光催化氧化降解瓦斯效果的实验研究

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1、全日制硕士学位论文光催化氧化降解瓦斯效果的实验研究申请人姓名：刘雯指导教师：魏建平戴俊学位类别：工学硕士专业名称：安全科学与工程研究方向：瓦斯灾害预测与防治河南理工大学安全科学与工程学院二○一五年六月河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：《光催化氧化降解瓦斯效果的实验研究》，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签名

2、:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中图分类号：TD713密级：公开UDC：622单位代码：10460光催化氧化降解瓦斯效果的实验研究ExperimentalStudyonPhotocat

3、alyticDegradationofGas申请人姓名刘雯申请学位工学硕士学科专业安全科学与工程研究方向瓦斯灾害预测与防治导师魏建平职称教授副导师戴俊职称讲师提交日期2015.04答辩日期2015.06河南理工大学摘要我国是煤矿瓦斯灾害最严重的国家，尤以瓦斯事故最为严重。在瓦斯中甲烷的含量很大，可达90%以上，而甲烷仅仅是由非活性的C-H键组成的，所以非常稳定，若利用普通的方法，难以将甲烷分解与转化。本文利用光催化氧化技术在自制的光反应器中对降解瓦斯进行了初步的实验研究，为绿色治理煤矿瓦斯提供理论基础。本文首先从反应动力学的角度考查了不同因素对真空紫外光降解瓦斯效应的影响，

4、理论模拟了瓦斯降解规律，然后对不同催化剂进行了性能研究，选取ZSM-5分子筛为催化剂，通过正交试验考查分析了反应时间、光照强度、氧气含量、水分子含量和涂覆面积比等因素对瓦斯降解效应的影响程度，最终确定了最优试验条件。结果表明：影响真空紫外光氧化降解煤矿瓦斯效应的因素很多，其中光照强度、氧气含量、甲烷初始浓度、水分子含量是主要因素；另外，本文通过利用L-H反应动力学模型，揭示了真空紫外光及羟基自由基两方面共同作用于瓦斯降解的作用机制，对所得动力学方程进行拟合计算，其相关系数达0.98以上；以ZSM-5分子筛作光催化剂，对于初始体积分数为3.5%的甲烷，当反应时间为120min

5、、光照强度为4W、氧气体积分数为30%、水分子含量为0.3%和涂覆面积比为75%时，瓦斯降解率相较无催化剂时的66.61%有显著提高，达到86.40%。关键词：瓦斯；光催化；羟基自由基；ZSM-5分子筛；甲烷降解率IAbstractChinaistheworld'sworstcoalminedisastersinoneofthecountries,especiallythegasaccidentisthemostseriousaccident.Morethan90%ofthegasismethane,methaneiscomposedonlybythenonactiveC-

6、Hkey,whichisatetrahedralstructure.Itsmoleculeisverystable.Thetransformationanddecompositionofmethaneishardtooccurundernormalconditions.Inthispaper,thepreliminaryexperimentalresearchondegradationofgasinahome-madephotoreactorusingphotocatalyticoxidationtechnology,providesthetheoryfoundationf

7、orthegreenmanagementofcoal-minegas(CMG，methane).First,thispaperexaminedtheinfluenceonthevacuumultravioletdegradationgaseffectofdifferentfactorsfromthekineticsangleandsimulatedthegasdegradationtheoretically.Thenthecatalyticperformanceofdifferentcatalystswasalso