【摘要】：本論文研究將等離子體技術(shù)運(yùn)用于染料污水處理和CO_2資源化利用。實(shí)驗(yàn)根據(jù)等離子體反應(yīng)的特性,與催化劑相結(jié)合,利用等離子體與催化劑協(xié)同效應(yīng)來增加染料污水的降解率和CO_2碳資源利用率。實(shí)驗(yàn)在介質(zhì)阻擋放電等離子體反應(yīng)裝置中常溫常壓下降解甲基橙染料,結(jié)果顯示有明顯的降解效果,加入MIL-101系列催化劑后,等離子體與催化劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),促進(jìn)了甲基橙降解反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),相對于分別單獨(dú)的DBD降解,或MIL-101下紫外光照降解,甲基橙在MIL-101下用DBD的降解率分別提高了20%和40%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示,在本反應(yīng)體系中,MIL-101是一種性能良好的催化劑,與DBD等離子體具有良好的協(xié)同效應(yīng),能促進(jìn)甲基橙的降解。對反應(yīng)影響因素研究結(jié)果表明,反應(yīng)過程中溶液的濃度、空氣流量、放電電壓、催化劑用量等對甲基橙的降解有一定影響。在放電電壓22 kV,0.6 g/L催化劑用量,120mL/min的空氣流速的優(yōu)化條件下,10 min可以降解92%的110 mg/L的甲基橙溶液。以具有良好穩(wěn)定性,光催化性能的MIL-101作為催化劑載體,將氧化鐵負(fù)載在催化劑上,制備了Fe_2O_3/MIL-101,經(jīng)相關(guān)催化劑表征可知,負(fù)載在MIL-101上的氧化鐵顆粒粒徑大約在5 nm到10 nm之間,且在催化劑表面分布均勻。Fe_2O_3/MIL-101催化劑下,在放電電壓22 kV,0.3 g/L催化劑用量,120 m L/min的空氣流速的優(yōu)化條件下,10 min可以降解90%的150 mg/L的甲基橙溶液,表明負(fù)載氧化鐵型催化劑可明顯提高甲基橙降解的效率。二氧化碳是全球儲(chǔ)量最為豐富的的碳資源。在石油危機(jī)和二氧化碳排放日趨增加的背景下,將CO_2與水汽轉(zhuǎn)化為燃料或高附加值化學(xué)品具有十分重要的意義。將廢物(溫室氣體)轉(zhuǎn)化成新原料(燃料或高附加值化學(xué)品)符合可持續(xù)發(fā)展的概念。本實(shí)驗(yàn)以CO_2和水作為原料,在DBD等離子體和催化劑的共同作用下,對CO_2進(jìn)行活化轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在反應(yīng)時(shí)間15 min內(nèi),可以對二氧化碳進(jìn)行活化,同時(shí)有CO,H_2和CH_4等產(chǎn)物生成。研究發(fā)現(xiàn),放電電壓對反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率有很大影響,過高或者過低的放電電壓都不適合CO_2的轉(zhuǎn)化;甲烷的產(chǎn)生不僅與催化劑,放電電壓有關(guān),還與氫氣的產(chǎn)量有關(guān);在催化劑10%MoO_3/Al_2O_3和等離子體的共同作用下,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率可達(dá)57%;在催化劑3%RuO_2/Al_2O_3的作用下,實(shí)現(xiàn)對甲烷的最大產(chǎn)率5.6%。
【圖文】：

光催化反應(yīng)原理圖

圖 1-2 金屬納米粒子負(fù)載與 MOFS中用 MOFs 材料具有較大的比表面積和高的孔隙率的特性，可以將為載體，在合適的負(fù)載方法下，在 MOFs 的表面和孔道內(nèi)部負(fù)載上渡金屬或者金屬氧化物等具有催化活性的客體分子，，如圖 1-2 所
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.3;X70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2704630