等離子體協(xié)同催化去除柴油機(jī)尾氣顆粒物.pdf

1、近幾年來(lái)，我國(guó)一些地區(qū)頻繁發(fā)生霧霾等區(qū)域性大氣污染問(wèn)題，這些問(wèn)題與大氣中的顆粒物(Particulate Matter,PM)有著緊密的聯(lián)系。PM粒徑小于等于10微米(PM10)和小于等于2.5微米(PM2.5)，其在大氣中的沉降速度慢，停留時(shí)間長(zhǎng)，在大氣動(dòng)力作用下形成跨國(guó)界乃至跨洲際的長(zhǎng)距離傳輸，使得其影響涵蓋區(qū)域乃至全球尺度。城市大氣中的PM主要來(lái)源于工業(yè)過(guò)程和機(jī)動(dòng)車(chē)（柴油）尾氣。柴油車(chē)尾氣PM凈化方法主要有過(guò)濾法和等離子體放電法。

2、過(guò)濾法是將PM過(guò)濾在濾材上從而達(dá)到去除PM的目的，此方法需要柴油含硫量小于10ppm。等離子體放電法是通過(guò)放電將PM荷電并通過(guò)電場(chǎng)捕獲，然后再通過(guò)放電產(chǎn)生的活性氧將PM氧化成CO2和H2O。由于等離子體放電法去除柴油機(jī)尾氣PM不受柴油含硫量影響，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造等特點(diǎn)，等離子體去除柴油機(jī)尾氣PM作為后處理新技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景。
　　本研究采用介質(zhì)阻擋放電(dielectric barrier disc

3、harge，DBD)和DBD協(xié)同貴金屬催化劑對(duì)柴油機(jī)尾氣PM進(jìn)行氧化去除。先利用模擬氣體評(píng)價(jià)了金、白金和銀三種貴金屬催化劑對(duì)尾氣PM的去除效果。然后利用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣，研究了DBD反應(yīng)器和DBD協(xié)同催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)以及放電參數(shù)對(duì)PM去除的影響。
　　利用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣對(duì)DBD去除PM效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得到的主要結(jié)果如下:
　　(1)隨著柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的增加，尾氣溫度、PM總數(shù)量濃度、NOx(NO+NO2)和COx(CO+C

4、O2)濃度增加，但O2濃度降低。
　　(2)隨著反應(yīng)通道數(shù)的增加，PM的去除率增加，反應(yīng)通道由10個(gè)增加到40個(gè)時(shí)，PM去除率從61％增加到88％。但反應(yīng)通道大于15個(gè)之后，PM去除率增加不明顯。
　　(3)隨著放電功率的增加，PM去除率明顯增加，放電功率由0W增加到43.4 W時(shí)，PM去除率由0％增加到93％。但放電功率大于20 W之后，PM去除率增加不明顯。
　　(4) DBD反應(yīng)器對(duì)于粒徑在200 nm以下的PM

5、有較好的去除效率，而粒徑大于200 nm的PM隨著粒徑的增大PM分級(jí)效率有所下降。
　　(5)注入到DBD反應(yīng)器的放電功率隨著反應(yīng)器放電單元、放電電壓及放電頻率的增大而增大，最高的放電功率接近50 W。隨著放電電壓的增加，反應(yīng)器的放電功率增加，PM去除率顯著提高。但放電間隙越大，放電越困難，不利于PM的去除。
　　(6)隨放電時(shí)間增加，PM去除率明顯降低。因此，DBD去除PM需要催化劑來(lái)協(xié)同提高其去除能力。
　　利用模

6、擬氣體對(duì)DBD協(xié)同催化反應(yīng)器進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得到的主要結(jié)果如下:
　　(1)和無(wú)催化劑相比，所選取的貴金屬催化劑Au、Pt和Ag都能促進(jìn)等離子體去除柴油機(jī)尾氣PM。
　　(2)在200℃、放電功率為4W時(shí)無(wú)催化劑條件下的DBD反應(yīng)器的PM去除效率為5.58 g/kWh，使用催化劑（濃度為0.1μg/cm2）時(shí)的PM去除效率分別為Au:6.01 g/kWh、Pt:6.14 g/kWh和Ag:5.72 g/kWh。Au催化劑在濃度為

7、1μg/cm2時(shí)的PM去除效率最高，達(dá)6.10 g/kWh; Pt催化劑在濃度為0.1μg/cm2時(shí)的PM去除效率最高，為6.14 g/kWh; Ag催化劑在濃度為1μg/cm2時(shí)的PM去除效率最高為5.82 g/kWh。利用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣對(duì)DBD協(xié)同催化去除PM效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，
　　主要結(jié)果有:
　　(1)在等離子體協(xié)同催化去除柴油機(jī)尾氣PM的長(zhǎng)時(shí)間(8h)放電條件下，和無(wú)催化劑相比，Au、Pt和Ag催化劑都有一定的催化效