低溫等離子體技術處理工業源VOCs epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　隨著我國社會經濟的快速發展，有越來越多的環境問題齣現。其中，大氣汙染問題以其汙染程度深、影響範圍廣、治理難度大等特點尤其受到人們的關注。而揮發性有機汙染物VOCs是大氣汙染重要組成部分，已引起社會廣泛的關注。如何有效地控製及消除揮發性有機汙染物的排放已成為治理目前大氣汙染的重點，開發齣高效、經濟、環境友好的揮發性有機物控製技術顯得尤為重要。　　為瞭盡快實現該技術的商業化應用，作者所在課題組從2005年起，在低溫等離子體技術應用研究領域已開展瞭將近十年的研究，並承擔瞭相關的國傢自然科學基金項目和企業橫嚮項目，因此，作者將主要研究成果著成此書，希望能夠為建設資源節約型、環境友好型及生態文明型社會，推動節能、減排、降耗，發展循環經濟，實現可持續發展，全麵改善環境質量提供一份力量。

內容簡介

　　目前，我國的工業正在高速發展的時期，VOCs的使用量與日俱增。現在我國對VOCs排放量並沒有官方的統計，估計我國VOCs的年排放量2000萬t左右。其排放控製的處理設備將是一個巨大市場。如若我國不掌握有效的汙染控製新技術，要麼這個巨大的市場將拱手讓給外國公司，要麼我國的大氣環境中VOCs的汙染將持續的惡劣下去。而低溫等離子體法處理VOCs的技術，能夠有效彌補傳統技術所具有的缺陷。因此，本書將針對該技術在工業源VOCs治理方麵展開討論，並希望其能夠早日實現市場化發展。

作者簡介

　　竹濤（1979—），男，山西臨猗人, 中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院，博士、副教授、博士生導師，研究方嚮為大氣汙染控製，新世紀優秀人纔，北京市優秀人纔，在國內外期刊發錶SCI、EI等論文100餘篇；申請專利18項；齣版著作7部：主編《礦山固體廢物綜閤利用技術》、《大氣顆粒物控製》、《物理性汙染控製》3部；作為第一作者參與撰寫專著《CHEMISTRY, EMISSIONCONTROL, RADIOACTIVE POLLUTION AND INDOOR AIR QUALITY》1部；第二作者編著《我國典型行業非二氧化碳類溫室氣體減排技術及對策》；參與編寫《環境化學》、馬廣大主編的《大氣汙染控製技術手冊》。負責並承擔國傢自然科學基金項目1項、國傢環保公益項目2項、部委項目5項、企業橫嚮項目10項、校內項目6項，外專項目3項；參與國傢重大項目4項，國傢863項目2項；主持完成15項工程、設計及工程管理項目；獲省部級奬勵2項。

精彩書評

　　隨著工業經濟的發展，石油、油漆、印刷和塗料等行業産生的揮發性有機廢氣（VOCs）也日漸增多，科學、高效地處理VOCs顯得日益迫切。目前國內外對有機廢氣治理采用的處理方法主要有吸收、吸附、催化燃燒等，這些方法都麵臨所用設備多、實驗復雜、能耗大等問題。因此，經濟、高效地治理低濃度、大流量的有機廢氣，除改進傳統技術外，開發替代産品，尋求控製最優技術已成為解決VOCs汙染的必由之路。　　VOCs處理低溫等離子體法作為一種新的處理技術，具有其自身的特點，在揮發性有機物控製工程領域將具有很大的應用前景。

目錄

第一章 緒論... 61.1 揮發性有機物（VOCs）的概念、來源及危害... 61.1.1 VOCs概念... 61.1.2 VOCs工業來源... 71.1.3 VOCs危害... 81.2 我國VOCs汙染現狀及對策... 91.3 VOCs治理技術... 101.3.1 吸附法... 101.3.2 吸收法... 111.3.3 冷凝法... 121.3.4 膜分離法... 121.3.5 燃燒法... 121.3.6 生物法... 141.3.7 光催化法... 161.3.8 低溫等離子體法... 171.3.9 幾種VOCs處理方法的性能比較... 171.4 結語... 19參考文獻... 19

第二章 低溫等離子體... 212.1 等離子體概念... 212.2 等離子體的分類... 212.2.1 按存在分類... 212.2.2 按電離度分類... 212.2.3 按粒子密度分類... 212.2.4 按熱力學平衡分類... 212.3 等離子體特徵... 212.3.1 等離子體整體特性... 212.3.2 等離子體準電中性... 212.3.3 等離子體鞘層... 212.3.4 等離子體擴散過程... 212.3.5 等離子體輻射... 212.4 等離子體特徵參數與判據... 212.4.1 等離子體密度和電離度... 212.4.2 等離子體溫度... 212.4.3 沙哈方程... 212.4.4 德拜屏蔽與德拜長度... 222.4.5 等離子體頻率... 222.4.6 等離子體導電性和介電性... 222.4.7 等離子體判據... 22

第三章 等離子體産生方式... 233.1 電子束照射... 233.2 介質阻擋放電... 233.3 沿麵放電... 233.4 電暈放電... 233.5 輝光放電... 233.6 弧光放電... 233.7 微波放電... 23

第四章 氣相等離子體光譜特性... 244.1 電暈放電光譜特性... 244.1.1 流光放電... 244.1.2 輝光放電... 244.2 火花放電光譜特性... 244.3 電弧放電光譜特性... 244.3.1 紫外光強度... 244.3.2 紫外光能量... 24

第五章 等離子體技術處理VOCs的機理... 255.1 電暈放電... 255.1.1 正電暈... 265.1.2 負電暈... 275.1.3 交變電場電暈放電... 295.1.4 電暈放電起暈電場的計算... 305.2 流注理論... 305.2.1 空間電荷對電場的畸變... 305.2.2 正流注的形成... 325.2.3 負流注的形成... 335.3 介質阻擋放電... 335.3.1 介質阻擋放電的發生過程... 345.3.2 介質阻擋放電的能量和電場的計算... 365.5 電子、離子、自由基和臭氧的形成... 365.5.1 放電等離子體的重要基元反應過程... 365.5.2 電子所得的能量和羥基與臭氧的形成... 375.6 VOCs分子降解過程... 405.7 結語... 43參考文獻... 43

第六章 低溫等離子體物理及反應器類型... 45

第七章 低溫等離子體反應係統優化... 467.1 實驗裝置... 467.2 等離子體反應器... 467.3 實驗電源及電路... 487.4 反應器結構研究... 517.4.1 反應器直徑對降解率的影響... 517.4.2 放電極直徑對降解率的影響... 517.4.3 放電極材料對降解率的影響... 545.4.4 反應器材質對降解率的影響... 557.4.5 反應區長度對降解率的影響... 577.5 高頻電源下的反應器發熱研究... 587.5.1 研究方法... 597.5.2 實驗結果... 607.5.3 實驗現象分析... 627.5.4 模型建立... 627.6 電源比較實驗研究... 647.6.1 直流與交流電的比較實驗... 647.6.2 交流電源電氣參數對降解率的影響... 667.7 結語... 72參考文獻... 73

第八章 低溫等離子體技術工況參數的研究... 758.1 反應器空塔實驗... 758.1.1 電壓對降解效果的影響... 758.1.2 入口濃度對去除效果的影響... 768.1.3 氣體流速對去除效果的影響... 778.1.4 功率對去除效果的影響... 778.2 反應器內有填料的相關實驗... 798.2.1 電場強度對降解率的影響... 798.2.2 氣體流速對降解率的影響... 808.2.3 入口濃度對降解率的影響... 818.2.4 填料對降解率的影響... 828.3 工況參數與臭氧濃度關係... 848.3.1 電場強度對臭氧濃度的影響... 848.3.2 氣體流速對臭氧濃度的影響... 858.3.3 入口濃度對臭氧濃度的影響... 858.3.4 填料對臭氧濃度的影響... 868.4 填料對氣體放電性能的影響... 878.4.1 填料對氣體放電強度的影響... 878.4.2 填料與能量分配之間的關係... 898.5 結語... 90參考文獻... 91

第九章 低溫等離子體協同技術研究... 939.1 低溫等離子體協同技術研究現狀與分析... 939.1.1 等離子體-吸附劑聯閤技術... 939.1.2 等離子體-催化劑聯閤技術... 949.1.3 等離子體-鐵電性物質聯閤技術... 959.1.4 聯閤裝置... 969.1.5 機理研究... 969.1.6 國內外研究現狀分析... 979.2 協同效應下降解效果的評價標準... 979.3 吸附增效等離子體降解實驗... 999.3.1 吸/脫附降解實驗... 999.3.2 吸附增效機理研究... 1019.4 催化協同等離子體降解實驗... 1069.4.1 納米TiO2/γ-Al2O3催化協同等離子體降解實驗... 1069.4.2 MnO2/γ- Al2O3催化協同等離子體降解實驗... 1159.4.3 納米TiO2/γ-Al2O3與MnO2/γ-Al2O3催化劑對比試驗... 1209.5 鐵電體協同等離子體降解實驗... 1229.5.1 典型鐵電體協同等離子體降解實驗... 1229.5.2 改性鐵電體協同等離子體降解實驗... 1329.6 吸附-鐵電體-納米催化協同降解實驗... 1389.6.1 復閤催化劑對降解率的影響... 1389.6.2 復閤催化劑對臭氧濃度的影響... 1399.6.3 復閤催化劑對等離子體能量效率的影響... 1399.7 結語... 140參考文獻... 141

第十章 反應機理和反應動力學分析... 14710.1 檢測分析方法... 14710.1.1 淨化尾氣監測方法... 14710.1.2 産物臭氧測定方法... 14710.1.3 錶麵結焦産物測定方法... 14810.2 反應産物分析... 14810.2.1 色譜檢測結果分析... 14810.2.2 質譜檢測結果分析... 14910.2.3 尾氣的紅外吸收圖譜分析... 15010.3 結焦産物分析... 15110.4 反應機理分析... 15310.5 等離子體反應動力學分析... 15810.5.1 高能電子撞擊反應速率常數... 15810.5.2 吸附/脫附反應速率... 16010.6 結語... 161參考文獻... 162

第十一章 低溫等離子體技術的其他應用... 16311.1 汙水處理廠低溫等離子體除臭技術... 16311.1.1 實驗裝置... 16311.1.2 實驗方法及評價指標... 16411.1.3 低溫等離子體除臭機理... 16511.1.4 電場強度E與惡臭氣體淨化效率η之間的關係... 16611.1.5 等離子體反應過程的放電參量研究... 16711.1.6 功率P與惡臭氣體淨化效率η之間的關係... 16911.1.7 結語... 17011.2捲煙廠低溫等離子體除臭技術... 17111.2.1 實驗係統及條件... 17111.2.2 淨化原理... 17211.2.3低溫等離子體技術除臭效率測定[23] 17311.2.4 氣體流量變化對異味氣體處理效率的影響... 17411.2.5 等離子體設備電源功率變化對異味氣體處理效率的影響... 17411.2.6 結語... 17511.3 等離子體技術脫附再生活性炭縴維... 17511.3.1 實驗材料和方法... 17611.3.2 頻率f與脫附率η和損失率ζ的關係... 17711.3.3 電場強度E與脫附率η和損失率ζ的關係... 17711.3.4 功率P與脫附率η和損失率ζ的關係... 17811.3.5 脫附時間t與脫附率η和損失率ζ的關係... 17811.3.6 機理分析... 17911.3.7 結語... 180參考文獻

前言/序言

　　隨著工業經濟的發展，石油、油漆、印刷和塗料等行業産生的揮發性有機廢氣（VOCs）也日漸增多，科學、高效地處理VOCs顯得日益迫切。目前國內外對有機廢氣治理采用的處理方法主要有吸收、吸附、催化燃燒等，這些方法都麵臨所用設備多、實驗復雜、能耗大等問題。因此，經濟、高效地治理低濃度、大流量的有機廢氣，除改進傳統技術外，開發替代産品，尋求控製最優技術已成為解決VOCs汙染的必由之路。　　鑒於工業源VOCs排放量大、濃度較低等特點，低溫等離子體技術在處理VOCs方麵較傳統的處理方法具有更強的優勢。為瞭盡快實現該技術的商業化應用，本課題組從2005年起，在低溫等離子體技術應用研究領域已開展瞭將近十年的研究，並承擔瞭相關的國傢自然科學基金項目和企業橫嚮項目，因此，將我們的主要研究成果著成此書，希望能夠為建設資源節約型、環境友好型及生態文明型社會，推動節能、減排、降耗，發展循環經濟，實現可持續發展，全麵改善環境質量提供一份力量。　　第一章主要介紹瞭VOCs的概念、來源及危害，同時介紹瞭目前VOCs的治理技術，通過各類技術性能比較，我們選用瞭低溫等離子體技術處理工業源VOCs。第二章簡述瞭等離子體的概念和特徵，並提供瞭低溫等離子體的特徵參數與判據，為讀者對等離子體的認知打好基礎。第三章詳細論述瞭氣體放電的特性與原理、低溫等離子體主要産生方法及生成途徑，由於其特殊性能及較高的降解能力，在處理氣態汙染物等方麵也具有很好的應用前景。第四章著重介紹瞭電暈放電、流光放電、輝光放電、火花放電及電弧放電時所産生的各類光譜特性，通過對輻射光譜的測量分析，可以發現五種氣體放電形式及過程中所形成的放電通道中粒子密度、溫度以及粒子成分等重要參數各不相同。第五章論述瞭低溫等離子體技術處理VOCs的降解機理，顯然低溫等離子體能夠有效降解大分子的VOC分子，使之轉化為無害的無機小分子物質。第六章主要研究瞭低溫等離子體反應器結構優化、電源電路優化，並確定瞭反應係統最優化方案；同時，針對高頻電源下反應器發熱問題進行探討，並建立瞭能量模型，希望能夠有效提高反應能量利用效率，降低熱損失。第七章優化瞭低溫等離子體降解VOCs的反應工況參數，提齣並確定瞭該技術商業化産品的最佳操作參數及最佳反應器構型。第八章對低溫等離子協同技術展開研究，包括等離子體-吸附聯閤、等離子體-催化聯閤、等離子體-鐵電聯閤等技術，並在此基礎上提齣等離子體-吸附+催化+鐵電體集成技術來處理工業源VOCs，並取得一定的進展，為低溫等離子體今後的發展提供瞭方嚮。第九章以甲苯降解為例，采用色譜—質譜連用和紅外光譜對該反應器淨化尾氣及結焦産物進行瞭分析，首次較為全麵地探討瞭等離子體協同催化降解甲苯廢氣的機理，並進行瞭反應動力學分析；結果錶明，等離子體集成技術，可以有效地降低反應副産物，具有廣闊的應用前景。第十章描述瞭低溫等離子體技術的其他應用，包括我們和其他學者所作的應用性研究，希望能夠為低溫等離子體技術真正應用提供參考和藉鑒。　　本書的編寫和齣版受到“國傢自然科學基金項目（51108453）”、“國傢環保公益項目（201409004）”、“新世紀優秀人纔支持計劃”、“北京市優秀人纔培養項目”、“中央高校基本科研業務費項目”和“中國礦業大學（北京）研究生教材及學術專著齣版基金”資助。參與本書著作的還有本課題組的陳銳、李漢卿、和嫻嫻、杜雙傑、夏妮、李笑陽、趙文娟、王曉佳、吳世琪、陸玲、周金蘭、尹辰賢幾位同誌，在此錶示感謝。　　本書的齣版不僅可供作為環境工程專業人員使用，同時也可供煤炭、電力、環境保護、建築、建材、科研和設計部門的工程技術人員和管理人員參考使用。　　由於著者學術水平有限，加之時間倉促，錯誤之處在所難免，希望讀者批評指正，同時也對書中所引用文獻作者也錶示誠摯的謝意。　　著者　　2015年1月

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