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实验四 高压电晕等离子处理废气实验装置

第一步：了解电晕等离子处理废气实验装置的系统组成
一、本实验装置由下面几个部分组成

上图中：
空气泵流量——20L/min
模拟废气流量计——0～100ml/min
试剂瓶体积——500ml
空气流量计——0～15L/min
混合箱体积——4.62L （有效体积）
高压电晕发生器——工作电流0.2～0.6A(220V),输出电压10KV左右,频率20KHz左右，波形为近似方波。
电晕管体积——47ml /支（有效体积）
空气经空气泵输出后分成二路，一路经模拟废气流量计调节后输出至试剂瓶，对试剂瓶内的挥发性液体进行鼓气蒸发，蒸发出来的模拟废气进入气体混合箱。一路空气经空气流量计调节后输出至混合箱，在混合箱中二路气体经充分混合后成为真正的实验用模拟废气。模拟废气经管路进入电晕管1和电晕管2（串联），在高压电晕的作用下进行一系列氧化分解反应。不同阶段的气体样品，可以通过相应的取样阀获得，通过气相色谱仪或其他的分析测试方法，最后得到实验结果。
二、高压电晕发生电子模块框图

三、电晕管反应器结构图（线管式）

第二步：实验前的准备
一、 模拟废气源的确定和准备
当你选择确定采用某一种挥发性物质来作为模拟废气源后，选择该物质的色谱纯或优级纯试剂。取该试剂（液体）100～200ml，将溶液倒入试剂瓶，旋上瓶盖。（建议采用苯系列的有机溶剂）
（注意：当不进行实验时，一定要将试剂瓶内个液体及时倒出，以免这些试剂对管路材料造成腐蚀作用。千万注意。）
二、 分析测试方法的确定
如果是采用有机物来作为模拟废气源进行处理实验，则应选择气相色谱的分析测试方法。事先准备好合适的色谱柱，掌握好分析该物质的测试条件。最好采用直接进气体样品入气相色谱仪的测试方法。但是，如遇到样品浓度太低等其他原因时，则要考虑采用大气采样器进行采样收集、样品浓缩等方法，再将样品进行气相色谱仪的测定。
三、 实验条件的确定
影响整个实验的因素主要有三个方面：
1.模拟废气的浓度
可以通过调节模拟废气流量计和空气流量计的流量比例来获得不同浓度的模拟废气。但要注意，当模拟废气为可燃性有机物时，空气的流量要大于绝对有机物的气体流量，否则当有机物的气体浓度过高时，在电晕场的作用下会发生爆燃的可能。
2. 模拟废气在系统中的停留时间
模拟废气在系统中的停留时间由总进气流量决定，可根据已给出的各单元有效体积来确定模拟废气在整个系统中的停留时间或在某个单元中的停留时间。
3.电晕场工作电压
电晕场的工作电压对模拟废气的处理效果影响最大，工作电压太低，电晕场很弱，处理效果差；工作电压太高，电晕场容易引起放电打火现象，故电晕场的工作电压一般设计在10KV左右的范围。
第三步：进行实验
一、实验前的检查
1. 检查实验用的有机试剂是否已经倒入试剂瓶。
2. 关闭有机气体发生流量计。
3. 开大空气流量计。
4. 检查关闭各个气体取样阀。
5. 检查冷却水进管是否与自来水龙头可靠连接，冷却水出管是否放入水槽。稍微打开自来水，检查水路是否有漏水情况。再关闭自来水。
6. 将排尾气管放至窗外。
二、进行实验
1.插上电晕设备的电源插头，设备中的三个风扇和空气泵立刻工作（二个高压电源上的冷却风扇、气体混合箱中的一个混合风扇），可以用眼直接观察到三个风扇是否正常工作，用手摸一下空气泵是否正常工作。
2.关闭苯气发生流量计。
3.将空气流量计调节至最大，让其通气3分钟，然后将其流量调节至10L/min，并一直保持这样的通气状态。
4.慢慢调节苯气发生流量计，流量一般控制在50～100ml/min，一般取下限为宜，此时可以看到试剂瓶中的鼓气管上有一个个气泡冒出。
5.慢慢打开冷却用自来的水龙头，并观察出水管有一定的水流出。
（注意，自来水千万不能够开的过大，以免压力过大而引起水路和电晕管的爆裂。但过小的
水量又不能够触发水力开关的正常工作，使高压电源不能够启动工作。）
7. 按下高压电源开关，该开关的指示灯亮。同时，二个高压电源的工作指示灯也亮起，说明高压电源已经开始工作。如果此时高压电源的工作灯不亮，则表明冷却水的水量太小，适当调大自来水的流量，使水力开关刚刚能够工作为止。
8. 当高压电源正常工作后，可以开始用示波器来检测高压的输出电压、波形和频率等参数了。示波器具体的使用方法见下面的附录。
由于采用数字式示波器直接来测定工作高压比较危险，并很容易损坏示波器，故我们采用比例取样的方法来进行电压等工作参数的测定。在每个高压电源箱的旁边都设有检测信号输出端子，这个端子的信号强度是实际输出高压的1/1000。最后根据数字式示波器上显示的测定电压来按比例换算出实际的输出高压。数字示波器上读到的峰-峰值电压×1000即为电晕管上得到的实际工作峰-峰值电压。
9. 在高压电源正常工作5分钟以后，就可以从各个取样口取样进行取样分析了。在取样口进行取样时，要先放空一部分气体，以保证取样的准确性。
10. 气体样品如果能直接采用气相色谱仪进行测定的，则采用注射器取气样0.1～0.5ml，直接打入气相色谱仪进行分析。
第四步：实验结束的整理
一、 首先关闭高压电源开关，关闭冷却自来水。
二、 打开试剂瓶，倒出瓶里面的试剂，并清洗试剂瓶和鼓气管。将清洗好的试剂瓶晾干放回瓶框内。
三、 关闭数字式示波器，收拾好示波器探头，一起放回包装盒内。
四、 将空气流量计开到最大，冲洗干净系统中的残留废气。
五、 拔掉设备的电源插头。

三、对高压电源的检测
1.将示波器探头的金属钩子从“1000Hz自检信号输出端”取下。将高压电源1/1000信号输出端上的二个塑料帽子旋下来，把示波器探头上的“鳄鱼夹”夹住其中一个金属端子，将金属钩子钩住另一个金属端子。
2.按一下示波器上的“自动显示”按钮，一会儿就显示出该高压电源的波形、峰-峰值、频率等检测到的数据。
3.按一下“波形检测结果按钮”，一系列检测数据就显示在屏幕的右边了。检测到的高压电源
峰-峰值去乘以1000，就是高压电源实际输出给电晕管的工作电压。

建议实验调节参数：流量、苯浓度。
建议监控测定参数：进出口废气浓度、观察电源情况。
建议计算参数：计算效率。
苯浓度L/min
取样阀（前）mg/m3
取样阀（中）
取样阀（尾）
效率（前中）
效率（中尾）
效率（前尾）
0.05
1560
1330
1221
14.7%
8.2%
21.7%
0.06
1587
1262
946
20.5%
25.0%
40.4%
0.07
1677
1378
1288
17.8%
6.5%
23.2%
0.08
2042
1631
1346
20.1%
17.5%
34.1%
0.09
2402
1787
1284
25.6%
28.1%
46.5%

结论：随着苯浓度的升高，去除率也会逐渐升高

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