等离子体强化多孔介质燃烧降解有机废气的机理研究

the overall goal of this proposal is to develop a novel approach of plasma-assisted porous combustion for organic waste gases degradation by experimental and theoretical method. The generation and distribution of discharge streamer in porous media for various conditions will be studied; the method of producing uniform stable discharge in the plasma-assisted combustion process will be obtained. The coupled mechanism of thermal effect, the radial generation and the exothermal reaction will be developed; the temperature distribution and temperature variation in the reactor, the discharge zone propagation in reactor will be investigated. The plasma and thermal effect of organic wastes degradation will also be studied, and their impacts on degradation efficiency and energy utilization efficiency will be estimated. The optimized parameters of degradation and energy utilization will be obtained. A better understanding of organic waste gases degradation by plasma-assisted porous media combustion will finally be provided.

本项目针对现有技术难以高效处理的有机废气，提出利用微孔放电等离子体强化多孔介质燃烧降解有机废气的新方法。通过实验测试及理论分析方法相结合，揭示不同温度时微孔放电流光产生及分布的微观机制，得到多孔介质微孔内放热反应过程中均匀稳定放电的方法；阐明放电及化学反应热效应、放电自由基促进放热反应及热效应强化自由基产生的耦合机制，得到反应器温度分布、温度变化及放电区域迁移的控制规律；揭示等离子体氧化及热力氧化对污染物脱除过程中的作用机制及对脱除效率、能量利用效率的影响规律，建立污染物高效低能耗脱除的最佳工况调控机制，形成微孔放电等离子体强化多孔介质燃烧高效低能耗降解有机废气的新方法。

本项目针对现有技术难以高效处理的低浓度有机废气脱除问题，提出了等离子体强化多孔介质内有机废气降解新方法，实现低浓度有机废气的高效低能耗脱除。研究了多孔介质微孔内的放电机制，通过考察不同介质（惰性、活性）填充下放电参数、背景气氛和温度等参数等离子体放电特性的影响规律，获得多孔介质微孔内均匀稳定放电的方法。搭建了基于OES的放电自由基光学检测平台，研究了介质阻挡放电脱除污染物过程中的物化特性；通过实验与模拟相结合的方法，研究获得了DBD微放电通道方向气体温度分布规律及多因素影响下等离子体微放电通道内OH自由基生成规律与分布特性，揭示了OH自由基在污染物转化过程中的重要作用。搭建了等离子体强化多孔介质降解有机废气试验台，研究了等离子体对降解甲苯的强化作用和注入能量变化规律，揭示了等离子体氧化和热力氧化的协同作用。开展了等离子体协同多孔介质催化氧化降解甲硫醚的实验研究。考察了能量密度、污染物浓度、催化剂活性组分等参数对等离子体协同催化对污染物的脱除的影响规律，揭示了不同温度条件下等离子体、催化氧化和等离子体强化催化氧化过程对VOCs的降解效果的影响规律，揭示了等离子体的低温活化催化作用，建立了污染物高效低能耗脱除的最佳工况调控机制。通过本项目的研究，形成等离子体强化多孔介质降解有机废气的新方法，为实现工业源有机废气的高效低能耗控制提供重要依据和手段。