低温等离子体处理室内空气形成的二次污染物及其催化净化研究

批准号：

21177006

项目类别：

面上项目

资助金额：

65.0 万元

负责人：

朱天乐

依托单位：

北京航空航天大学

学科分类：

大气污染与控制化学

结题年份：

2015

批准年份：

2011

项目状态：

已结题

项目参与者：

齐兴义、曾小岚、王红妍、纳宏波、任重培、齐震、马卓然

关键词：

二次污染室内空气有机中间产物催化低温等离子体

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要

低温等离子体协同催化能够广谱净化多种污染物，被认为是理想的室内空气净化方法。研究表明，该方法能够高效去除微生物和颗粒物，并实现挥发性有机化合物的高效转化。然而，低温等离子体处理会形成O3、NOx和挥发性有机化合物的不完全氧化产物等二次污染物，现有催化剂还不能达到高效、长寿命净化这些污染物的要求，因而该方法的实际应用受到制约。为此，本项目将基于不同放电条件诱发的活性粒子光谱信息和二次污染物组分分析，确定活性粒子和二次污染物的种类及其浓度水平，揭示低温等离子体作用下，二次污染物的形成机理，建立二次污染物种类及其浓度水平的预测方法。基于现有研究的调研和分析，设计并制备催化剂，研究催化及低温等离子体协同催化净化二次污染物的性能。通过催化剂的表征分析，阐明净化历程，揭示催化剂失活机理，提出优化催化剂体系和制备方法的技术路线，为无二次污染的低温等离子体协同催化净化室内空气技术开发奠定基础。

英文摘要

针对低温等离子体处理苯系物、甲醛等典型室内空气挥发性有机物的过程，将建立放电条件与活性粒子、二次污染物种类及其浓度水平的关系，揭示二次污染物形成机理，解析催化及低温等离子体协同催化净化二次污染物的历程，揭示催化剂失活机理，提出优化催化剂体系和制备方法的技术路线作为研究目标，开展了放电条件对二次污染物种类及其浓度水平影响的研究、低温等离子体协同催化净化二次污染物研究、污染物净化历程研究等三方面的研究。基于课题研究，已发表论文13篇，其中SCI 收录英文期刊论文8篇（均标注受本课题资助）。申请中国发明专利6项，国际发明专利1项。培养博士研究生5名，硕士研究生4名。.放电条件影响方面，正极性电晕放电产生的等离子体空间更大，而且等离子体中含有更多的活性粒子，因此相同放电能量密度下净化甲醛的效率也更高。升高湿度不利于O3的形成，且可显著促进等离子体作用下甲醛的转化。.低温等离子体协同催化净化二次污染物研究方面，对于连续式放电而言，借助后接MnOx/Al2O3催化剂，还可有效降低高压放电二次污染物的外排量。对于间歇式放电而言，Ag-Mn/HZSM-5在吸附存储-等离子体放电再生过程中表现出良好的催化活性和稳定性，是适用于该方法的吸附/催化材料。.净化历程方面，发现Ag-Mn/HZSM-5吸附/催化材料对二次产物的催化活性高是由于Ag会进入Mn晶相，从而促进晶格氧流动性，提高晶格氧活性。同时，Ag的加入也促进氧空位的形成，而氧空位为臭氧分解提供活性位，使臭氧分解能力也得到提高，甲苯分解效率提高。催化剂失活原因为有机中间产物的累积，可通过热再生方法恢复其活性。

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