低温等离子体协同催化技术降解甲苯实验研究

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1、中文图书分类号：X701密级：公开UDC：502学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：低温等离子体协同催化技术降解甲苯实验研究论文作者：郭书清领域：环境科学与工程指导教师：梁文俊副教授论文提交日期:2017年5月UDC：502学校代码：10005中文图书分类号：X701学号：S201405070密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：低温等离子体协同催化技术降解甲苯实验研究英文题目：DECOMPOSITIONOFTOLUENEBYNON-THERMALPLASMACOUPLEDWITHCATALYSTS论文作者：郭书清学科

2、专业：环境科学与工程研究方向：大气污染控制工程申请学位：工学硕士指导教师：梁文俊副教授所在单位：环境与能源工程学院答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学DissertationSubmittedtoBeijingUniversityofTechnologyforMasterDegreeofEngineeringDECOMPOSITIONOFTOLUENEBYNON-THERMALPLASMACOUPLEDWITHCATALYSTSGUOSHUQINGSupervisedbyAssociateProfessorLIANGWENJUNMajorinEnviron

3、mentalScienceandEngineeringBeijingUniversityofTechnologyMay2017独创性声明本人声明所呈交的论文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。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：郭书清日期：2017年5月22日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保

4、留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：郭书清日期：2017年5月22日导师签名：梁文俊日期：2017年5月22日摘要摘要本研究采用介质阻挡方式产生低温等离子体(NTP)，分别研究了γ-Al2O3小球负载型和堇青石负载型两个系列催化剂，以挥发性有机污染物（VOCs）代表物质甲苯为目标污染物，考察低温等离子体协同催化技术降解甲苯的性能与机理。研究了Mn系催化剂及添加稀土助剂Ce和La，考察比较三者甲苯降解性能。研究结果表明，Ce、La稀土助剂的加入，显著提

5、高了甲苯的降解程度，Mn-La催化剂较Mn催化剂和Ce催化剂更有助于甲苯降解，通过对其进行H2-TPR表征也得以证明。通过对催化剂甲苯降解性能比较：Mn-La/γ-Al2O3和Mn-La/堇青石的甲苯去除率和绝对去除量最高，当电压22kV时，1.0%Mn-1.0%La/γ-Al2O3和7.5%Mn-2.0%La/堇青石的甲苯降解率分别为73.21%、73.61%，甲苯绝对去除量分别为158.13mg/h、159.00mg/h。选取两系列中催化剂进行放电前后XRD表征，结果表明高压放电不会影响对载体晶型和催化剂寿命。研究中考察了负载型小球催化剂对系统能耗的影响，结果表明：

6、添加La的反应器甲苯的降解率增大，能量密度增加，系统能效要低于Mn/γ-Al2O3反应器；添加Ce的反应器甲苯的降解率略微增大，能量密度有所下降，其系统能效要高于Mn/γ-Al2O3反应器。通过O3分析仪、GC-MS、FT-IR以及光谱分析仪对联合技术降解甲苯的中间产物进行检测分析，结果显示：Mn对O3分解起主要作用；反应过程中，生成一定量的有机副产物；低温等离子体场中光谱波长主要集中在紫外光波段，尤其是长紫外光波段，也有一些紫光和红光。关键词：低温等离子体；催化；甲苯；Mn；Ce；La-I-AbstractAbstractNon-thermalplasma(NTP)p

7、roducedbydielectricbarrierdischarge(DBD)wasinvestigatedintheexperiment.Toluenewaschosentobedecomposedinthisstudybynon-thermalplasmacoupledwithloadedcompositeγ-aluminaandhoneycombzeolitecatalysts.Mn,Ce,Lawereselectedastheactivecomponentsinthecatalysts.Toluenedecompositionp