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TiO2协同碱性气液两相滑动弧等离子体在烟气脱硫中的应用研究

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含硫工业废气是污染物的重要源头之一，它的排放受到愈加严格的监管。传统处理此类废气的手段己经无法适应当前日益严格的排放标准。低温等离子技术因污染物处理效率较高，装置比较简单，二次污染少等优势受到研究人员的关注，但是存在能耗高，处理效率处于瓶颈等缺点。因此，本文釆用光催化剂协同滑动弧等离子体的方法对含硫废气进行处理。 本文以SO2气体作为处理对象，结合溶胶凝胶法与浸渍法制得分子筛负载TiO2型催化剂，基于刀片式电极与负载型催化剂构建气液两相滑动弧等离子体协同反应器，研究催化剂负载特性和滑动弧放电特性，并分析处理时间、催化剂负载次数及投放量、液相NaOH及初始SO2浓度等参数对脱硫效果的影响。研究认为，在滑动弧等离子体发散的紫外光子照射下，TiO2催化剂表面生成的光生电子与空穴对，与等离子体气流中的H2O、OH-以及O2等粒子互相作用生成羟基、O2-和H2O2等强氧化性基团，进而促促使SO2气体分子被氧化，同时提升滑动弧放电反应的能量利用率。 结果表明，延长处理时间有利于提高SO2去除率，但持续10s后，SO2去除率不再显著提升；TiO2负载次数与投放量增加，TiO2薄膜的表面积及厚度增大，TiO2光催化效应提升。但超过4次的装载反应以及25g以上的催化剂投放量，反倒减小了透光率及载体比表面积，不利于进一步提高催化协同反应效率；此外，液相使用NaOH溶液，OH-离子浓度增加，在促进SO3分子吸收的同时，也为反应区域提供了更多的羟基来源。负载TiO2型催化剂可与气液两相滑动弧等离子体形成显著的协同反应，在最佳参数设置下， 能够在80～200 ppm浓度范围内维持90%以上的SO2去除率，比单一滑动弧处理提升10%以上，其处理过程能量利用率也显著高于无催化的气液两相滑动弧及气液两相介质阻挡放电等离子体，具有良好的脱硫效果。 协同方法处理SO2有助于形成两种方法的优势互补，克服单一处理方式的不足，对工业废气脱除效果的提升提供新思路。

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