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- 图4。甲苯降解路线价铁催化剂在电晕激进的淋浴
量化。从图2中,它显然是暗示强烈的激进»哦甲苯降解的影响。
一组副反应,详细的Eq。(10)和(11),也导致发生链终止。更稳定和更少的气相氧化H202成立于增加消费活跃的自由基。
丙肝病毒+ H02«- > H202 + 02 (10)
•哦+ * - > H202 (11)
均匀提高甲苯的分解与价
图5显示了甲苯的分解的结果对价在不同电压下等离子体催化。总氧化剂,包括H202、03、气相氧化自由基,决心。的最大分解甲苯是依赖于应用的电压。百分之六十五(65%)的甲苯在29千伏的电压,这当催化剂添加去除效率提高到92%。
0.05后更易与L”1价+解决方案是引入电极的等离子体反应器气体,进一步观察氧化剂的浓度下降。更快速去除甲苯比在没有催化剂的情况下观察到的礼物。很明显,价在甲苯降解过程中起到了催化剂。这可能是因为H202从气相到液相通过气液界面。雾化液滴包含价提供电子的媒介芬顿反应(16、17),如方程式所示(12)和(13)。*哦和H02-were产生强氧化自由基。
价+ H202 - > Fe3 + + + -哦哦' (12)
Fe3 + + H202铁- > + + H02 - + H + (13)
为了确定H202传递到液相中,它的存在有监控没有价的催化剂。积极的结果表明,雾化液滴芬顿反应发生。
如前所述,可溶性的中间产品(例如HORH *)和自由H202溶解成包含雾化液滴的价。滴,进一步生成哦发生在Eq。(12)和价Eq。(13)。的哦,产品很容易被氧化溶解的反应方程式。(7)-(9),最后成二氧化碳。
800 -
600 -
400 -
200 -
(甲苯、无催化剂)
c。(甲苯、催化剂)
(甲苯、无催化剂)
c。(甲苯、催化剂)
1000年
-600年
电压/ kV
图5。总氧化剂的检测和甲苯的分解在不同应用的电压。气体流量:0.6 m3 h ' 1,甲苯初始浓度:1000毫克的3,反应时间:30年代,电极气体(O。J: 0.06 m3 h \催化剂:铁+ 0.05毫米
在大部分的解决方案中,也有许多副反应(18):
丙肝病毒的铁+ Fe3 + + + 2 + H + (14)
H02 - +铁+ - > Fe3 + + H02”(15)
H02”+ H + - > H202 (16)
何鸿燊«+ H202 - > 3 + H02 * (17)
显然,在反应均匀电晕激进的淋浴系统,这些副反应会与主要竞争反应生成或消耗的氧化剂。因此它是非常重要的选择合适的价的催化剂浓度的解决方案和适当的电压,以确保应用的主要反应在气相和液相为主。
催化剂浓度对甲苯的分解
有趣的是,不同浓度的铁+解决方案显示不同的催化能力。一系列浓度从0.01 - -0.2更易与L”1被添加到催化剂雾化室的初始浓度甲苯设置在c0(900毫克m”3)和反应时间t,是30年代。外加电压越高,越高降解率(v)实现。然而,平均降解率(v)和甲苯的降解率,增强因素/ ?(见下文),价铁浓度的函数显示0.05更易与L之间的最优值“1和0.06更易与L”1(图6)。甲苯降解率从9.3毫克增加存款准备金率21.8毫克m“3 s”1年代和增强因子/ ?增加到1.34的介绍0.05更易与L ' 1价的解决方案。此外,最佳的外加电压是在23日kV以最小值29千伏。这可能是原因,当外加电压是29千伏以上,实现了最激烈的电晕放电和活性自由基的产生率在气相是最高的。应该注意到,当价铁浓度高于0.15更易与L”1,增强并不是那么明显,这表明在更高浓度的金属离子。其他干扰效应可能会降低反应速率。
另一方面,活化能明显减少催化剂的存在和应用电压相同的污染物降解所需的相应减少。例如,最大的降解率为16毫克nrf3年代“1 29 kV的外加电压下不添加催化剂。以上降解率的值不能被增加了提高应用因为发生火花放电电压
22小时
0.00
0.05
0 15
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
图6。(a)甲苯降解率平均v价铁浓度的函数(b)提高甲苯降解率的因素不是价*浓度的函数。流量(空气和甲苯的混合物):0.6
m3 h ' 1,初始浓度:900毫克m 'J,反应时间:30年代,电极气体(02 + h2o): 0.06 mJ h
3 U的电极设计这个实验。铁的0.05更易与L”1 +解决方案到电晕区在放电,是一名应用低见22.8 kV电压满意达到相同的降解率。
均相催化反应诱导其他过渡金属离子
许多报纸报道,其他低化合价的过渡金属离子,如Co2 +和Mn2 \生产结果类似于反应价H202和生产«哦,(Fenton-like反应)(19)。从理论上讲,出现这些反应方程式:
Mn2 + + 2 h202 - Mn4 + + 2哦+ 20 h (18)
Mn4 + + 2 h202 Mn2 h + + + 2 h02«+ 2 (19)
二氧化碳+ + H202二氧化碳+ + *哦+哦”(20)
二氧化碳+ + H202二氧化碳- * + + H02«+ H + (21)
比较0.05铁更易与L ' 1 \ Co2 +和Mn2 +增强甲苯的降解率由不同外加电压显示在图7中。可以看出,三种催化剂的催化活性的顺序Mn2 + > Co2 + >价。图似乎表明,这将是更有前途的关注Mn2 +在未来。
实验室实验研究和方法
仪器和分析程序
日冕激进的淋浴系统在目前的调查(图8),包括四个部分:电晕激进淋浴反应堆,液相Fenton-type催化剂均化系统,催化剂检索和高压电源。
引起日冕激进淋浴使用商用高压电源变量从0到50 kV。反应堆有一个同轴配置。铜管有喷嘴螺旋状排列均匀表面上,并作为放电电极,连接到电源的正极。一张不锈钢网涵盖PVC圆筒的内表面,并形成接地电极,连接到电源的负极。积极的电晕放电是在这个配置实现。
20 22 24 26 28 30 32
应用电压/ kV
图7。甲苯降解平均v与外加电压多相催化的均质化。流量(空气和甲苯的混合物):0.6 m3 h”1,初始浓度:900毫克\反应时间:30年代,电极气体(02 + h2o): 0.06 m3 h 1
20 22 24 26 28 30 32
应用电压/ kV
图7。甲苯降解平均v与外加电压多相催化的均质化。流量(空气和甲苯的混合物):0.6 m3 h”1,初始浓度:900毫克\反应时间:30年代,电极气体(02 + h2o): 0.06 m3 h 1
甲苯是美联储从进气口进入反应器,它经历了退化的电晕区,通过催化剂deentrainment检索室,最后通过从气体出口流出。02年,作为电极气体,翻腾的电晕区放电电极喷嘴的空洞。实验是在环境温度和大气压力。
收集气体样品气体进口和出口,液体从催化剂检索室收集的样本。分析的甲苯气体样本进行了使用气相色谱仪(GC)。靛蓝蜘磺酸盐分光光度法用于检测03和其他氧化剂在气相。液体样品的方法,高效液相色谱法(HPLC)和(IV)草酸钛钾分光光度法用于检测可溶性的中间产品和H202。
仪器分析条件:惠普6890 GC(美国惠普)或GC - 9790(温岭市中国)与毛细管柱(db - 624, 30米* 0.54毫米id, J&W科学、美国)配备了FID检测器;高效液相色谱法(Gilson法国),ODS-18反相柱(美国Alltech),紫外检测器;722年代分光光度计(上海通用分析仪器)。
制备的金属离子解决方案
FeS04解决方案所需的浓度和pH值2 - 3准备并填充到催化剂喷雾器。氧气,用作电极气体,经过催化剂雾化室(显示在图1中的虚线)。雾化后,02年和无数的雾化液滴(直径10 3厘米到10 7厘米)走进放电反应器通过喷嘴,形成了一个均匀的气溶胶。
降解率和增强因子
甲苯的降解率被定义为:
v是甲苯的降解速率,表示单位时间内浓度的变化在一定外加电压与mg m”“V1的单位;cA和c0的最后和初始浓度甲苯mg m”3
高压电源
气体
采样点
阀流量计
地线
电晕电极
地线
电晕电极
高压电源
气体
采样点B
天然气
催化剂deentrainment列
采样点C
采样点
催化剂的解决方案
采样点B
阀流量计
催化剂的解决方案
天然气
催化剂deentrainment列
采样点C
电极气体
图8。原理图实验系统。
和t分别是反应时间。c0和t保持不变时,甲苯的降解率可以表达的平均反应速率v:
我们定义增强因子,p,甲苯降解的催化反应:
,vA的平均降解率挥发后的催化剂;v0的平均降解率是挥发性有机化合物的仪器没有催化剂。
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