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淺析有機(jī)廢氣的治理

文檔作者：張曉勇1 王振紀(jì) 文檔來(lái)源： 1．江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 2．漳州師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境辯學(xué)系		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月10日
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第32卷第11期
2007年11月
環(huán)境科學(xué)與管理
ENVlRONMENTAL SCIF2qCE ANDMANAGEMENT
VOL 32 NAll
NOV．20∞
文章編號(hào)：1673-1212(2007)11-0087-02
淺析有機(jī)廢氣的治理
張曉勇1，王振紀(jì)
(1．江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心．江蘇南京210036；2．漳州師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境辯學(xué)系，掐建漳州363000)
摘要：工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體統(tǒng)稱為工業(yè)廢氣。有機(jī)麈氣在工業(yè)廢氣中屬于常見(jiàn)物質(zhì)，且占了很大的比例。其對(duì)
環(huán)境的影響也是很明顯的，因此近年來(lái)許多國(guó)謇對(duì)有機(jī)廢氣加太了治理力度。奉文在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上。
概速了有機(jī)廢氣主要來(lái)源(石油和化工行業(yè))、危害性、治理方式(吸收、吸附、熱分解、蹙燒和催化燃燒等)o
美鍵詞：有機(jī)廢氣；來(lái)源；危害：治理
中圖分類號(hào)：XT01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
The Father of the Organic Exhaust Gas
Zhang Xiaoyon91，Wang Zhenhon92
(1．Jiangsu Environmental Monitoring Center，Nanjing 210036，China；
2．Department 0f Chemistry and Enfiwnment Science，Zhangzhou Nomud University，Zhangzhou 363000，China)
●
Abstract：The waste gas coming fwm the indu呻production is called by ajoint naJne the industry exhausl gas，Organic exhaust
gas is very popular in the industry exhaust gas．a(chǎn)nd it influences the envitmnmeat in evidence．Many countries put more
work to treat the Organic exhaust gas nowadays．On the basis of the literature gathering。the article summarize the origin(petiole—
um and chemical calling)，harm and treating(aMorbing，heat decomposing，firing，katalyze firing and 80 on)．
Key words：organic exhaust gas；origin；harm；father
各種工業(yè)產(chǎn)生及有關(guān)過(guò)程中排放的含有污染物
的氣體，統(tǒng)稱為工業(yè)廢氣。其中包括直接從生產(chǎn)裝
置中物料經(jīng)過(guò)化學(xué)、物理和生物化學(xué)過(guò)程排放的氣
體，也包括問(wèn)接的與生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)的燃料燃燒、物料
儲(chǔ)存、裝卸等作業(yè)散發(fā)的含有污染物質(zhì)的氣體。具
體地說(shuō)，廢氣主要來(lái)自于以下幾個(gè)方面：火電行業(yè)、
鋼鐵及冶煉行業(yè)、化工及石化行業(yè)、建材行業(yè)、交通
行業(yè)和飲食行業(yè)。按照不同的分類方法可以將工業(yè)
廢氣分為很多類，如按行業(yè)可分為鋼鐵工業(yè)廢氣、化
工廢氣、電力工業(yè)廢氣和建材工業(yè)廢氣。按其存在
狀態(tài)可分為氣體物質(zhì)和顆粒物。其中氣態(tài)污染物在
化學(xué)上可以分為有機(jī)污染氣體和無(wú)機(jī)污染氣體。有
機(jī)廢氣在工業(yè)廢氣的排放中占了很大的比例，對(duì)環(huán)
境的影響是很明顯的，近年來(lái)國(guó)家對(duì)有機(jī)廢氣加大
了治理力度。
1有機(jī)廢氣的來(lái)源
有機(jī)廢氣主要來(lái)源于石油和化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程
中排放的廢氣，特點(diǎn)是數(shù)量較大，有機(jī)物含量波動(dòng)性
大、可燃、有一定毒性，有的還有惡臭，麗氯氟烴的排
放還會(huì)引起臭氧層的破壞。石油和化工工廠、存放
設(shè)施；印刷及其他與石油和化工有關(guān)的行業(yè)；使用石
油、石油化工產(chǎn)品、化工產(chǎn)品的場(chǎng)合和燃燒設(shè)備；以
石油產(chǎn)品為燃料的各種交通工具都是產(chǎn)生有機(jī)廢氣
的源頭‘?！啊Ｓ袡C(jī)廢氣的來(lái)源和污染途徑見(jiàn)表l。
表l有機(jī)廢氣的來(lái)源和污染逵徑
收稿日期：20昕一07一： 2有機(jī)廢氣對(duì)人體的危害
作者簡(jiǎn)介：張f兜勇(1980一)，男．江蘇淮安人，硬士研究生．從事環(huán)境有機(jī)廢氣對(duì)人體的危害是多方面的，不同行業(yè)有
監(jiān)測(cè)工作。機(jī)物廢氣的毒性也是各不相同的，其中工業(yè)廢氣中常
·87·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第32卷第11期
200'／年11月
張曉勇等·拽析有機(jī)廢氣的治理
VOL32 NBll
N州．20盯7
見(jiàn)的部分有嬰廢2素凳翁麓翟彗鬻囂鬈2。3有機(jī)廢氣的治理表部分有機(jī)廢氣對(duì)人體的危害
。一。¨描州¨目掛
有機(jī)鈁’ 對(duì)人體的危害
多損害人的中樞神經(jīng)，造成神經(jīng)系統(tǒng)障礙。
苯類當(dāng)苯燕氣濃度過(guò)高時(shí)(空氣中2％)．可以
引起致死性的急性中毒。
苯酸類雪軍i}蛋白質(zhì)發(fā)生變形或凝固r致使壘
腈類圭i雯警呼吸困難、嚴(yán)鰱。息、意識(shí)喪失
硝基苯凳盒簇：鬈iii糯器r官
芳香胺類蓉箍苯胺、聯(lián)苯胺等進(jìn)人人體可雌戒
有機(jī)氮化臺(tái)物致癌。
有機(jī)磷化A物!!蒜：穢脯的括性’使神躲統(tǒng)
有機(jī)硫化舍物!萋譬，醇可以引起不適，高濃度可以致
環(huán)氧乙烷有刺激性，吸人高濃度可以致死。
古氧化有機(jī)化臺(tái)物丙烯醛對(duì)粘膜有強(qiáng)烈的刺激，虎醇可以引
托4癌啦昨瞻璀箋．
目前，國(guó)內(nèi)處理有機(jī)廢氣的方法很多，比較常見(jiàn)
的有吸收、吸附、熱分解、焚燒和催化燃燒等。不同的
處理方法都有各自適合的行業(yè)和生產(chǎn)工藝，處理方法
的選擇主要取決于廢氣的化學(xué)和物理性質(zhì)、濃度、排
放量、排放標(biāo)準(zhǔn)，以及回用作原料或副產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)
值”“j。幾種處理有機(jī)廢氣方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)
表3。
隨著人類對(duì)環(huán)境狀況重視程度的不斷提高，對(duì)有
機(jī)廢氣處理技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)力度不斷加大，除上述
傳統(tǒng)的處理工藝外，一些新的技術(shù)也逐步被開(kāi)發(fā)應(yīng)
用，為有機(jī)廢氣的治理提供了更廣闊的途徑。據(jù)報(bào)道
中國(guó)科技人員采用吸附凈化和催化燃燒相結(jié)合的工
藝方法，成功地解決了長(zhǎng)期存在的大風(fēng)量低濃度有機(jī)
廢氣污染的環(huán)保治理難題，更關(guān)鍵的是研制出了蜂窩
狀活性炭作為吸附材料，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，從而解
決了傳統(tǒng)治理方法難以解決的高風(fēng)阻、高能耗和二次
污染問(wèn)題。
表3幾種處理有機(jī)廢氣方法的比較
4小結(jié)
中國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，面臨經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保
護(hù)的雙重任務(wù)。由于有機(jī)廢氣對(duì)環(huán)境和人體的影響
是長(zhǎng)期和明顯的，因此，各地政府在接納企業(yè)的時(shí)候
應(yīng)該對(duì)該企業(yè)的主要產(chǎn)品有足夠的了解，各地環(huán)境保
護(hù)部門在對(duì)企業(yè)進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收時(shí)
更加應(yīng)該注意該企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程和所用的原材
料，對(duì)該企業(yè)向外界大氣中排放的廢氣進(jìn)行嚴(yán)格檢查
和監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告書(表)和其中的
相關(guān)嚴(yán)格規(guī)定。
·88·
參考文獻(xiàn)：
[1]孫佩石．生物化學(xué)法凈化低濃度甲苯廢氣應(yīng)用基礎(chǔ)研
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[3】國(guó)家環(huán)境保護(hù)惡局環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理司．建設(shè)夏目竣工
環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)剎培訓(xùn)教材[M]．中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2D04．
[4]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局．空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法藺．空
氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法[M]．中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社．1990．
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[6]唐運(yùn)雪．有機(jī)廢氣處理技術(shù)及前景展望[J]．湖南有
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萬(wàn)方數(shù)據(jù)
淺析有機(jī)廢氣的治理
作者： 張曉勇， 王振紅， Zhang Xiaoyong， Wang Zhenhong
作者單位： 張曉勇,Zhang Xiaoyong(江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,江蘇,南京,210036)， 王振紅,Wang
Zhenhong(漳州師范學(xué)院,化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系,福建,漳州,363000)
刊名：
環(huán)境科學(xué)與管理
英文刊名： ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT
年，卷(期)： 2007，32(11)
被引用次數(shù)： 1次
參考文獻(xiàn)(6條)
1.孫佩石生物化學(xué)法凈化低濃度甲苯廢氣應(yīng)用基礎(chǔ)研究的研究報(bào)告 1996
2.魏在山生物膜凈化有機(jī)廢氣的工業(yè)應(yīng)用研究[學(xué)位論文] 2000
3.國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理司建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)培訓(xùn)教材 2004
4.國(guó)家環(huán)境保護(hù)局空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法篇 1990
5.張春菊.葉代啟.吳軍良先進(jìn)實(shí)用揮發(fā)性有機(jī)廢氣吸附與催化凈化技術(shù)[期刊論文]-能源環(huán)境保護(hù) 2005(04)
6.唐運(yùn)雪有機(jī)廢氣處理技術(shù)及前景展望[期刊論文]-湖南有色金屬 2005(05)
相似文獻(xiàn)(10條)
1.學(xué)位論文潘碧云 活性半焦吸附有機(jī)氣體的機(jī)理探討及其應(yīng)用 2008
隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，各種工業(yè)排放污染物也在快速的增加，有機(jī)廢氣的來(lái)源廣泛，其中主要包括噴漆、印刷、脫脂、粘合劑、制藥、塑料和
橡膠加工等行業(yè)的廢氣等。近幾十年來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到有機(jī)廢氣對(duì)環(huán)境和人類健康的巨大危害性，因此在環(huán)境工程領(lǐng)域?qū)τ袡C(jī)廢氣的治理越來(lái)越受到
人們的重視。
活性炭吸附法是比較廣泛采用的凈化揮發(fā)性有機(jī)氣體的方法之一，但是它受到成本、再生等因素的制約，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者在尋求能夠代替活性炭的
碳基吸附劑。半焦是煤在較低溫度下(600～700℃)熱解的產(chǎn)物，其比表面積較活性炭的小，但因其尚未熱解完全，內(nèi)部含有較多的氫和氧，有較豐富的
孔隙及表面結(jié)構(gòu)，故化學(xué)改性比較容易，而且價(jià)格較為低廉。半焦必將成為具有極大市場(chǎng)吸引力的新型吸附劑。
本文主要探討半焦吸附劑對(duì)揮發(fā)性有機(jī)氣體的吸附機(jī)理。通過(guò)比較大同半焦原料和神木半焦原料的吸附性能，借助物性參數(shù)測(cè)定與結(jié)構(gòu)表征，研究
影響活性半焦吸附有機(jī)廢氣的內(nèi)在因素，選擇合適的制備活性半焦的原料；通過(guò)不同的活化方法，并對(duì)其進(jìn)行活性評(píng)價(jià)，考察熱處理的溫度、表面酸堿
性對(duì)活性半焦的吸附性能的影響，優(yōu)化活性半焦的制備方法；通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)比不同吸附條件，探討影響活性半焦吸附性能的因素，為工業(yè)應(yīng)用提供
參數(shù)參考。
研究結(jié)果表明：與神木半焦原料相比，大同半焦比表面積和孔容較大，揮發(fā)分含量高，灰分含量低，含氧量高于10％，這種特性有利于后續(xù)的活化
工藝，也有較好的吸附性能，比較適合作制備活性半焦的原料。硝酸活化的作用，一是脫灰；二是使表面發(fā)生氧化反應(yīng)在半焦表面形成含氧基團(tuán)；三是
硝酸活化有利于提高半焦孔容和比表面積，進(jìn)而提高半焦對(duì)揮發(fā)性有機(jī)氣體的吸附能力。高溫?zé)崽幚砟苁拱虢沟谋缺砻娣e增加。HNO3加高溫?zé)崽幚?，?
改變半焦表面酸堿性，有利于活化半焦對(duì)揮發(fā)性有機(jī)氣體的吸附。大同半焦用45％的硝酸溶液于80℃下浸泡4小時(shí)后，水洗至pH6左右，在烘箱中110℃下
烘干至恒重；在400℃下在氮?dú)饬髦懈邷靥幚?小時(shí)。這種方法制備出來(lái)的活性半焦對(duì)揮發(fā)性有機(jī)氣體的吸附性能較好。正交實(shí)驗(yàn)表明，影響影響活性半
焦吸附性能的因素順序是：入口濃度>氣體流速>床層高度。低流量高濃度，有利于提高活性半焦的吸附容量。進(jìn)口氣體溫度在40℃左右，吸附效果較好
。
2.學(xué)位論文郭玉芳 低溫等離子體—催化降解有機(jī)廢氣機(jī)理及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究 2006
近年來(lái)興起的低溫等離子體催化技術(shù)被認(rèn)為是環(huán)境污染物處理領(lǐng)域中很有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一。用該項(xiàng)技術(shù)處理有機(jī)和異味惡臭廢氣具有能耗
低、投資少、處理效率高、不產(chǎn)生二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)。然而目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于低溫等離子體催化去除VOCs相互作用機(jī)制及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究報(bào)導(dǎo)甚少
：對(duì)等離子體作用下的催化劑結(jié)構(gòu)及凈化性能尚不清楚，缺乏系統(tǒng)的研究；等離子體反應(yīng)器的造價(jià)相對(duì)比較高，污染物進(jìn)反應(yīng)器前須經(jīng)過(guò)預(yù)處理，要進(jìn)
行工業(yè)化應(yīng)用還存在一些實(shí)際問(wèn)題。
本論文闡述了VOCs的來(lái)源、危害及國(guó)內(nèi)外常規(guī)治理方法，綜述了等離子體直接脫除有機(jī)廢氣的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并從協(xié)同作用效果、影響污染物降
解率的因素、產(chǎn)物分析和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等機(jī)理性研究方面概括了目前國(guó)內(nèi)外在應(yīng)用該技術(shù)去除揮發(fā)性有機(jī)污染物方面取得的成果。對(duì)介質(zhì)阻擋放電等離子
體的基本特性、電場(chǎng)’強(qiáng)度、電子能量和電子濃度、功率等進(jìn)行了概述。概括了等離子體中進(jìn)行的主要反應(yīng)，提出了低溫等離子體去除污染物的基本原
理。在此基礎(chǔ)上，對(duì)低溫等離子體一催化降解有機(jī)廢氣的機(jī)理及其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。
采用線板式介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，結(jié)合自制的催化劑，以甲苯作為典型有機(jī)廢氣污染物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)反應(yīng)前后的甲苯濃度、反應(yīng)后生成的CO、
CO<,2>以及O<,3>等產(chǎn)物進(jìn)行定量分析，建立碳平衡，確定反應(yīng)速率；并對(duì)催化劑進(jìn)行表征、分析和研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，從理論上分析了低溫等離子
體場(chǎng)下催化劑的作用機(jī)理。
主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
1、實(shí)驗(yàn)證明，常溫常壓介質(zhì)阻擋放電等離子體可以有效地降解甲苯。在等離子體去除甲苯的過(guò)程中，氧氣必須適量。甲苯去除效率隨流量的增大和
初始濃度的增加而降低。當(dāng)氣體流量控制在500ml/min，氧含量為5％，甲苯進(jìn)口濃度低至80mg/m<'3>時(shí)，甲苯去除效率可達(dá)80.8％。產(chǎn)物分析的結(jié)果表
明，當(dāng)反應(yīng)中氧氣充足時(shí)，介質(zhì)阻擋放電降解甲苯的主要產(chǎn)物為CO和CO<,2>，副產(chǎn)物僅為O<,3>。
2、不同背景氣氛下介質(zhì)阻擋放電降解甲苯的行為很不相同。氮?dú)庵屑尤霘鍤庠谳^低的電場(chǎng)強(qiáng)度下便可大大促進(jìn)甲苯的降解。隨著N<,2>/Ar中Ar含量
的增加，甲苯的降解率迅速升高，所需的電場(chǎng)強(qiáng)度卻大大降低。當(dāng)背景氣體為氬氣，在電場(chǎng)強(qiáng)度僅4.88kv/cm(輸入電壓僅為4kv)時(shí)，甲苯的降解率就可
達(dá)98.1％。氬氣的加入還可使輸入到氣體的能量密度增加。當(dāng)氧氣足夠時(shí)(>1％)，被去除的甲苯幾乎全部被氧化為CO和CO<,2>，反應(yīng)副產(chǎn)物只有臭氧。
當(dāng)背景氣體為N<,2>或Ar時(shí)，甲苯氧化不完全，還有其他一些不完全降解產(chǎn)物產(chǎn)生，如HCN，CH<,4>，C<,2>H<,6>，C<,12.H<,26>等，但沒(méi)有臭氧生成。
3、含5％O<,2>的N<,2>中濕度為O.2％時(shí)甲苯的低溫等離子體降解效率最高；不管為何種背景氣體，水汽的存在均可使得CO<,2>的選擇性提高。水汽
加入到等離子體—催化反應(yīng)器時(shí)，水汽將覆蓋于催化劑的表面，導(dǎo)致催化反應(yīng)活性的降低，從而使得甲苯的去除效率降低。
4、各種金屬氧化物催化劑降解甲苯的催化活性順序是Mn>Cu>Fe>Co。MnO<,2>/Al<,2>O<,3>/發(fā)泡鎳催化劑催化劑的CO<,2>選擇性最高，對(duì)臭氧的抑
制作用也最為明顯。在處理流量較大的情況下，F(xiàn)e、Cu氧化物催化劑生成的CO<,2>含量也明顯比空白載體的大，證明Fe、Cu氧化物催化劑也具有一定的
生成CO<,2>選擇性。Fe、Cu、Co三種氧化物催化劑在本實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)臭氧抑制作用不明顯。
5、對(duì)同一條件下重復(fù)進(jìn)行低溫等離子體一催化降解甲苯實(shí)驗(yàn)，并對(duì)在低溫等離子環(huán)境中反應(yīng)了一段時(shí)間后的催化劑進(jìn)行了多種表征，與反應(yīng)前催化
劑的表征結(jié)果對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)催化劑在低溫等離子體環(huán)境反應(yīng)中，表面的鋁酸鹽分解成為金屬氧化物；反應(yīng)后催化劑表面的顆粒變小，分散度提高。并
有一定的有機(jī)物被吸附或沉積在催化劑表面上。這些應(yīng)該是催化劑促進(jìn)等離子體降解甲苯的原因所在。
6、對(duì)等離子體降解甲苯反應(yīng)中的OH自由基進(jìn)行探測(cè)以及對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)得到以下結(jié)論：
(1)水楊酸浸漬膜捕集一高效液相色譜(HPLC)法可以用來(lái)測(cè)定等離子體反應(yīng)中的OH自由基濃度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了等離子體反應(yīng)中的OH自由基濃度大約
為10<'12>個(gè)/cm<'3>數(shù)量級(jí)，并且該濃度隨著氣流中水汽含量的增加而增大。
(2)建立了甲苯的低溫等離子體分解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型方程，探討了催化劑、電場(chǎng)強(qiáng)度和反應(yīng)氣氛等對(duì)動(dòng)力學(xué)的影響，建立了不同條件下甲苯分解反
應(yīng)速率常數(shù)與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式。
3.期刊論文依成武.劉洋.馬麗.歐紅香.金婷玲有機(jī)廢氣的危害及治理技術(shù) -安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2009,37(1)
闡述了有機(jī)廢氣的來(lái)源及對(duì)人體的危害,介紹了幾種常用的處理方法.
4.學(xué)位論文薄拯 滑動(dòng)弧放電等離子體處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物基礎(chǔ)研究 2008
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?；诖吮尘?，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-
C6H14)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?；谏鲜鰧?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(CCl4)，正已烷(n-C6H14)和甲苯(C7H8)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(CCl4)，正已烷(n-C6H14)和甲苯(C7H8)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?；诖烁倪M(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
。
5.期刊論文張漢杰.劉定華.劉曉勤.ZHANG Han-jie.LIU Ding-hua.LIU Xiao-qin 有機(jī)廢氣吸附凈化處理的新型工
藝研究-污染防治技術(shù)2007,20(1)
簡(jiǎn)要介紹了揮發(fā)性有機(jī)廢氣的來(lái)源、分類及其對(duì)人體和環(huán)境的危害,以及鹽城市部分企業(yè)近年來(lái)的產(chǎn)生和排放狀況.較詳細(xì)地論述了吸附凈化處理技
術(shù)用于廢氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物的去除和回收研究工藝與特點(diǎn),闡明了目前有機(jī)廢氣的凈化處理方向.
6.學(xué)位論文楊亮 基于混合邏輯動(dòng)態(tài)模型的工業(yè)有機(jī)廢氣處理控制技術(shù) 2006
工業(yè)有機(jī)廢氣是大氣污染的主要來(lái)源之一，目前解決工業(yè)廢氣污染的方法有很多種，其中利用流向變換技術(shù)和催化燃燒技術(shù)相結(jié)合的處理方法是比
較常見(jiàn)的方法之一，在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了工業(yè)化。隨著該技術(shù)的普遍應(yīng)用，對(duì)于其相關(guān)的理論研究也逐漸引起學(xué)者們的注意，但到目前為止，相關(guān)的
文獻(xiàn)數(shù)量并不是很多，尤其是對(duì)該過(guò)程的控制技術(shù)，更是很少提及。本文針對(duì)該過(guò)程具有混雜系統(tǒng)的特征，從一個(gè)新的角度來(lái)描述整個(gè)廢氣處理過(guò)程
，首先建立了系統(tǒng)的混合邏輯動(dòng)態(tài)(MLD)模型，接著提出了對(duì)系統(tǒng)采用預(yù)測(cè)控制算法，最后在文章末尾介紹了一個(gè)在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了的PLC控制系統(tǒng)
。
本文的主要內(nèi)容如下：
1.首先介紹了利用流向變換催化燃燒反應(yīng)技術(shù)處理工業(yè)有機(jī)廢氣的工藝流程及其特點(diǎn)，并簡(jiǎn)要概述了目前用于該過(guò)程的主要控制技術(shù)。
2.結(jié)合混雜系統(tǒng)的特點(diǎn)分析流向變換反應(yīng)器處理廢氣的過(guò)程，提出用描述混雜系統(tǒng)的混合邏輯動(dòng)態(tài)模型來(lái)描述該過(guò)程。介紹了建立混合邏輯動(dòng)態(tài)模
型的理論基礎(chǔ)，并以分段線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和分段線性輸出函數(shù)系統(tǒng)為例介紹了建模的步驟及其主要思想，最后介紹了基于混合邏輯動(dòng)態(tài)模型的預(yù)測(cè)控制算
法。
3.目前所查閱到的文獻(xiàn)中，在采用基于過(guò)程機(jī)理模型對(duì)過(guò)程進(jìn)行控制時(shí)，大多將流向變換器的換向周期假定為某一固定值，然而在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中這種
方法不切合實(shí)際。事實(shí)上，調(diào)整換向周期是改變整個(gè)過(guò)程動(dòng)態(tài)行為的一個(gè)重要手段。本文對(duì)現(xiàn)有的流向變換催化燃燒過(guò)程半周期機(jī)理模型進(jìn)行簡(jiǎn)化和整
理，結(jié)合混合邏輯動(dòng)態(tài)模型的建模方法，建立了一種全周期內(nèi)廢氣處理過(guò)程MLD模型。仿真結(jié)果表明，模型可以反映過(guò)程的動(dòng)態(tài)特征。但由于簡(jiǎn)化過(guò)程中
將過(guò)程的軸向溫度傳遞和物質(zhì)傳遞忽略掉，使得模型的準(zhǔn)確性不如原機(jī)理模型，這是模型簡(jiǎn)化的代價(jià)。
4.提出了采用預(yù)測(cè)控制算法的控制方案，并給出了過(guò)程的性能指標(biāo)函數(shù)。針對(duì)這樣的控制方案和系統(tǒng)的特點(diǎn)提出了實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的硬件組成方案。
然而，在實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用當(dāng)中，由于客觀條件的限制等種種原因，未能將該系統(tǒng)全部應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)，而是采用了較為簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的PLC控制系統(tǒng)。本文
以膠粘品制造生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)保設(shè)備為例，詳細(xì)介紹了流向變換催化燃燒反應(yīng)器的PLC控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)記錄的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，可以達(dá)
到凈化廢氣的目標(biāo)。
7.學(xué)位論文邱作志 等離子體驅(qū)動(dòng)改性光催化劑降解甲苯研究 2008
本實(shí)驗(yàn)研究以難降解的甲苯為目標(biāo)污染物,模擬揮發(fā)性有機(jī)廢氣(VOC)的降解。通過(guò)對(duì)等離子體催化降解甲苯的影響因素研究和光催化劑的改性研究
,探索等離子體光催化降解甲苯的作用機(jī)理,為等離子體光催化技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù),促進(jìn)該技術(shù)走向?qū)嵱没碾A段。闡述了VOC的來(lái)源及其對(duì)自
然環(huán)境和人體健康的危害。簡(jiǎn)要介紹了傳統(tǒng)的幾種VOC治理技術(shù)。綜述了等離子體光催化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其作用機(jī)理,總結(jié)了等離子體光催化幾種可能
的結(jié)合方式及其影響。在此基礎(chǔ)上,對(duì)等離子體驅(qū)動(dòng)改性光催化劑進(jìn)行了研究。
采用溶膠凝膠法設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)制備了光催化劑TiO2,以發(fā)泡鎳為載體制備了負(fù)載型催化劑Al2O3/Ni和TiO2/Al2O3/Ni。以催化劑作高壓極,采用介質(zhì)阻
擋放電反應(yīng)器(DBD)降解低濃度的甲苯。研究了有無(wú)催化劑,甲苯初始濃度,氣體停留時(shí)間和吸附對(duì)甲苯降解的影響。結(jié)果表明,負(fù)載光催化劑后甲苯轉(zhuǎn)化
率由45.3％提高到82.7％,能量效率由0.85g/kWh提高到1.73 g/kWh。提高初始濃度或減小停留時(shí)間甲苯轉(zhuǎn)化率降低。催化劑的高比表面積有利于甲苯轉(zhuǎn)
化和CO2選擇性提高,CO2/CO的比值由1.96提高到5.64。
以TiO2為基體使用硫酸酸化和Cu、Mn金屬氧化物負(fù)載對(duì)催化劑進(jìn)行了改性,結(jié)合BET、XRD、FT-IR、H2-TPR表征手段和活性評(píng)價(jià),研究了改性對(duì)催化劑
降解甲苯的影響。結(jié)果表明:TiO2經(jīng)1.0mol/L硫酸酸化,450℃焙燒制備的硫酸酸化TiO2其表面形成了較為穩(wěn)定的SO42-與Ti4+的螯合雙配位結(jié)構(gòu)和橋式雙
配位結(jié)構(gòu)。負(fù)載金屬組分后,低頻的橋式雙配位結(jié)構(gòu)特征峰和高頻的螯合雙配位結(jié)構(gòu)特征峰能夠明顯的檢測(cè)到。不同的金屬組分負(fù)載或兩種金屬組分復(fù)合
負(fù)載,由硫酸酸化形成的催化劑表面酸性中心沒(méi)有被破壞；經(jīng)硫酸化后催化劑的催化活性和CO2選擇性增強(qiáng),Cu、Mn負(fù)載可促進(jìn)甲苯轉(zhuǎn)化,提高CO2選擇性
；復(fù)合組分較單一組分催化性能好。
8.會(huì)議論文尚巍.王啟山.石磊生物濾塔凈化苯乙烯廢氣的中試試驗(yàn)研究 2003
近年來(lái)，我國(guó)逐漸加強(qiáng)了帶有惡臭的工業(yè)有機(jī)廢氣的管理，制定了更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)，對(duì)VOCs排放的限制日趨嚴(yán)格，相應(yīng)的對(duì)低濃度
有機(jī)廢氣的治理技術(shù)研究也日趨活躍。而生物處理技術(shù)由于具有傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)越性和安全性，得到人們的廣泛關(guān)注。本研究選用含苯乙烯廢氣
作為研究對(duì)象，主要考慮到苯乙烯的來(lái)源廣泛，排放量大，在低濃度有機(jī)廢氣中具有一定的代表性。
9.學(xué)位論文楊豪 改性半焦吸附有機(jī)廢氣的動(dòng)態(tài)行為及機(jī)理研究 2009
揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是常見(jiàn)的污染物，它與顆粒物一樣，是又一大類大氣污染物，對(duì)環(huán)境、動(dòng)植物的生長(zhǎng)及人類健康造成了極大的危害。它們主
要來(lái)源于石油化工行業(yè)所排放的廢氣：造紙、油漆涂料、采礦、金屬電鍍和紡織等行業(yè)所排出的有機(jī)溶劑；交通工具所排放的廢氣及其他可能排放有毒
有害有機(jī)廢氣的污染源。因而，如何有效的預(yù)防和消除VOCs污染已成為目前環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)熱門研究課題。
目前我國(guó)廣泛應(yīng)用的VOCs治理技術(shù)主要是活性炭（纖維）吸附法。但該法的缺點(diǎn)是活性炭（纖維）吸附容量較低、價(jià)格高，使用過(guò)程需要頻繁再生
或更換，且不論熱脫附或水洗滌再生，均會(huì)產(chǎn)生二次污染物。改性半焦，由于其具有發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，且自80年代就被用于處理工業(yè)
廢氣中的SO2和NOx，可以作為活性炭（纖維）的替代品用于處理VOCs，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
本文主要是利用以改性半焦為吸附劑來(lái)對(duì)典型的有機(jī)廢氣（甲苯和對(duì)二甲苯）的動(dòng)態(tài)吸附行為和吸附機(jī)理進(jìn)行研究。
研究結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)硝酸高溫改性后的半焦對(duì)對(duì)二甲苯的吸附能力比對(duì)甲苯的吸附能力強(qiáng)。單組分甲苯和對(duì)二甲苯的吸附平衡與Langmuir方程非常
吻合，其吸附等溫線是典型的Langmuir型。在甲苯和對(duì)二甲苯共同吸附時(shí)，各自穿透曲線的變化可以得知平衡關(guān)系的變化。雙組分吸附的平衡關(guān)系比較
復(fù)雜，對(duì)二甲苯能置換出已被吸附的甲苯。本文利用E-L方程對(duì)二元吸附進(jìn)行理論預(yù)測(cè)和分析，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，雖然E-L方程對(duì)各個(gè)
組分吸附量的預(yù)測(cè)卻經(jīng)常產(chǎn)生正負(fù)偏差，但它對(duì)吸附總量的預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合。
本文用線性回歸法和分離因數(shù)法結(jié)合E-L方程和實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)二組分吸附進(jìn)行理論分析。結(jié)果表明，E-L方程對(duì)二元混合氣體中相對(duì)強(qiáng)吸附質(zhì)的計(jì)
算值偏小，且相關(guān)性較好，對(duì)相對(duì)弱吸附質(zhì)的計(jì)算值偏大，且相關(guān)性差。改性半焦對(duì)甲苯和對(duì)對(duì)二甲苯的的吸附性能相近
10.期刊論文唐旭東.單石靈.劉忠生石化污水場(chǎng)含烴廢氣的催化燃燒試驗(yàn) -石油學(xué)報(bào)(石油加工)2002,18(2)
石化污水場(chǎng)所逸散的臭氣主要來(lái)源于平流隔油池進(jìn)出口,其主要成分為烴類等易揮發(fā)有機(jī)物.經(jīng)封閉后有組織排放的廢氣,采用濃度調(diào)整-吸附脫硫-催
化燃燒工藝技術(shù)處理,可達(dá)到國(guó)家廢氣排放標(biāo)準(zhǔn).中型試驗(yàn)表明,其有機(jī)廢氣脫除率在96%以上.并嘗試探索了催化燃燒中試的一些規(guī)律.
引證文獻(xiàn)(1條)
1.劉春陽(yáng).王慶九.陳天安噴漆車間VOCs防治研究[期刊論文]-環(huán)境科技 2009(z2)
本文鏈接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_bfhj200711025.aspx
授權(quán)使用：福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所科技信息中心(fjwzjg)，授權(quán)號(hào)：3e39db1a-43f5-4e94-96ae-9dfe00c3654f
下載時(shí)間：2010年9月27日

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