等離子體和催化技術(shù)協(xié)同轉(zhuǎn)化空氣中甲烷的研究

【摘要】： 甲烷是一種主要的溫室氣體,其制造溫室效應(yīng)的能力是CO_2的23倍。并且在密閉的生活空間,空氣中的甲烷也是一種有害的污染物。因此,開發(fā)一種高效清除空氣中的甲烷的技術(shù)具有重要的工業(yè)意義。 基于金屬催化劑催化氧化脫除空氣中的甲烷的路線已經(jīng)研究了很多年,也取得了較好的研究進(jìn)展,但是還存在著一些傳統(tǒng)方法難于克服的問題:(1)其所需的氧化溫度較高,多在500℃以上;(2)在氧化過程中產(chǎn)生的水容易引起催化劑活性下降。為了克服上述問題,近年來,一些學(xué)者開展了等離子體催化甲烷氧化的研究,反應(yīng)溫度得到了明顯下降。 本文在常溫常壓下,開展了等離子體催化氧化空氣中甲烷的研究,并對(duì)各種放電參數(shù)及工藝參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)考察。結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)不同的電極材料對(duì)甲烷氧化有不同的催化性能,催化性能排序?yàn)?不銹鋼(Fe-Ni)紫銅(Cu)黃銅(Cu-Ni);(2)甲烷在等離子體區(qū)停留時(shí)間的增加有利于甲烷的轉(zhuǎn)化率增加,且停留時(shí)間、甲烷的濃度對(duì)CO_2的選擇性都有明顯影響;(3)小的等離子體區(qū)域能夠產(chǎn)生能量較高的等離子體,這有利于甲烷氧化效率的增加。(4)反應(yīng)中添加少量水分有利于甲烷的轉(zhuǎn)化和CO_2產(chǎn)生。 【關(guān)鍵詞】：等離子體 甲烷脫除 二氧化碳
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：O621.2
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 概述7-19
• 1.1 凈化空氣中甲烷的意義7
• 1.2 催化法CH_4氧化脫除研究進(jìn)展7-9
• 1.3 等離子體技術(shù)研究進(jìn)展9-18
• 1.3.1 等離子體簡(jiǎn)介9
• 1.3.2 等離子體發(fā)展歷史概況9-10
• 1.3.3 非平衡等離子體的產(chǎn)生方法及其應(yīng)用概述10-12
• 1.3.4 非平衡等離子體在化學(xué)中的應(yīng)用12-18
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容18-19
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法19-23
• 2.1 等離子體法和催化作用協(xié)和凈化甲烷的實(shí)驗(yàn)流程19-20
• 2.2 等離子體電源20
• 2.3 本課題采用的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器20-21
• 2.4 電極催化作用的試驗(yàn)參數(shù)考察21
• 2.4.1 放電電極材質(zhì)的選擇及放電電極材質(zhì)對(duì)甲烷凈化效果的影響21
• 2.4.2 放電管的結(jié)構(gòu)21
• 2.4.3 放電間距對(duì)甲烷凈化效果的影響21
• 2.4.4 放電電極長(zhǎng)度對(duì)甲烷凈化效果的影響21
• 2.4.5 甲烷濃度和氣速的考察21
• 2.4.6 添加水分對(duì)甲烷凈化效果的影響21
• 2.5 分析檢測(cè)方法21-22
• 2.6 CH_4轉(zhuǎn)化率(C CH_4)和CO_2選擇性(S CO_2)的計(jì)算方法22-23
• 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論23-30
• 3.1 放電間距對(duì)甲烷凈化效果的影響23-24
• 3.2 反應(yīng)器長(zhǎng)度對(duì)甲烷凈化效果的影響24-25
• 3.3 放電電極材質(zhì)對(duì)甲烷凈化效果的影響25-26
• 3.4 添加水分對(duì)甲烷凈化效果的影響26
• 3.5 甲烷濃度和氣速的考察26-28
• 3.5.1 氣速考察26-27
• 3.5.2 濃度考察27-28
• 3.6 甲烷等離子體催化氧化的反應(yīng)機(jī)理28-30
• 第四章 結(jié)論30-31
• 4.1 電極的催化作用30
• 4.2 甲烷在等離子體區(qū)停留時(shí)間影響甲烷的轉(zhuǎn)化率和CO2 選擇性30
• 4.3 反應(yīng)中填加水分有利于甲烷轉(zhuǎn)化30-31
• 參考文獻(xiàn)31-36
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明36-37
• 致謝37

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