等离子体和催化技术协同转化空气中甲烷的研究

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1、天津大学硕士学位论文等离子体和催化技术协同转化空气中甲烷的研究姓名：郭强申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘昌俊;尹燕华20080601中文摘要甲烷是一种主要的温室气体，其制造温室效应的能力是C02的23倍。并且在密闭的生活空间，空气中的甲烷也是一种有害的污染物。因此，开发一种高效清除空气中的甲烷的技术具有重要的工业意义。基于金属催化剂催化氧化脱除空气中的甲烷的路线已经研究了很多年，也取得了较好的研究进展，但是还存在着一些传统方法难于克服的问题：(1)其所需的氧化温度较高，多在500℃以上；(2)在氧化过程中产生的水容易引起催化剂活

2、性下降。为了克服上述问题，近年来，一些学者开展了等离子体催化甲烷氧化的研究，反应温度得到了明显下降。本文在常温常压下，开展了等离子体催化氧化空气中甲烷的研究，并对各种放电参数及工艺参数进行了系统考察。结果发现：(1)不同的电极材料对甲烷氧化有不同的催化性能，催化性能排序为：不锈钢(Fe-Ni)>紫铜(Cu)>黄铜(Cu-Ni)；(2)甲烷在等离子体区停留时间的增加有利于甲烷的转化率增加，且停留时间、甲烷的浓度对C02的选择性都有明显影响；(3)小的等离子体区域能够产生能量较高的等离子体，这有利于甲烷氧化效率的增加。(4)反应中添加少量水分有

3、利于甲烷的转化和C02产生。关键词：等离子体；甲烷脱除；二氧化碳ABSTRACTMethaneisamajorgreenhousegas，whichisrecognizedtocontribute23timestoglobalatmospherewanningthanoD2atequiValentemissionrate．Besidesmethaneisaharnlfulcont锄inationinanisolatedliVingspace．Hence，thedeVelopmentofasimple锄dhi曲lyefficientproce

4、ssforeliminationofmethaneintheairisofsignificantcommercialinterest．ExtensiVestudieshaVebeendoneonthecatal”icoxidationofmethaneintheairwithsupportedmetalcatalySt．HoweVer，thiscatal”icroutehasnotyetbeenindustrializedbecauseofthefollowingproblems：(1)hi曲tempera_turesrequiredbyt

5、hecatal妒coperations(typicallymorethan500oC)；(2)watergeneratedcanleadtodecreasingofcatal”icactiVity．WiththedeVelopmentofpIasmatechnology，scientists铲aduallydeVelopedplasmaoxidationofmethaneandfoundthatplasmacanbeoperatedwithalowerreactiontempe咖re．Inthisp印er，theeliminationofm

6、ethanebyplasmamethodissystematicallystudiedunderenVironmentaltemperature．ThefollowingresultshaVebeenobtained：(1)thedi毹rentelectrodematerialhasdi行erente毹ctonthecatal州cactiV时ofmethaneoxidation，theorderofcatalyticactiVit)，is：stainlesssteel(Fe—Ni)>copper(Cu)>brass(Cu—Ni)；(2)th

7、emethaneconVersiontoC02increaseswithincreasingresidencetimeofplasmaregion，besidesthehighconcentrationofmethaneisfaVorofincreasetheselectivitytoaD2；(3)thesmallerplasmaregionleadst0hi曲erelectronenergy，whichincreasesmethaneconVersion；(4)theadditionofwaterisfaVoredforthemethan

8、econversiontoCO，．KEYWORDS：Plasma；Eliminationofmethane；C02独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工