Mn-Ce修饰的微米孔材料填充床放电降解苯研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fox007138
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)进入大气环境后可能对人体健康和生态环境造成巨大威胁。目前VOCs末端控制技术包括低温等离子体法、光催化法、燃烧法、生物降解法等,其中低温等离子体降解VOCs技术具有快速、设备简单等优点,但该方法也存在能量利用率不高、生成有机副产物等问题。在小间隙内发生气体微放电可以生成高密度的高能电子和活性粒子,有利于有机化合物的降解。本文设计了一种放电电极间填充微米级孔径多孔材料的放电装置,高效生成气体微放电降解气相苯;同时,通过在微米孔颗粒上负载催化剂,利用微放电等离子体催化效应促进苯的降解。本文重点探究了电极构型、多孔材料性质、填充条件等对微放电特性和苯降解的影响,以及Mn-Ce催化剂对微放电等离子体降解苯以及副产物生成的影响。具体研究内容和结果如下:(1)三电极放电结构诱发多孔陶瓷孔内微放电的影响因素及苯降解性能。采用60μm孔径的多孔陶瓷管做介质,在相同外加电压条件下,与二电极放电结构相比,三电极放电结构的放电空间和放电面积更大,可在陶瓷管孔内的气隙生成更多的丝状放电通道,使放电功率从0.8 W提高到8.6 W,苯降解效率提高了35.1%;相比于弹簧电极,网高压电极能够增加有效放电面积和放电强度,放电功率提高4 W左右,苯降解效率更高。然而,采用弹簧电极时,苯降解的能量效率略高;此外,相较于200μm孔径的陶瓷管,采用孔径为60μm的微孔陶瓷管做介质时,陶瓷管孔内的微放电更强,苯降解效率和能量效率更高。(2)多孔材料填充床放电装置的微放电特性及苯降解性能。在相同能量密度下,与两电极填充床介质阻挡放电(DBD)装置相比,三电极填充床DBD装置的苯降解效率、能量效率以及CO2选择性更高;多孔材料填充长度和颗粒粒径影响微放电特性和苯降解效率,在放电区域内填充5 cm多孔材料时的苯降解效率和能量效率最高,填充颗粒粒径为0.18-0.25mm时有利于苯的降解;气体流速和苯初始浓度均与苯的降解效率成负相关关系,与能量效率成正相关关系;通过气相色谱质谱(GC-MS)测试苯降解的有机副产物,主要包括酸、酮、烷烃以及醛等有机物。(3)多孔陶瓷颗粒负载Mn-Ce催化剂降解苯。在多孔陶瓷材料上负载的Mn-Ce催化剂显著促进苯的降解,且Mn-Ce催化剂之间有明显的协同作用,当Mn:Ce配比为3:1时的催化剂在提升苯的降解效率和能量效率方面具有更好的性能,CO2选择性也较高;同时,在多孔陶瓷材料孔内引入γ-Al2O3能够有效提高苯的降解效率、能量效率和CO2选择性;通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)等手段对催化剂的组成成分、元素化合价态和氧化还原性特性等理化性质进行表征分析,结果显示γ-Al2O3的掺入与Mn-Ce催化剂之间存在相互作用,导致Mn3Ce1/γ-Al2O3催化剂中的表面吸附氧(79.16%)明显高于单独Mn3Ce1催化剂(63.21%),有助于提高苯催化降解效果。
其他文献
氯代挥发性有机化合物(Chlorinated Volatile Organic Compounds,Cl-VOCs)具有强挥发性、高毒性和易扩散性,已被公认为大气环境中的主要有害污染物之一,且对生态环境和人类生命健康造成巨大威胁。基于此,探索高效环保的Cl-VOCs控制技术成为当前环境领域的热点研究方向。近年来,电催化还原脱氯技术由于兼具环境友好性和出色的脱氯能力备受关注。然而,催化选择性差、反应
学位
近年来,由于人口快速增长、工业化快速发展以及可用淡水资源破坏,水资源短缺正成为一个严重的全球问题。膜分离技术在废水处理和水资源回收领域发挥着关键性的作用。其中正渗透技术(FO)具有能耗低,操作压力低,设备简单和结垢少等优点,正渗透技术和正渗透膜的制备都得到了快速发展,而高性能正渗透膜的制备是正渗透技术发展的关键问题。静电纺丝法制备的支撑层具有高孔隙率和互联孔结构,中间层的添加弥补了纳米纤维膜不利于
学位
近年来,越来越频繁的石化工业活动导致沿海城市的地下水中氨氮超标,酚类污染严重。纳米零价铁(n ZVI)材料通常依靠还原、氧化、吸附、共沉淀等作用去除地下水中有机、无机类污染物。以上过程伴随着n ZVI表面的自然化学腐蚀过程,该过程会在n ZVI材料中形成稳定的腐蚀层,且易受到地下水环境组分的干扰,造成n ZVI材料的反应性失活。为了解决n ZVI材料在长期使用后的容量衰减,活性降低等问题,同时降低
学位
作为人机交互领域中的一个重要研究方向,眼机交互技术已在医疗、辅助驾驶、虚拟现实和军事等领域得到了广泛地应用。传统的基于桌面式的眼机交互系统需要借助过多的硬件设备,不易穿戴,无法作为野外作战装备的辅助系统。因此,为了解放战士的双手,使其专心于武器打击装备的操作上,研究设计一款体积小,重量轻、易于集成且可穿戴的眼机交互系统对提高作战装备的智能化程度具有非常重要的意义。本文将嵌入式技术、图像处理技术相结
学位
蚀刻液末端废水(etching terminal wastewater,ETW)是蚀刻液工业废水经絮凝、离子交换等工艺处理后产生的废水,仍含有多种重金属如Cu(II)、Ni(II)和Zn(II)、以及多种难降解有机物。随着污染减排和出水排放标准的日益严格,寻找有效方法降解ETW中难降解有机物同步回收和分离有价金属,具有重要的环境和生态、以及社会意义。结合光助生物电化学系统(bioelectroch
学位
<正>脑科学研究表明,人脑对事物的认知通常是整体优先的,所以实施整体教学有助于学生更好地理解和掌握知识。《课程标准(2022年版)》指出,要“改变过于注重以课时为单位的教学设计,推进单元整体教学设计,体现数学知识之间的内在逻辑关系,以及学习内容与核心素养表现的关联”。史宁中教授在对新课标的解读报告中也特别指出,要关注数学课程的整体性和一致性。在运算教学方面,则建议在学生已有知识经验的基础上,让学生
期刊
近年来,随着工业化进程的加快,水资源短缺以及水污染问题日益加剧。膜蒸馏(MD)技术作为一种新兴的脱盐技术受到研究者们的广泛关注。膜蒸馏是一项十分有前景的脱盐技术,但其存在的问题也不容忽视。作为热膜技术相结合的脱盐过程,首先存在传统热法脱盐技术所存在的高能耗问题;传统膜蒸馏技术体加热的加热模式还会降低整个系统的热量利用效率,造成严重的温度极化(TP),能量利用率低下。膜蒸馏技术最大的局限性在于进料液
学位
光声断层成像(PAT)是一种非侵入性混合成像模式,用于获取有关半透明介质内光吸收结构分布的信息。它基于光声效应,通过脉冲激光激发超声波,结合了光学成像的高对比度和超声的良好分辨率并且具有无创特性,在生物医学领域具有巨大的应用潜力。图像重建算法是光声断层成像的关键技术。图像重建质量很大程度上取决于采集到的声压信号的完整性,稀疏的测量位置和探测器的有限视野扫描问题会导致不完整的声压信号,从而限制重建的
学位
在使用真空热压成型技术制作复合装甲材料时,空压包是保证制备材料处于真空状态的必备工具。然而空压包是由两张真空膜涂胶制成,因涂胶工艺问题致使其可能存在微泄漏孔。一般当泄漏量大于0.5mm孔径当量时,空压包内难以到达一定的真空度,将导致热压成型出来的复合装甲材料达不到技战指标。因此有必要对空压包是否存在泄漏进行检测识别,保障复合装甲材料的成品率。本文基于真空容器泄漏检测原理,设计了空压包泄漏检测仪,实
学位
X射线计算机断层(Computed Tomography,CT)成像技术是一种高效地无创诊断技术,在辅助临床诊疗方面发挥着至关重要的作用。高效可靠的CT重建算法是CT成像技术中重要的一个环节。临床患者在CT检查过程中会伴随辐射风险,过量的辐射会诱发白血病和癌症等疾病。稀疏角度扫描是一种常见的减少辐射剂量的方式,但该扫描方式会导致投影数据不完备。若采用不完备的投影数据进行CT图像重建,则会导致重建图
学位