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摘要
随着中国对环境治理的深入进行，中国对挥发性有机化合物(Volatile Organic Compound,VOCs)治理的要求越来越高。在各种VOCs治理技术中，等离子体技术具有工艺流程简单，可处理污染物种类范围广，适用性强等优点，尤其适合处理大风量、低浓度的VOCs。非热电弧等离子体由于具有兼具冷、热等离子体的优势，拓宽了等离子体废气处理技术的应用范围，因而备受关注。然而，由于非热电弧固有的自磁压缩和热箍缩效应等属性，导致等离子体尺寸较小，制约了其在实际中的应用。该文通过自主研制的多弧等离子体处理VOCs废气反应器，选择代表性污染物甲苯作为被处理对象，考察了反应器中等离子体的特性，各种参数对甲苯废气处理效果的影响。结果表明，电弧电压随放电电流的增大而减小，随着工作气体流量的增大而增大。多弧等离子体放电区尺寸明显增大，约为相同输入功率单个电弧的1.4倍，并且由于多个电弧的相互作用，稳定性明显提高。甲苯去除率随着初始浓度和气体流量的增大而减小，在气体流量8 m3·h-1，平均放电功率410 W，初始质量浓度2 000 mg·m-3的条件下时，能量效率达到最大值25.8 g·kW-1·h-1。通过在放电区域下方30 mm处使用堇青石负载纳米Pt催化剂，发现等离子体复合催化剂的使用可有助于促进甲苯的完全分解，显著提高甲苯向CO2的转化，CO2选择率均比不使用催化剂时高20%以上，在气体流量8 m3·h-1，平均放电功率490 W，初始质量浓度2 000 mg·m-3的条件下，CO2选择性达到最大值62%。甲苯降解的气相中间产物主要是苯和苯甲醛。
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单位中国科学技术大学; 中国科学院等离子体物理研究所
