柴油机尾气排放大量颗粒物（简称PM）严重降低空气质量并危害人体健康。我国迫切需要开发新型高效的柴油机尾气PM净化技术。
相比传统的柴油机尾气过滤净化技术，等离子体协同催化尾气净化技术具有不受柴油中含硫量的影响、PM净化效率高和不需要对发动机进行改造等优点，近几年倍受关注。本研究开发利用等离子体协同催化高效净化柴油机尾气PM的技术。通过模拟气体等离子体催化剂评价系统和真实柴油机尾气等离子体催化剂评价系统，对催化剂种类及浓度在不同反应条件下的PM净化性能进行了评价。催化剂种类包括氧化铝球，负载金的氧化铝球，负载硫酸钙的氧化铝球，负载金和硫酸钙的氧化铝球。
为精确检测PM质量排放浓度，本研究开发了利用聚四氟乙烯烧结管来过滤纳米颗粒物以检测柴油机尾气PM排放浓度的方法。
利用模拟气体等离子体催化剂评价系统得到的主要结果如下:
(1)介质阻挡放电能够净化PM。
(2)等离子体协同不同催化剂净化PM的性能表明，金加硫酸钙氧化铝球对PM的净化能力最佳，金氧化铝球、硫酸钙氧化铝球对PM的净化性能次之，氧化铝球对PM的净化性能最差。
(3)随着反应温度的升高，等离子体协同催化剂对PM的净化能力有大幅度的提高，表明反应温度是影响等离子体协同催化剂净化PM的重要因素之一。随着氧气浓度的提高，等离子体协同催化剂对PM的净化能力有一定的提高，表明氧气浓度也是影响影响等离子体协同催化剂净化PM的因素之一。
(4) PM等离子体协同催化反应产物为CO和CO2。氧化铝球对CO2的选择性最差，硫酸钙氧化铝球对CO2选择性的提高不大，金加硫酸钙氧化铝球对CO2的选择性大幅度提高。这说明硫酸钙对提高CO2的选择性并无明显促进作用，而金对提高CO2的选择性有促进作用。
(5)反应温度升高，氧化铝球和硫酸钙氧化铝球对CO2的选择性没有影响，金氧化铝球对CO2的选择性有一定的提高，金加硫酸钙氧化铝球对CO2的选择性大幅度提高。这说明升高反应温度条件下，金对提高CO2的选择性有促进作用。
利用真实柴油机尾气等离子体催化剂评价系统得到的主要结果如下:
(1)在一定的柴油发电机输出功率下，硫酸钙氧化铝球相比氧化铝球，显著提升了柴油发电机尾气PM的净化效率。金加硫酸钙氧化铝球对柴油发电机尾气PM净化有最佳的促进作用。
(2)在柴油发电机不同的输出功率下(0 kW、0.8 kW、1.2 kW和2 kW)，反应温度分别为150℃，180℃，200℃，230℃。使用金加硫酸钙氧化铝球做催化剂，PM的平均净化效率随柴油发电机输出功率（反应温度）的升高而逐渐上升。
(3)柴油机发电机尾气PM的粒径主要集中在50～200 nm之间，等离子体协同催化处理后，大部分PM被氧化完全分解，小部分PM数量浓度最大的粒径变小。
(4)金加硫酸钙氧化铝球可提高DBD对NOx的去除率，而填充硫酸钙氧化铝球对NOx的去除没有催化作用。这说明只是金在去除NOx反应过程中起到了催化作用。金加硫酸钙氧化铝球在不同柴油发电机输出功率下都有催化去除NOx的效果，输出功率越高催化去除效果越好。
(5)硫酸钙氧化铝球、金加硫酸钙氧化铝球都可以提高对HC的去除率。当柴油发电机输出功率为1.2 kW（尾气温度200℃）时，HC在两种催化剂上可以被完全去除。
利用TFEE过滤器用于柴油机尾气PM浓度检测，得到以下结论:
(1)对粒径大于30 nm的PM，聚四氟乙烯烧结管的过滤效率达到98.5％以上，总PM过滤效率在99.4％以上。
(2)用聚四氟乙烯烧结管检测不同柴油发电机输出功率下尾气PM的质量浓度，检测结果为5.40 mg/m3(0 kW)、7.47 mg/m3(0.8 kW)、8.73 mg/m3(1.2 kW)和19.4 mg/m3(2 kW)。
- 作 者：
- 沈星
- 学科专业：
- 环境工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 浙江工商大学
- 导师姓名：
- 姚水良
- 学位年度：
- 2016
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
