پالايش بخارات كلروفرم با استفاده از راكتور پلاسماي غير حرارتي جديد (سال 1394)

The purfication of chloroform vapors using a novel non-thermal plasma reactor in 2015

زمينه و هدف: يكي از فن آوري هاي نوين جهت كنترل آلاينده اي هوا روش پلاسماي غير حرارتي مي باشد. يكي از راكتورهاي مورد استفاده در فناوري پلاسماي غير حرارتي جهت كنترل آلودگي هوا، راكتور تخليه مانع دي الكتريك است. در راكتور تخليه مانع دي الكتريك فاصله بين الكترودها جهت تخليه الكتريكي و ايجاد پلاسما كم مي باشد كه منجر به افزايش سرعت فضايي آلاينده در ناحيه تخليه مي گردد. اين افزايش سرعت فضايي آلاينده منجر به كاهش احتمال برخورد عناصر فعال ايجاد شده در پلاسما و در نتيجه كاهش كارايي تخريب آلاينده مي گردد. هدف از اين مطالعه طراحي يك راكتور تخليه مانع دي الكتريك نوين جهت افزايش ناحيه گپ تخليه الكتريكي بود. روش بررسي: راكتور پلاسماي غير حرارتي مورد استفاده در اين مطالعه به شكل مكعب مستطيل از جنس كوارتز ساخته گرديد. در اين راكتور از گرافيت منبسط شده به عنوان الكترود تخليه استفاده گرديد كه در كف سطح راكتور به طور يكنواخت ريخته شده بود و يك صفحه مسي كه بر روي سطح خارجي راكتور قرار داشت كه نقش الكترود زمين را ايفا مي نمود. كارآيي حذف كلروفرم به روش پلاسما به عنوان تابعي از دبي جريان، غلظت ورودي آلاينده و ولتاژ كاربردي در اين راكتور مورد بررسي قرار گرفت. يافته ها: نتايج نشان دادند كه تخليه الكتريكي در گپ تخليه بزرگتري (15 ميلي متر) ايجاد مي گردد. نتايج نشان دادند كه با افزايش ولتاژ از 15 به 20 كيلو ولت و غلظت كلروفرم از 85 به ppm 500، كارايي تخريب به ترتيب 25/33 و 10/16 درصد افزايش مي يابد. همچنين افزايش دبي جريان از 0/2 به 1/2 ليتر در دقيقه باعث كاهش كارايي حدود 20 درصد مي گردد. علاوه بر اين مشاهده گرديد كه گاز خروجي از راكتور حاوي اكسيدهاي نيتروژن، كلر، اسيد كلريدريك، فسژن، تري كلروبنزآلدئيد و تري كلرواستالدئيد مي باشد. نتيجه گيري: نتايج مطالعه نشان دادند كه در راكتور جديد تخليه الكتريكي در گپ تخليه بزرگتري ايجاد مي گردد كه منجر به كاهش سرعت فضايي آلاينده ها در اين ناحيه شده و باعث افزايش تخريب كلروفرم مي گردد. همچنين افزايش دبي جريان اثر كمي بر كاهش تخريب كلرو فرم مي گذارد كه علت آن را مي توان در خاصيت جذبي گرافيت منبسط شده و افزايش ناحيه تخليه الكتريكي دانست.

Background and aims: One of the innovative technologies for air pollution control is non-thermal plasma. The dielectric barrier discharge reactor is one of the reactors that applied in non thermal plasma technology for air polluation control. In dielectric barrier discharge reactor, the distance between the electrodes for electric discharge is low and lead to increasing space velocity of the pollutant in the discharge zone. This increase in the velocity results in a decrease in the probability of collision of the produced active species with pollutant molecules, which consequently decreases the efficiency of pollutant degradation. The aim of this study was to design a new dielectric barrier discharge reactor for increase the dischrge gap zone. Methods: The non-thermal plasma reactor employed in this study was made of quartz as a rectangular cube shape. In this reactor, the expanded graphite was used as the discharge electrode which was poured uniformly in the bottom of the reactor and a copper plate was on the outer surface of the reactor applied to play the role of the earth electrode. Chloroform removal efficiency as a function of flow rate, concentration of pollutants and applied voltage was investigated in this reactor. In addition, it was observed that the exhaust gas from the reactor contains nitrogen oxides, chlorine, hydrochloric acid, phosgene, trichlorobenzaldehyde and trichloroacetaldehyde. Results: Results of the study showed that electrical discharge was created in larger discharge gap which resulted in space velocity decrease of pollutants in this region and caused to increase of chloroform degradation. Conclusion: Flow rate increase lightly affected on the degradation which is owing to the adsorption property of the expanded graphite as well as an increase in discharge gap region.