龙旋风滑动弧放电等离子体降解垃圾焚烧飞灰中二恶英的研究

【摘要】：滑动弧放电等离子体是一种周期性摆动大气压下非平衡等离子体,是介于热等离子体和冷等离子体之间的一种放电。由于非平衡等离子体能将能量用来提高电子能量,提供高能电子和强氧化性的自由基,能耗较小,其在污染物控制排放技术和材料加工领域越来越受到世界各学者的关注。本文首创利用新型的龙旋风滑动弧非平衡等离子体技术降解飞灰中六氯苯和二恶英,探索降解过程中二恶英的气-固两相中变化规律,并在实验的基础上,分析六氯苯和二恶英的降解机理。主要研究内容及成果如下： (一)对龙旋风滑动弧等离子体的物理特性进行深入研究。利用高速摄像仪及高精度示波器检测技术分析在不同实验工况下的电弧运动形态及电弧电压和电弧电流信号,研究龙旋风滑动弧放电在不同实验工况下的电参数特性。并基于以上分析总结了龙旋风滑动弧等离子体反应器的2种工作模式,发现其稳定的工作模式。 (二)开展龙旋风滑动弧等离子体降解模拟飞灰中六氯苯的研究。依据二恶英与氯苯浓度或六氯苯(Hexachlorobenzene, C6C16, HCB)具有一定正相关性。选用六氯苯为研究对象,研究模拟飞灰中六氯苯在不同实验工况下降解的影响因素。并结合龙旋风滑动弧放电等离子体的物理特性初步探讨六氯苯的降解机理,为后续飞灰中二恶英降解提供可行性依据和理论基础。 (三)开展龙旋风滑动弧等离子体降解飞灰中二恶英的研究。尝试性地利用龙旋风滑动弧等离子体反应器处理垃圾焚烧飞灰,降解其中富集的二恶英。当载气为氧气时,飞灰中二恶英的降解效果最好,二恶英的质量降解率为66.2%,毒性当量降解率为71.3%,尾气中二恶英的浓度为326.75pg-TEQ/Nm3。通过分析处理前后飞灰中二恶英同系物的分布和尾气中二恶英同系物的分布,对比飞灰表面形态变化,提出飞灰中二恶英的降解途径：一是等离子体直接作用于飞灰表面；二是飞灰中二恶英挥发至气相中,通过与等离子体中的高活性基团发生气相反应,实现降解。