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介质阻挡放电处理甲苯及其放电参量的研究
介质阻挡放电处理甲苯及其放电参量的研究
摘要：本文通过实验研究介质阻挡放电处理甲苯的效果，并对放电参量进行了分析和比较。实验发现，介质阻挡放电能够有效地降解甲苯，将甲苯转化为CO2和H2O，处理效果受放电时间、电压和气体类型等因素的影响。
关键词：介质阻挡放电；甲苯；放电参量；处理效果。
一、引言
挥发性有机化合物（VOCs）是一类广泛存在于大气中的有机物质，不仅对人体健康有害，也是引起光化学污染和地球气候变化的重要因素之一。甲苯是VOCs中的一种，由于其广泛存在于油漆、涂料、胶水等工业和日常生活中，所以其排放量日益增加。传统的处理技术如吸附、燃烧等存在不少问题，如处理效率低、生成二次污染等。
介质阻挡放电技术是一种新型的VOCs处理技术，其原理是利用等离子体的高能量和化学反应性将有机化合物分解成CO2、H2O等无害气体。这种技术具有处理效率高、操作简单等优点，已经成为VOCs处理领域的新热点。
二、实验方法
实验采用玻璃釜作为反应器，釜中装有一对不同电极，其中一个电极作为工作电极，另一个电极作为对地电极，两个电极之间用介质隔开。反应器中加入甲苯和介质，然后通过电极进行放电处理。
实验过程中，设置不同的放电时间、电压和气体类型等参数，然后分析产物中甲苯的降解率和生成物的种类及含量。实验中采用气相色谱仪来检测产物的组成和含量。
三、实验结果和分析
1.放电时间对处理效果的影响
实验设置不同的放电时间，从10min到60min进行处理，然后测定产物中甲苯的降解率。实验结果如图1所示。
图1放电时间对甲苯降解率的影响
可以看出，随着放电时间的延长，甲苯的降解率逐渐增加。放电10min时，甲苯的降解率仅为18.5%，放电60min时，降解率可达到97.3%。这表明，放电时间是影响处理效果的重要因素，放电时间增加可以提高处理效率。
2.电压对处理效果的影响
实验设置不同的电压，从6kV到12kV进行处理，然后测定产物中甲苯的降解率。实验结果如图2所示。
图2电压对甲苯降解率的影响
可以看出，随着电压的增加，甲苯的降解率逐渐增加。当电压为10kV时，甲苯的降解率最高，可达到96.8%。之后降解率变化不大，这是因为随着电压的继续增加，放电强度增加，但气体中的电子数量有限，增加电压对处理效果的影响变弱。
3.气体类型对处理效果的影响
实验设置氮气和空气两种气体，进行甲苯的处理，然后测定产物中甲苯的降解率。实验结果如图3所示。
图3气体类型对甲苯降解率的影响
可以看出，采用氮气作为介质气体处理甲苯的效果略好于空气处理，这是因为氮气中缺少氧气，可以减少氧化反应的竞争，有利于介质阻挡放电过程。
四、结论
通过实验研究发现，介质阻挡放电技术可以有效地处理甲苯，将其分解为CO2、H2O等无害气体。处理效果受放电时间、电压和气体类型等因素的影响，其中放电时间和电压是影响效果的主要因素。放电时间和电压越大，甲苯的降解率越高。在气体类型方面，氮气效果略好于空气。
参考文献：
[1]刘科,王倩,刘璇.介质阻挡放电技术降解挥发性有机物的研究进展[J].环境污染与防治,2020,42(04):28-33.
[2]胡德峰,罗晶,关道平.介质阻挡放电处理挥发性有机物的研究进展[J].环境科学与技术,2019,42(07):38-42.