بررسی تخصصی اثر پارامترهای کلیدی بر حذف VOC ها

. تأثیر برخی از پارامترهای کلیدی بر راندمان حذف VOC ها

اثر رطوبت نسبی[1]

توجه داشته باشید که تمام مکانیسم های ذکر شده در بالا با DBD پلاسما در زیر هوای خشک سازگار است. با این وجود، مولکول آب به طور طبیعی با آلاینده های موجود در هوا همراه است. بخار آب موجود در سیستم، گونه‌های اکسیژن فعال  و گونه‌های نیتروژن فعال ناشی از تخلیه پلاسما را به طور قابل ملاحظه ای تغییر می دهد. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که با الکترون‌های آزاد شده از تخلیه پلاسما یا با برخی از گونه‌های فعال که از واکنش‌های فوتوکاتالیستی سرچشمه می‌گیرد، واکنش می‌دهد.

باید توجه داشت که رادیکال HO° تولید شده توسط واکنش های فوق، اکسیدان قوی تری نسبت به آنچه تاکنون مورد بررسی قرار گرفته است می باشد. برای مثال، ثابت جنبشی اکسیداسیون تولوئن توسط HO° بیشتر از O° است. از این رو، تخریب به کمک ازن در مقایسه با رادیکال های HO° بی اهمیت است. علاوه بر این، HO° همچنین فعالیت یک فوتوکاتالیست را با کاهش سرعت غیرفعال شدن آن پایدار می کند. حتی اگر رطوبت کارایی فوتوکاتالیز پلاسما را به میزان قابل توجهی افزایش دهد، مطالعات اندکی اثرات نامطلوب را نیز نشان داده اند. از یک طرف، مطالعات پیشنهاد کردند که (با وجود رطوبت) در صورت رهاسازی فاز گاز، تخلیه (پلاسما) را کاهش می دهد. بنابراین، انرژی و غلظت الکترون‌ها و سپس گونه‌های اکسیژن فعال توسط پلاسما تشکیل می‌شود. علاوه بر این، پس از جذب در مقادیر بالاتر، می‌تواند لایه‌ای ایجاد کند که از دسترسی به آلاینده‌ها و معرف‌ها جلوگیری می‌کند، بنابراین اثربخشی تجزیه آلاینده توسط فوتوکاتالیست را کاهش می‌دهد.

رطوبت نسبی فاز گاز می تواند بر تخریب آلاینده ها و اثرات مضر مرتبط با ترکیب مجدد رادیکال های آزاد تأثیر بگذارد. با این حال، این عمدتاً به شرایط عملیاتی مانند غلظت همزمان آلاینده بستگی دارد. وقوع رادیکال های HO° به غلظت آب در واکنش بستگی دارد. از این رو، نرخ تخریب آلاینده ها می تواند با غلظت آب افزایش یابد. در مقابل، افزایش رطوبت نسبی مستقل از پیکربندی پلاسما/ فوتو کاتالیست (به عنوان مثال، راکتورهای نوع کاتالیز درون پلاسما یا کاتالیزور پس از پلاسما) نرخ تبدیل یا تجزیه آلاینده را کاهش می دهد. برخی از مطالعات تأیید کرده‌اند که رادیکال‌های HO° تبدیل CO به CO2 را افزایش می‌دهند، بنابراین منجر به نرخ تغییر ترکیب و ساختار شیمیایی بالاتر در غلظت‌های بیشتر آب می‌شود. با این حال، کسر ناکافی آب می تواند فوتوکاتالیست را مهار کند و در نتیجه انتخاب پذیری آن را برای تغییر ترکیب و ساختار شیمیایی CO2 کاهش دهد. وجود بخار آب، به ویژه در راکتورهای کاتالیزور پس از پلاسما، می تواند انتشار ازن را در خروجی راکتور کاهش دهد. با این حال، گزارش شد که در رطوبت زیر 30 درصد، غلظت ازن در سیستم کاتالیز درون پلاسما در مقایسه با پیکربندی پلاسما به تنهایی بی‌تأثیر است. علاوه بر این، نشان داده‌ شد که رطوبت باعث کاهش انتشار NO2 می‌شود و پس از آن، عمر مفید کاتالیزور را افزایش می‌دهد.

 اثر ولتاژ اعمال شده

افزایش چگالی انرژی ورودی می تواند منجر به افزایش تخلیه پلاسما و افزایش غلظت الکترون های آزاد شده و انرژی های مربوط به آنها شود. متعاقبا، برخوردهای بیشتری با سایر گونه ها/آلاینده های موجود رخ می دهد. در نتیجه، غلظت گونه‌های اکسیژن فعال، مانند رادیکال‌های HO° و O°  نیز افزایش می‌یابد که عمدتاً مسئول تخریب و تغییر ترکیب و ساختار شیمیایی آلاینده‌ها هستند. بنابراین، قانع کننده است که نشان دهیم چگالی انرژی تغذیه تحت تأثیر پارامترهای فرآیند ثابتدر رابطه با ارتباط تخلیه پلاسما و یک فوتوکاتالیست قرار نمی گیرد. با این وجود، انتخاب پذیری CO2 می تواند با تقویت چگالی انرژی افزایش یابد. علاوه بر این، لازم به ذکر است که غلظت ازن و NO2، در خروجی راکتور به طور متناسب با انرژی ورودی رفتار می کنند. بنابراین، یک چگالی انرژی تغذیه بهینه و یک فوتوکاتالیست مناسب برای افزایش تجزیه آلاینده و کاهش غلظت ازن و NOx در خروجی راکتور ضروری است.

سایر پارامترهای مهم

در بررسی اثرات مختلف سایر پارامترهای کلیدی را بر روی پلاسما همراه با فوتوکاتالیز نشان داده شده است که، افزایش جریان گاز خروجی و غلظت آلاینده ها باعث کاهش کارایی حذف و انتخاب CO2 می شود. بنابراین، تحقیقات بیشتری برای بهینه سازی پارامترهای فرآیند و شرایط عملیاتی ضروری است. همانطور که قبلا توضیح داده شد، ترکیبی از فرآیندهای پلاسما و فوتوکاتالیستی می تواند از کارایی دو فرآیند ارزیابی شده به صورت جداگانه پیشی بگیرد.

جفت شدن هر دو فرآیند اثرات هم افزایی زیادی دارد. جفت شدن هر دو فرآیند باعث تجزیه و تغییر ترکیب و ساختار شیمیایی آلاینده می شود و در عین حال احتمال تشکیل محصولات جانبی نامطلوب را کاهش می دهد. چنین مکانیسم هایی کمتر شناخته شده باقی می مانند. از این رو استنباط از گزارشات مختلف موجود در منابع در جنبه های خاص به دلیل تنوع گسترده ای از سیستم های مورد بررسی و متغیرهای فرآیند دخیل، متناقض است.

با توجه به این دلایل، مقایسه عملکرد راکتورها در نظر گرفته شده به تناسب پیکربندی آنها امکان پذیر نیست، که با توجه به تنوع زیاد آنها، جالب خواهد بود. با این وجود، جفت شدن فرآیندهای پلاسما و فوتوکاتالیستی، به جز کمبود داده‌های موجود در منابع، در مورد آلاینده‌های غیر از VOCs، امیدوارکننده به نظر می‌رسد.


[1] Relative humidity (RH)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.