施加電場(chǎng)以從氣流中分離顆粒通常被稱(chēng)為靜電沉淀，這是從工業(yè)排放物中去除顆粒物的廣泛采用的技術(shù)。靜電除塵器(ESP)基于帶電粒子和集電板之間的庫(kù)侖吸引。這給出了工作原理：放電電極為粒子提供電荷，然后迫使它們通過(guò)電場(chǎng)。隨后，顆粒通過(guò)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)到收集電極。由于通過(guò)向ESP放電電極施加電勢(shì)差而形成電場(chǎng)，因此該電場(chǎng)的強(qiáng)度是ESP性能的關(guān)鍵因素。

　　吸附過(guò)程是從流體流中去除污染物的常規(guī)技術(shù)。許多吸附材料用于控制空氣污染。例如，活性炭具有長(zhǎng)期還原臭氧，選定的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和其他污染物的能力。在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，吸附過(guò)程被認(rèn)為對(duì)低濃度的污染物有效。然而，它們只是從氣相轉(zhuǎn)移到固相，而不是被破壞。

　　我們研究了通過(guò)使用活性炭和不同的載體材料來(lái)將這種工藝與光催化工藝耦合以除去氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的可能性。這種新型混合工藝的可行性和效率。并展示了如何通過(guò)向活性炭施加電場(chǎng)來(lái)增強(qiáng)間歇式反應(yīng)器中氣態(tài)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的去除，以及這種增強(qiáng)是如何實(shí)現(xiàn)的。與VOC特性和電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。本次的研究是應(yīng)用電吸附作用去除氣態(tài)污染物的綜合研究，并結(jié)合我們以前的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)，對(duì)在此聯(lián)合過(guò)程中發(fā)生的相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述。

　　活性炭電吸附效應(yīng)

　　電吸附效應(yīng)包括向半導(dǎo)體氣體傳感器的敏感層施加外部電場(chǎng)，以改變其感應(yīng)行為。當(dāng)負(fù)電分子接近薄金屬導(dǎo)體的表面時(shí)，自由電子從固體表面被吸引。重要的是，如果處理具有較少可用位移電荷的半導(dǎo)體(例如活性炭)，則靜電吸引所涉及的層的厚度將較大，而電導(dǎo)率將較低。半導(dǎo)體電性能的這種變化是金屬氧化物(MOS)氣體傳感器的基本操作。如果將所述系統(tǒng)放置在電場(chǎng)之間，例如通過(guò)在兩個(gè)電極之間施加電壓來(lái)感應(yīng)，該電場(chǎng)可能會(huì)迫使電子朝向(或遠(yuǎn)離)(半)導(dǎo)體表面，從而降低(或增加)吸附某些氣態(tài)物種(圖1)。

　　圖1：電吸附過(guò)程、電吸附效果示意圖。

　　NO 2可以通過(guò)不同的機(jī)制吸附在活性炭表面：物理吸附，化學(xué)吸附和化學(xué)還原;但是，當(dāng)NO 2吸附在碳質(zhì)材料上時(shí)，就會(huì)釋放出大量的NO。一旦吸附劑已經(jīng)用超純水浸出，就通過(guò)液相離子色譜法對(duì)吸附的物質(zhì)進(jìn)行分析和定量。在洗滌液中，發(fā)現(xiàn)了硝酸鹽和亞硝酸鹽。低濃度的臭氧可以被活性炭有效地去除，活性炭的臭氧化是一種修飾其表面官能團(tuán)的技術(shù)。

　　電吸附增強(qiáng)活性炭去除VOC

　　未經(jīng)處理和處理過(guò)的活性炭的SEM圖片如圖2所示。可以觀察到，在7 kV的電場(chǎng)下施加3小時(shí)后，活性炭的表面粗糙度與之前相似。

　　圖2：在不同放大倍數(shù)下施加7 kV 3小時(shí)之前(a–c)和之后(d–f)的活性炭的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。

　　活性炭關(guān)于電場(chǎng)附增強(qiáng)吸附測(cè)試設(shè)備，由一個(gè)樣品架組成，樣品架放置在一個(gè)33厘米×33厘米×12厘米的帶有硼硅酸鹽玻璃壁的盒子內(nèi)(圖3)。風(fēng)扇(位于偏轉(zhuǎn)板后面)引起平行的空氣通量到樣品。在細(xì)的(直徑為180 µm)鎢絲電極(放電電極)上施加正電勢(shì)，而相對(duì)電極(活性炭)通過(guò)兩端的兩個(gè)接地連接接地。

　　圖3：反應(yīng)器示意圖。

　　如示于圖4一個(gè)外部電場(chǎng)到活性炭的應(yīng)用提高了甲基乙基酮的去除。在電場(chǎng)測(cè)試中，在90分鐘后，關(guān)閉施加的電勢(shì)，并注意到甲基乙基酮濃度上升(圖4b)。對(duì)于水蒸氣濃度發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的行為。

　　圖4：(a)在不存在和存在電場(chǎng)的情況下，甲基乙基酮的濃度。(b)在先打開(kāi)然后關(guān)閉電場(chǎng)的測(cè)試中，甲基乙基酮濃度。

　　可以觀察到，隨著施加電勢(shì)的增加，由于以下原因，不可能清楚地了解平衡(q e)處吸附的甲基乙基酮量的差異以及分配系數(shù)(PC)的變化。按照實(shí)驗(yàn)可變性的順序，增加的實(shí)體為幾個(gè)單位百分比。然而，如圖4b所示，當(dāng)關(guān)閉電場(chǎng)時(shí)，這種差異是可觀的，并且對(duì)應(yīng)于PC值提高了3.3%，這意味著吸附親和力和吸附能力得到了提高。結(jié)合略微增加的吸附容量，可以發(fā)現(xiàn)傳質(zhì)系數(shù)的極大提高(K)，在電場(chǎng)下將樣品加倍。甲基乙基酮吸附物在平衡量，如果它被認(rèn)為是在本復(fù)合體中的活性炭量為約44%。

　　在這次研究中，非均勻電場(chǎng)已應(yīng)用于吸附材料，以研究與目標(biāo)氣態(tài)污染物相比增強(qiáng)的吸附能力。在組合過(guò)程中可能發(fā)生的所有已考慮現(xiàn)象中，相互作用已分為三類(lèi)：電場(chǎng)/吸附性，電場(chǎng)/吸附性和電場(chǎng)/吸附性。在我們以前的工作中已經(jīng)對(duì)第一組進(jìn)行了評(píng)估，得出結(jié)論，取決于VOC特性，電場(chǎng)對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)有積極影響。結(jié)果表明，活性炭也受到電場(chǎng)的影響，特別是受到電暈區(qū)域產(chǎn)生的活性物質(zhì)的影響。此外，離子風(fēng)在吸附劑向活性炭活性部位的大量傳輸中起著重要作用，導(dǎo)致吸附的氣體量增加。在這方面突出顯示圖4b，一旦電場(chǎng)消失，就有可能認(rèn)識(shí)到過(guò)程的可逆性和瞬時(shí)性。

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