Низкотемпературные плазменно-каталитические процессы в защите окружающей среды

• Автор: Бубнов, Андрей Германович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 336 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание.
Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Экологические проблемы и причины, формирующие изменение качества окружающей среды в Российской Федерации.
1.2. Традиционные методы очистки отходящих газов различных производств от органических вредных веществ

1.3. Методы химии высоких энергий в технике защиты окружающей среды

1.4. Типичные конструкции реакторов для плазмохимических процессов

очистки.
1.5. Сравнительная характеристика современных и традиционных способов очистки сточных вод от органических соединений

1.6. Применение катализа в методах химии высоких энергий

Глава 2. Методики эксперимента
2.1. Экспериментальные лабораторные установки
2.2. Характеристика объектов исследования.
2.3. Методы исследований
Глава 3. Концентрации основных активных частиц в плазме барьерного
разряда.
3.1. Основные активные частицы в газовой фазе
3.2. Концентрация активных частиц в системе, состоящей из жидкости и
3.3. Влияние размеров и положения разрядной зоны на генерирование активных частиц в диэлектрическом барьерном разряде система, состоящая из жидкости и газа
Глава 4. Характеристика процессов взаимодействия диэлектрического
барьерного разряда с некоторыми органическими парами и газами
4.1. Взаимодействие плазмы диэлектрического барьерного разряда с парами 1,2дихлорэтана.
4.2. Взаимодействие плазмы диэлектрического барьерного разряда с парами ароматических углеводородов на примере бензола, толуола и мксилола.
4.3. Трансформация формальдегида в плазме барьерного разряда.
4.4. Трансформация паров фенола в плазме барьерного разряда
4.5. Трансформация формальдегида и паров фенола в плазме
барьерного разряда.
Глава 5. Очистка воздуха от формальдегида при совместном использовании катализаторов и диэлектрического барьерного разряда
5.1. Влияние различных неизолированных электродов на концентрации основных газовых продуктов обработки формальдегида в диэлектрическом барьерном разряде, возбуждаемом на воздухе
5.2. Проведение совмещнного плазменнокаталитического процесса деструкции формальдегида.
Глава 6. Влияние параметров разрядной зоны на кинетику и эффективность плазменной деструкции фенола в модельных растворах.
Тепловые характеристики реактора.
Глава 7. Деструкция фенолов в диэлектрическом барьерном разряде и в
совмещнном плазменнокаталитическом процессе
7.1. Деструкция фенолов в ДБР и в 1II1.
7.2. Продукты трансформации фенолов в ДБР и СПКП.
7.3. Кинетика процессов очистки воды от фенолов в СПКП.
7.4. Деструкция муравьиной кислоты в водном растворе под действием
диэлектрического барьерного разряда
Глава 8. Обработка природных сточных вод в диэлектрическом
барьерном разряде
9. Основные результаты и выводы
Библиография


В зависимости от коропирующего электрода различают отрицательную и положительную корону, а в зависимости от способа питания корону постоянного и переменного тока, импульсную и т. Во всех приведенных типах короны образуются заметные количества озона в воздухе от до г ОзкВтч . Есть данные о более высоких выходах озона, генерируемого в реакторах импульсного коронного разряда до г ОзкВт ч . Однако наиболее эффективным генератором озона является барьерный разряд . Вес другие, известные сейчас методы, экономически менее выгодны, хотя некоторые из них могут иметь отдельные преимущества перед барьерным разрядом. Хорошим выходом для озонаторов, работающих по принципу барьерного разряда, считается 0,2 кгкВт ч . Однако Драгинский В. Л. 0 сообщает о возможности выхода в 0, кгкВтч. Синтез озона в барьерном разряде один из немногих крупнотоннажных плазмохимических промышленных процессов. В настоящее время имеется достаточно полное представление о кинетике образования озона в барьерном разряде в кислороде. Полный список содержит более реакций. Константы скоростей многих из них являются функциями не только температуры, но и напряженности электрического поля. Однако в основном процессы разложения и образования озона определяются сравнительно небольшим числом реакций . Результаты исследований синтеза озона из воздуха доказывают, что наличие азота в смеси приводит к увеличению степени конверсии кислорода в озон по сравнению с синтезом в чистом кислороде при малых значениях удельной энергии. Действительно, хотя содержание кислорода в воздухе составляет только , количество озона, образующегося в барьерном разряде в воздухе по сравнению с кислородом при тех же удельных энергиях, уменьшается не в 5, а только в 2,5 раза 1. Следует отметить, чго низкотемпературная плазма, получаемая в лабораторных условиях с помощью электрических разрядов, в настоящее время прочно заняла место одного из наиболее универсальных методов решения разнообразных научных и прикладных задач 2. Особое место в плазмохимической технологии занимает неравновесная плазма, характеризуемая высоким уровнем энергии электронов, концентраций заряженных и возбужденных частиц, а также радикалов при низкой температуре газа. Работ, посвященных исследованию окисления различных органических примесей, содержащихся в воздухе и воде, в плазме барьерного разряда, достаточно много 6, , . Так, в 3 изучен процесс окисления СО и СН4 в воздушной среде в низкотемпературной плазме барьерного разряда. В работе приводятся данные о кинетике изменения концентраций диоксида углерода и метана, продуктов их распада, а также побочных соединений. Авторами исследовалось влияние плазмы барьерного разряда на пары ацетона, толуола, ацетальдегида и этилового спирта в воздухе. В работе показано, что в этих условиях протекают реакции, приводящие к образованию углекислого газа, воды, стабильных промежуточных продуктов, а также налту полимера. При этом степень превращения вредных микропримесей в С2 и Н и кВ составляет для этанола , толуола , ацетона около и не менее для ацетальдегида. В работах 4 и 5 изучалось превращение органических соединений ягексана, циклогексана, кумола и циклогскссна в плазме барьерного разряда, в условиях, обеспечивающих эффективный выход продуктов реакции из зоны действия разряда. Авторами публикаций обнаружено, что при возбуждении разряда в среде инертных газов, в ряду Не, Аг, Кг, Хс имеет место увеличение энергозатрат на превращение исходного углеводорода с 1,3 до 2, кэВмолекула. Этими же авторами в 6 исследовано окисление пропилена и изобутилена в плазме барьерного разряда в присутствии октана. В частности, рассмотрен возможный механизм реакции окисления. Принципиальная возможность методами плазмохимии уничтожать токсичные органические отходы показана в 7. Причм в качестве модельных органических соединений использовался крахмал и бензол. В работе 6 в качестве загрязнителя использовалась примесь ксилола с начальной концентрацией менее 0,5 гм . Эффективность очистки при плазмохимической обработке в реакторе с барьерным разрядом составила ,8 при энергозатратах 0, кВтчм.