)在環(huán)境治理方而的應(yīng)用前景和發(fā)展方向。關(guān)鍵詞低溫等離子體；催化劑;反應(yīng)器；揮發(fā)性有機(jī)污染物;氮氧化合物中圖分類號(hào)X511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A|文章編號(hào)10061878（2005）03020406化工環(huán)保ENVIRONMENTALPROTECTIONOF(HmEALDlSTRY2005年第25卷 #-化工環(huán)保ENVRONMENTALPROTECTI)NOFCHEVIICALINDUSTRY2005年第25卷第3期 #*化工環(huán)保ENVIRONMENTALPROTECTIONOF(HmEALDlSTRY2005年第25卷 #-化工環(huán)保ENVRONMENTALPROTECTI)NOFCHEVIICALI

3、NDUSTRY2005年第25卷第3期 #*以優(yōu)化鱸劑則需勲鍋瞞禱氐ctsicPub罰替1議約驚豔蟄勰護(hù)黯的扌統(tǒng)嗓說隨著現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的快速發(fā)展，各種各樣有害氣體（VOCsN0“H2sS02等）的排放量也在迅速增加，嚴(yán)重危害著人類的健康和生態(tài)的平衡。怎樣治理低濃度（體積分?jǐn)?shù)LOx104L0 x10“）、大流量的有害氣體成為當(dāng)前研究工作的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的處理方法有催化燃燒法、冷凝法和吸附法等。近年來發(fā)展低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用技術(shù)處理有害氣體具有很多優(yōu)點(diǎn)山，己成為處理低濃度有害氣體的重要技術(shù)，各國(guó)學(xué)者都在進(jìn)行著積極的研究，并在反應(yīng)機(jī)理和應(yīng)用方面2引取得了顯著成果。文章介紹了低溫等

4、離子體和催化劑協(xié)同作用技術(shù)的機(jī)理、反應(yīng)器形式以及在處理不同有害氣體方面的研究進(jìn)展。低溫等離子體催化（non-hemalplasnacatalysis）主要指的是等離子體多相催化，即放電電極表面、器壁表而及涂層、置放的異相物質(zhì)等對(duì)等離子體化學(xué)反應(yīng)的催化作用，等離子體多相催化作用可以發(fā)生在等離子體區(qū)、等離子體余輝區(qū)、產(chǎn)物收集區(qū)（冷阱）。沿氣流方向的等離子體余暉區(qū)內(nèi)富集了大量長(zhǎng)壽命的高活性粒子，在這些區(qū)域內(nèi)置入催化劑可以發(fā)生一些特定的化學(xué)反應(yīng)。1低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用技術(shù)的機(jī)理目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用機(jī)理方而的研究相對(duì)較少，主要因?yàn)榈入x子體和催化劑在作用過程中物理變化和化學(xué)反

5、應(yīng)相當(dāng)復(fù)雜，而且對(duì)丁不同的反應(yīng)器、不同的催化劑和不同的氣體溫度其作用機(jī)理會(huì)相差很大。研究其反應(yīng)機(jī)理晏乃強(qiáng)等認(rèn)為離子體和催化劑協(xié)同作用的機(jī)理是:活性粒子氏接作用于催化劑的活性中心，降低反應(yīng)的活化能從而激活催化劑參與反應(yīng)，降低催化劑所需溫度;放電使反應(yīng)物分子獲得能量，有利于其在催化劑活性中心上發(fā)生化學(xué)吸附，且高壓電場(chǎng)作用下的反應(yīng)物分子有可能首先被激發(fā)或電離，而較容易被催化反應(yīng)。Roland等在對(duì)處理?yè)]發(fā)性有機(jī)物的研究中指出，等離子體和催化劑協(xié)同作用利用了在催化劑內(nèi)部生成的具有較強(qiáng)氧化性的短壽命活性粒子如臭氧光解產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)原子氧（）（5）和基態(tài)原子氧（）（P）的作用，而先通過等離子體后經(jīng)過催化劑時(shí)

6、則只有長(zhǎng)壽命粒子6的作用。在氮?dú)夂脱鯕獗扔袡C(jī)物濃度高很多的情況下，催化劑可以選擇性的優(yōu)先吸收有機(jī)物從而發(fā)生反應(yīng)。也有文獻(xiàn)兇指出，固相催化劑的活性由它們的化學(xué)和物相組成、晶體結(jié)構(gòu)以及活性比表面積所決定。在等離子體作用下，催化劑表面將形成超細(xì)顆粒（平均顆粒直徑為5500nn,比表面積為100m2/g）,這將大大增加催化劑的比表而積并且破壞催化劑的晶體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生更多的空穴從而導(dǎo)致高的催化活性。與普通的催化劑相比，等離子體作用后的催化劑具有如下獨(dú)特之處：具有高度分布的活性物種;能耗減少;加強(qiáng)了催化劑的活性和選擇性，延長(zhǎng)收稿日期2004-05-26修訂日期|2004-06-17a基金項(xiàng)目國(guó)家口然科學(xué)慕金

7、資助項(xiàng)目（20376081）。作者簡(jiǎn)介楊小平（197A）,男，內(nèi)蒙古口治區(qū)豐鎮(zhèn)市人,2002年畢業(yè)于浙江大學(xué)機(jī)械與能源學(xué)院.中科院在讀碩I:了催化劑壽命;縮短了制備時(shí)間。典型的催化劑有T（）2,ZM）,AgW2（）5,Mg,Pt/AK）3,RKRhZM）2,Fd）,Fo（）3等。載體顆粒一般為高電介質(zhì)顆粒，相對(duì)介電常數(shù)較大，可用BaT（）.,SiTO3,NKTD3以及多種陶瓷。2低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用技術(shù)的反應(yīng)器低溫等離子體和催化劑反應(yīng)器的形式很多，按機(jī)械結(jié)構(gòu)劃分主要有:填充床式、線板式、平板式及復(fù)合式等。21填充床式反應(yīng)器填充床式反應(yīng)器是催化劑在低溫等離子體區(qū)相結(jié)合的反應(yīng)器，是根據(jù)介質(zhì)

8、阻擋放電原理設(shè)計(jì)的。填充介質(zhì)本身是催化劑或者是催化劑的載體，有較大的相對(duì)介電常數(shù)，粒徑一般為055mm典型的填充介質(zhì)有BaTDa,TDCaTO3,At（）3和陶瓷等。填充床式放電由丁填充物質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)較大,在粒子之間的空間會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，電子在氣相中的平均路徑也會(huì)增強(qiáng)，這將會(huì)使更多有效的氧化物質(zhì)生成。因?yàn)楫?dāng)填充床式放電外部脈沖電壓徑向加在電極上時(shí)，填充介質(zhì)被極化從而在每個(gè)小球周圍產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，導(dǎo)致部分放電。這種微放電產(chǎn)生的高能電子導(dǎo)致有機(jī)廢氣的電離、激發(fā)和分解，同時(shí)周圍的空氣產(chǎn)生QOH,N,N；等白由活性粒子,促進(jìn)廢氣的分解和氧化效率提高。典型的填充床式反應(yīng)器（如圖1所示）為線筒式結(jié)構(gòu)，廣

9、泛用于V（）CNQ,乞）2等的處理。圖1填充床式反應(yīng)器22線板式反應(yīng)器且輔購(gòu)狷釀W釀剽盤讎馮甑隔埶blis綁t線板式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，也屈于催化劑置丁等離子體區(qū)的反應(yīng)器。因?yàn)殡姌O是非對(duì)稱的，其內(nèi)部電場(chǎng)分布很不均勻，靠近電暈極的區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度大，接地極附近則電場(chǎng)較弱，所以在接地電極上覆蓋一層陶瓷對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的電場(chǎng)分布影響不大,在較高的峰值電壓下工作而不致發(fā)生火花擊穿現(xiàn)象。催化劑加在反應(yīng)器內(nèi)樂上，由丁陶瓷表而的多孔性可肖接用作載體，利用侵漬的方法很方便地使反應(yīng)器負(fù)載催化劑。填充床式反應(yīng)器的缺點(diǎn)是氣流通過反應(yīng)器的阻力大、流速小，催化劑顆粒耍充滿反應(yīng)器而用量較大。而線板式反應(yīng)器為空腔,氣體易丁流過且

10、保留其空間放電的特點(diǎn)，多用于有機(jī)污染物的處理。圖2線板式反應(yīng)器1.進(jìn)氣口；26采樣口；3殼體：4絕緣子；5排氣口；7電杲線；8導(dǎo)電層；9.陶瓷板23平板式反應(yīng)器曾榮輝等I提到一種平板式反應(yīng)器（結(jié)構(gòu)如圖3所示），用于NO,的治理。這種反應(yīng)器的高壓和接地電極都采用多孔（10目）的玻璃碳板狀材料作電極,厚度為L(zhǎng)3】,放電間距為1020mm,催化劑放在電極之間。平板式反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是解決了填充床式和線-板式反應(yīng)器放大難的問題，在放電間距不變的情況下，增大反應(yīng)器，放電電壓可維持不變。因此可以從實(shí)驗(yàn)規(guī)模的反應(yīng)器擴(kuò)展到工業(yè)應(yīng)用的反應(yīng)器。24復(fù)合式反應(yīng)器復(fù)合式反應(yīng)器（如圖4所示）是催化劑在等離子體余暉區(qū)或者產(chǎn)物

11、收集區(qū)起到催化作用，是催化劑接在無聲放電反應(yīng)器之后的一種用丁處理苯的復(fù)合式反應(yīng)器當(dāng)氣體經(jīng)過等離子反應(yīng)器后產(chǎn)生了很多的長(zhǎng)壽命的活性粒子，這些粒子在與催化劑作用過程中生成氧化性更高的微粒，從而使有機(jī)物Allrightsreserved.化工環(huán)保ENVIRONMENTALPROTECTIONOF(HmEALDlSTRY2005年第25卷 -化工環(huán)保ENVRONMENTALPROTECTI)NOFCHEVIICALINDUSTRY2005年第25卷第3期 #*3低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用處利用Mn（）2作為催化劑，對(duì)產(chǎn)生的（人加以利用來促進(jìn)苯的有效去除。當(dāng)進(jìn)氣為干空氣、苯的體積分?jǐn)?shù)為L(zhǎng)06x10流量

12、為250mL/mh時(shí)，用20gMMb作為催化劑的苯的轉(zhuǎn)化率為沒有MMb的3倍。但是當(dāng)進(jìn)氣為N2時(shí),有無Mn（）2時(shí)苯的轉(zhuǎn)化率都相同，這說明（）2是Mn（）2催化分解苯所必需的。同樣由丁反應(yīng)的溫度接近室溫，可知苯的分解不是由于Mn（）2催化劑的熱氧化所致。通過測(cè)量得到，當(dāng)MM催化劑為L(zhǎng)0g時(shí)5的分解量為苯分解量的10倍,Moth達(dá)到L5g時(shí)（）3作為氧化劑的中間產(chǎn)物已經(jīng)被全部消耗。因?yàn)樵贛M催化劑存在時(shí)，它能加速（）3分解為（）2,同時(shí)形成（）（9）,0（D）和（廠，（）3等高活性粒子，這些粒子比（）3更容化工環(huán)保ENVIRONMENTALPROTECTIONOF(HmEALDlSTRY2005

13、年第25卷 #-化工環(huán)保ENVRONMENTALPROTECTI)NOFCHEVIICALINDUSTRY2005年第25卷第3期 #*理有害氣體的研究動(dòng)態(tài)歐美和日本對(duì)低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用處理有害氣體的研究開展的比較早而且也相對(duì)成熟，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物和氮氧化合物等都做了詳細(xì)的研究,在反應(yīng)機(jī)理和應(yīng)用方而都有顯著的成果。31揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的轉(zhuǎn)化揮發(fā)性有機(jī)化合物是苯、甲苯、三氯乙烯（TCE）等具有高揮發(fā)性有機(jī)物的總稱，廣義上包括甲烷、氯怪、氟桂及酯、醛等含氧炷。它可以使人感到頭痛、身心不舒適等，對(duì)人類健康的危害很大。3L1三氯乙烯的處理Teteuji等M利用填充床式反應(yīng)器對(duì)TCE

14、的脫除進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在T6作為填充物時(shí)，TCE的分解效率與氣體的流量有很大關(guān)系。在體積分?jǐn)?shù)為L(zhǎng)0 x10和相同能量消耗下，氣體流量為200mL/mWf,TCE的去除效果最為明顯。在Q25W（75J兒）時(shí)有體積分?jǐn)?shù)為9%的TCE被分解，而當(dāng)氣體流量為400mL/min時(shí)需要07W（105J/L）才能達(dá)到相同的去除效率。實(shí)驗(yàn)分別對(duì)W（h（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4滋）/TgV2（）3（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4ff/o）/T02,V2（）3（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為oT/o）/TD2,TD24種催化劑的去除效率進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)W（）3（4號(hào)）/T（）2對(duì)TCE有較好的去除效果，但是V2（）3（4血）/T（）2在較大的放電功率下不僅去除率

15、沒有增加反而降低了。3L2苯的處理HisahiinEinaga等川利用無聲放電和催化劑結(jié)合的復(fù)合式反應(yīng)器對(duì)有機(jī)物苯進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。無聲放電比填充床式和脈沖電暈更容易產(chǎn)生（）3,與OHffi0.對(duì)茶的氯化活巒溺，實(shí)施1994-2011ChinaAcademicJournalElectronicPi易氧化分解碳?xì)浠衔铩?shí)驗(yàn)還測(cè)得加入相對(duì)濕度為5疏的水蒸氣會(huì)導(dǎo)致苯的轉(zhuǎn)化率下降1/3這可能是因?yàn)榧尤胨魵鈴囊韵?個(gè)方而影響苯的轉(zhuǎn)化:等離子體中的高能電子失去活性,阻止了（h的生成,抑制了能分解（）3的M的活性。但是加水蒸氣可以提高生成C（）2的選擇性。由T單純填充床式放電等離子體具有低能量效率、低氧化

16、率和副產(chǎn)物的缺點(diǎn)，等M用Bdr03與Ab（）3質(zhì)量比為4比1的小球顆粒混合作為填充介質(zhì)的放電等離子體研究苯的分解，并和單獨(dú)用BaTO3作為介質(zhì)得到的結(jié)果進(jìn)行了比較。因?yàn)檩^高的苯濃度可以有相對(duì)高的能量效率I因此可以通過吸附催化劑的濃縮作用來提高苯的濃度增加能量效率。而AL（）3具有的極性，很容易吸收VOCso實(shí)驗(yàn)中脈沖頻率為50Hz.功率為6W、氣體流速為200an/mh苯的體積分?jǐn)?shù)為20X104,實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為30mi!o實(shí)驗(yàn)加入A!（）3所測(cè)得的苯的分解量要高丁相同情況下只有BaTO3時(shí)的分解量。而CO與（02的體積比在有Ab（）3時(shí)隨著功率的增加基本保持在035040之間，在沒有A1（）3

17、時(shí)隨著功率的增加（D與C（）2的體積比從045增加到05S研究還發(fā)現(xiàn)，在Ab（h中加入金屬如AgCaCqNi時(shí)，CO與CO?的體積比會(huì)更小，而且苯的分解量相對(duì)丁只有BaTO3時(shí)大約提高1疏2%。催化劑提高了副產(chǎn)物的選擇性而且也有效地提高了苯的去除效率。3L3甲苯和乙酸丁酯的處理Donidhk等M利用填充床式等離子體和催化劑協(xié)同作用對(duì)空氣中的甲苯和乙酸丁酯的去除進(jìn)行了研究。等離子體和催化劑協(xié)同作用對(duì)乙酸丁酯的中也沒有懸浮氣溶膠。研究發(fā)現(xiàn)，隨著輸入功率的提高，協(xié)同作用效果會(huì)增強(qiáng)。這是因?yàn)榈入x子體附近催化劑表面活性粒子的增加。研究還證明了協(xié)同作用的去除效率耍高丁用等離子體和催化劑單獨(dú)作用去除效果的總

18、和。這主耍是因?yàn)榈入x子體會(huì)產(chǎn)生臭氧和其它活性粒子，從而使催化劑的活化能降低來促進(jìn)催化效率。但是研究發(fā)現(xiàn)只有Pt/AK)3催化劑能解決副產(chǎn)物的生成問題。其它如Mn-Ni/A10a,V-Mn/AIO3,Ni/AIO3催化劑均有不同程度的co生成，這可能需耍更高的溫度來實(shí)現(xiàn)CO的完全氧化。在ALO3作為催化劑的時(shí)候，C()2和CO體積分?jǐn)?shù)的和小Tm/c0這是由于在等離子體或者催化劑表面有其它有機(jī)物產(chǎn)生。對(duì)甲苯廢氣的研究發(fā)現(xiàn),在等離子體單獨(dú)作用下，當(dāng)反應(yīng)氣流速為5L/miK甲苯起始體積分?jǐn)?shù)為8x10時(shí),最高可以得到9祕(mì)的去除率,但是產(chǎn)物中有體積分?jǐn)?shù)為4Ox104的C()2,50 x10_4的CO生成，

19、也就是只有2疏的甲苯被轉(zhuǎn)化成了(：()2。可見在沒有催化劑作用下，等離子體處理甲苯增加了氣體的毒性。雖然在有催化劑的作用下，可以提高轉(zhuǎn)化效率，但是CO副產(chǎn)物的生成問題沒有得到解決而且會(huì)有固體產(chǎn)物生成。固體產(chǎn)物覆著在催化劑表面會(huì)影響催化效率。這是因?yàn)榧妆降确枷愎鹪诨钚粤Ｗ幼饔孟聲?huì)產(chǎn)生不飽和的碳?xì)浠衔?，在低溫下很容易形成聚合物和氣溶膠。而乙酸丁酯等酯類在氧氣的作用下會(huì)形成C()2、C()和一些簡(jiǎn)單的有機(jī)物，由于()3和其它活性粒子作用最終被氧化為無污染的物質(zhì)。2氮氧化合物的脫除燃燒生成的煙氣中氮氧化合物主要是N()和N()2。NO2在日光照射下與氧起光化學(xué)反應(yīng)而形成一種有毒的煙霧，它刺激人的眼、

20、鼻粘膜，從而引起病變。當(dāng)人們長(zhǎng)期處丁氮氧化合物含量過高的環(huán)境中就可能導(dǎo)致死亡。室內(nèi)氮氧化合物的質(zhì)量濃度不得超過5mgAn3oKaziio等用填充床式反應(yīng)器對(duì)NQ的脫除進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)用的催化劑分別為CuZSVI-5,NaZSM-5和Pt-Rh/Y-A1()3,并加入了水蒸氣和碳?xì)浠衔飦砟M實(shí)際氣體。用CuZSVI-5作為催化劑時(shí)，實(shí)驗(yàn)中氣體的組成為：N()體積分?jǐn)?shù)4Ox10二()2體積分?jǐn)?shù)1疏，(02體積分?jǐn)?shù)10%,其余為N2。當(dāng)氣體的溫度低于300C時(shí),隨著輸入功率的增加，去除率也增加，但是當(dāng)氣體的溫度高于300耍是因?yàn)樵诟邷叵律傻腘O?會(huì)重新分解成NO,另外等離子體產(chǎn)生的活性很高的粒子

21、()3會(huì)被分解而失去其氧化活性。加入體積分?jǐn)?shù)為1%的水蒸氣,當(dāng)氣體溫度在300C以上時(shí)，輸入功率的增加同樣會(huì)導(dǎo)致去除率的下降。但是當(dāng)催化劑為NaZSVI-5和Pt-Rh/Y-A()3時(shí),即使在很高的溫度下,加入水蒸氣后輸入功率的增加會(huì)使N()和NO、的去除率也增加。這主耍是因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)生的N()2會(huì)在催化劑的表面和H?()反應(yīng)生成HN()3。這種效果對(duì)于較強(qiáng)吸附作用的N之別-5尤為明顯。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在干燥氣體中加入乙烯比有水蒸氣參與的情況下對(duì)NO和NO,的去除率有更加明顯的提高。Tetsuji等M用脈沖電暈放電等離子體和CuZSVI-5催化劑反應(yīng)器結(jié)合的方法對(duì)氮氧化合物的去除進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)中合

22、成氣體的組成為：NO體積分?jǐn)?shù)4OxIff：()2體積分?jǐn)?shù)1哦，C()2體積分?jǐn)?shù)10%,N?為平衡氣體。在沒有CuZSVI-5催化劑的時(shí)候，發(fā)生放電后N()的體積分?jǐn)?shù)降為2Ox10,同時(shí)有體積分?jǐn)?shù)為L(zhǎng)5x104的N(b生成。對(duì)丁總的NO的濃度來說改變很少，NO僅被等離子體中的5和()活性粒子氧化成為NO在接入CuZSVI-5催化劑反應(yīng)器后，NO和N()t的體積分?jǐn)?shù)同為25x10-4,沒有NO?生成。在進(jìn)氣口中加入體積分?jǐn)?shù)為4Ox104的丙烯醇,反應(yīng)中NO和N(),的濃度顯著減少，但是隨著輸入功率的增加，去除率反而降低。這可能是因?yàn)榧尤氲奶細(xì)浠衔镌诟叩妮斎牍β氏卤环纸獾木壒?。?dāng)內(nèi)烯醇和催化劑共同

23、作用時(shí)，即使在輸入功率較高時(shí)仍有很好的去除效率。而以二內(nèi)醇作為添加物時(shí)，即使在有催化劑的情況下仍沒有明顯的NO,的去除效果。這主耍是因?yàn)楹笳邲]有雙鍵的緣故。同樣，Shinizu等在處理NO.的實(shí)驗(yàn)中用乙烯作為添加物.也是因?yàn)橐蚁┑姆肿咏Y(jié)構(gòu)中具有雙鍵。Young等“用介質(zhì)阻擋放電和蜂窩型催化劑(丫2()5()2)對(duì)NO的去除效果進(jìn)行了研究,催化劑置丁等離子體余輝區(qū)。在對(duì)等離子體單獨(dú)處理NO的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在室溫下NO很容易去除，隨著溫度的升高，去除率顯著下降。這同樣是因?yàn)樵诟邷叵?，起重耍氧化作用?)3被分解為()2,而且生成的N()2會(huì)被還原為NOo加入乙烯添加物后，會(huì)生成CHs和(:HsO粒子

24、，反應(yīng)方程式如下：TOC o 1-5 h zCH3+O2-(H3O2(1)NO+(B302-NO2+(B/)(2)CH3O+O.-H(HO+HO.(3)hingHouseAllrightsreservednnp:/化工環(huán)保ENVIRONMENTALPROTECTIONOF(HHV1I：ALNDU5TRY208-2005年第25卷化工環(huán)保ENVIRONMENTALPROTECTIONOF(HHV1I：ALNDU5TRY208-2005年第25卷化工環(huán)保ENVRONMENTALPROTECTI)NOFCHEVIICALINDUSTRY2005年第25卷第3期 #*NO+HO,NO2+OH(4)所以

25、，N()的濃度顯著降低，但是總的NO,濃度卻保持不變。接入催化劑后，當(dāng)氣體溫度在100200C時(shí)，NO、的去除率達(dá)到了8%,而單獨(dú)用催化劑在100150200C時(shí)，NOr去除率分別為4%4%,70%o33其它廢氣的處理Mi和ner等1絢利用低溫等離子體和選擇性催化還原劑(SCR)對(duì)柴油機(jī)動(dòng)車尾氣排放中的NO單獨(dú)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在以V2O5-W()3/T()2為催化劑、以NH3為還原劑(NH3-SCR)時(shí)，等離子體可以在100200C的低溫下將5(%以上的N(),轉(zhuǎn)化為N”為了能全而有效地處理汽車尾氣，魏偉等I提出了三元催化劑和低溫等離子體結(jié)合處理汽車尾氣的思路。三元催化劑的主耍成分是PtRIl

26、p(i等貴金屈。單獨(dú)用三元催化劑作用所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：TOC o 1-5 h zNO+CO05N2+CO2(5)CO+Q50,CO2(6)4HC+502-4(：O2+2H,0(7)Rh對(duì)2的形成具有很好的活性和選擇也是三元催化劑的主要成分，PlP(l是除去CO和HC的有效金屈。單獨(dú)用等離子體技術(shù)處理汽車尾氣時(shí)對(duì)顆粒物、SO2和NO,有顯著的去除效果1231,但對(duì)HC和CO的凈化效果不太理想。因此，把三元催化劑凈化與低溫等離子體技術(shù)相結(jié)合不僅能提高汽年尾氣污染控制的綜合水平，也將成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的一項(xiàng)高新技術(shù)。吳迪鋪等創(chuàng)在對(duì)脫除SO?的研究中，催化劑采用雙組分活性非均布的結(jié)構(gòu)，以04mm左右

27、的Y-AH).小球?yàn)檩d體,其活性組分為F(民S()2最高去除率達(dá)85%91%。用熱重法、模擬I古I定床反應(yīng)器法和化學(xué)法對(duì)反應(yīng)后的催化劑上的硫產(chǎn)物的分布進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，催化劑上存在各種形態(tài)的硫，主要為單質(zhì)s和so;-,S2-基本上檢驗(yàn)不到。4結(jié)語(yǔ)低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用處理有害氣體是一種全新概念的處理技術(shù)。等離子體技術(shù)與催化相結(jié)合，等離子體場(chǎng)產(chǎn)生高能活性粒子促進(jìn)催化反應(yīng)，使催化反應(yīng)其至無需加熱即可發(fā)生;催化主導(dǎo)反應(yīng)方向，讓反應(yīng)具有選擇性，并大大減少了副產(chǎn)物的產(chǎn)生。此項(xiàng)技術(shù)在環(huán)境污染治理方面顯示了獨(dú)特的等離子體和催化劑協(xié)同作用與催化劑、被處理氣體的種類、反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)以及能量的輸入有關(guān)。因此

28、，今后的研究方向是：尋找開發(fā)能與催化劑進(jìn)行最佳配置的等離子體反應(yīng)器，包括其放電形式、放電管結(jié)構(gòu)、與催化劑的結(jié)合方式和輸入電源的性能等；尋找處理各類氣體的合適催化劑；需耍對(duì)非平衡等離子體催化協(xié)同作用的產(chǎn)生機(jī)理、與被處理廢氣間的物理、化學(xué)過程加以研究，從而實(shí)現(xiàn)在低能耗的情況下進(jìn)行污染物的去除;放電過程中副產(chǎn)物的形成機(jī)理，使反應(yīng)具有選擇性?？傊?，通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和開發(fā)，低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用技術(shù)會(huì)逐漸走向?qū)嵱没男辛小⒖嘉墨I(xiàn)1朱愛民，宮為民，師華等.低溫等離子體催化化學(xué)研究與應(yīng)用，19979(5):449-454HolzerF,RolandU,KqhkeFD.C(itnI)hati)nof

29、non-rfierna1paandheteiogeiHDiiscataKsisforjkidatbnofvohliboigaiiiemmpoundsAppliedCatalysisII20023&163181KazuoSliinizu,TetspiOdaDeNOrprocessinfluogas(rml)halwilhnonthemalplasnaanlcataKstIEEETiansMAppJ199935(6)：1311-1317MiehaeIJKWrightCEBniceRLPhana-catakstinteracti)nshhedeafenntofvolatileorganieampou

30、ndsandNOXwithpulsedcon)nadischaigeandretit-iilatedvitm)uscaibcnPt/Rh-coatedelectralesCataksfeToda20(M89117126Atsushi0gataHbahiioEiiag4HajineKal)ashinaetalEfleetiveconbiiiatbnofnondiemalphnnaandcatalystsfor(lecrjtnpositi(Miofl)enztneiiairA|)pliedCalalysisliEnvironentai2003,4687956晏乃強(qiáng)，吳祖成，施燿電暈催化技術(shù)治理甲苯

31、廢氣的試驗(yàn)研究.環(huán)境科學(xué),1999.20(1):1114RohndU,HolzerF,KophkeFDhipiovedjkidatbnofairpollutantsiianonthemalplannaCataksisToday200275315323LiiChaiigjunGheoighiPV.Catakstprq)arali)nusingplasnatechnologiesCatalysisToday2002721731849郭玉芳，葉代啟.廢氣治理的低溫等離子體催化協(xié)同技術(shù).環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，20034(7)：414610曾榮輝9葉代啟有毒有害氣體低溫等離子體催化處理反應(yīng)器環(huán)境污染治

32、理技術(shù)與設(shè)備.20045(3):90-94化學(xué)稠鎚牌晤漏瞬瞬乳M嗨翻“icPublish陀胸胛右畔鍬Q超旣護(hù)縮瓠kig11HisaliiroEhagTakaJiiD)usukjShgeiuFutainuraPerfonanceevaluationofhybridsystenscanprishgsilentdischaigeplannaandcatalystsforVOCcotitin1EEE第3期楊小平等低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用處理有害氣體 #*第3期楊小平等低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用處理有害氣體 *化工環(huán)保ENVRONMENTALPROTECTI)NOFCHEVIICALINDUSTR

33、Y2005年第25卷第3期 #*Tetsuji0(laKeiYainajjTalashiTakaliashiDeainpositbnof(!ilutetrichl)roethkiiebynontheirnalpapintiessiig-gasfUvlatecatalystandozoneeffectIEEETmnsbidAppJ200440(2):430436Atsiishi()gataKazushiYanainouchiI)eannpositionoflxurzoneusiigahmiui-hvbriiandcatalyst-hybridphzafactorsEEETransLulAppJ1

34、99935(6):1289129414黃立維，譚天恩.脈沖電暈法治理甲苯廢氣試驗(yàn)研究.中國(guó)環(huán)境科學(xué),1997.17(5):449453Donirlilk；MoaiSIChaeJ0.Tolueneandbutylacetaternova1fiinairbyplanna-cataitcsystmi.CatalysisCaninun200345156KazuoShinizuToshiyukiHiraiiqTetsujiOdaEflfectofwa*tervaporandhylrocail)aishmnoviigN()ibyusingnoircmalphnnaandcataKstIEEETrailsh

35、xl?ppi200L37(2):464471TetsijiOcUTomdiideKatqTadaJiiTakahashietaJNrtrieoxiledecon|m)sti(M)inai*l)yusiignonthemalpapiocessiigwilhadditivesandcatakstIEEETinnsbidAppl199K34(2):268272ShinaiK,MizunoA.RemovalofNOviitheexhaustfr(ma(1iese1mgheusiigpulsedpaInPiocAnnuMeethgListElectrostatJpn1992491494YoungSunM

36、okRaviJHo-ChulKangetaJAbaterincmtofnotrogrtickliesinacataticnacbrenhaiicec!bynoniiemalphsnadischaigeIEEETrailsPlaSci2003.31(1):164MiessnerH,FranekeKRRudolphRetalNOXrenovalhexcessoxygembypa-enhancedselectivecataktrrerluctianCatalysisToday200275:32533021魏偉，史慶南，魏坤霞.汽車尾氣三元催化劑的研究新進(jìn)展.貴金屬,200223(2):61-65SenichiMasu(UShuiisukeHosckawaTuXiang1hgetalDostmetbnofgaseouspollutantsbysiuface-hducalplas-ina(luinicalpiocess(SPCS).EEETmnsPhSci199A29：781786ManalxiHgashjSatoshiUchidaNatoshiSuaikletalSootelinilialionandNOrandSDXeductionin(1fesel-engbeexliaustbyaennbha