Decomposition of toluene by a dielectric barrier discharge reactor with a catalyst coating electrode

• Autorzy: Kanazawa S. , Li D. , Akamine S. , Ohkubo T. , Nomoto Y.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The improvement in the decomposition of volatile organic compounds (VOCs) was investigated by combining discharge plasma with photocatalyst (TiO2). The reactor consists of a coaxial cylindrical electrode system and dielectric barrier discharge is used for the processing. In order to combine discharge plasma with photocatalyst, an electrode with photocatalyst was developed as an inner electrode instead of the conventional metal electrode. Time dependence of toluene decomposition was compared for the reactors with and without photocatalyst. As a result, in dilute toluene (20-25 ppm) at an energy consumption of 18 J/l, time averaged toluene decomposition rates by the conventional type reactor, the photocatalyst-plasma reactor with TiO2 pellets, the photocatalyst-plasma reactor with TiO2 coating electrode were 31% at 5.8 g/kWh energy efficiency, 45% at 6.9 g/kWh, and 59% at 8.9 g/kWh, respectively. It found that the combination of the plasma and TiO2 was effective for improving toluene decomposition at lower applied voltages and the lower energy consumption.

PL

Rozkład toluenu w reaktorze wyładowania dielektrycznego z elektrodą pokrytą katalizatorem. Badano możliwość zwiększenia skuteczności rozkładu lotnych związków organicznych w powietrzu poprzez jednoczesne zastosowanie plazmy wyładowania elektrycznego i katalizatora (TiO2). Reaktor wyładowania dielektrycznego zbudowany był z układu współosiowych elektrod cylindrycznych. Elektroda wewnętrzna pokryta była katalizatorem. Porównano rozkład toluenu w czasie dla reaktora z katalizatorem i bez katalizatora. Wyniki badań wykazały, że w mieszaninie powietrza z toluenem (20-25 ppm), przy użycie energii 18 J/dm3, skuteczność rozkładu toluenu wynosiła: w reaktorze bez katalizatora - 31%, przy wydajności 5,8 g/kWh; w reaktorze z pastylkami TiO2 - 45%, przy wydajności 6,9 g/kWh w reaktorze z elektrodą wewnętrzną pokrytą TiO2 - 59%, przy wydajności 8,9 g/kWh. Z przeprowadzonych badań wynika, że zastosowanie kombinacji wyładowania dielektrycznego z katalizatorem zwiększa skuteczność rozkładu toluenu w powietrzu przy niskich napięciach zasilania i małym zużyciu energii.

Słowa kluczowe

PL

toluen; reaktory; rozkład toluenu

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN
• Czasopismo: Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery
• Rocznik: 2000
• Tom: Nr 107
• Strony: 65--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kanazawa S.

• Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Oita University Japan

autor

Li D.

• Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Oita University Japan

autor

Akamine S.

• Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Oita University Japan

autor

Ohkubo T.

• Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Oita University Japan

autor

Nomoto Y.

• Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Oita University Japan

Bibliografia

• [1] Penetrante B. M., Bardsley J. N., and Hsiao M. C: Kinetic analysis of non-thermal plasma used for pollution control Jpn. J. Appl. Phys., 36(1997), 5007-5017.
• [2] Oda T., Yamashita R., Haga I., Takahashi T., Masuda S: Decomposition of gaseous organic contaminants by surface discharge induced plasma chemical processing - SPCP, IEEE Trans. Ind. Appl., 32(1996), 118-123.
• [3] Evans D., Rosocha L. A., Anderson G. K., Coogan J. J., and Kushner M. J.: Plasma remediation of trichloroethylene in silent discharge plasmas, J. Appl. Phys., 74(1993), 5378-5386.
• [4] Miyagawa Y., Ehara Y., Kishida H., and Ito T.: Effect of oxygen on decomposition of volatile organic compounds by silent discharge, Proc. of Asia-Pacific Workshop on AOT (1998), 83-86.
• [5] Yamamoto T., Ramanathan K., Lawless P. A., Ensor D. S., Newsome J. R., Plaks N., and Ramsey G. H.: Control of volatile organic compounds by an ac energized ferroelectric pellet reactor and a pulsed corona reactor, IEEE Trans. Ind. Appl., 28(1992), 528-534.
• [6] Futamura S., Zhang A., and Einaga H.: Involvement of active oxygen species in plasma chemical decomposition of volatile hydrocarbons, Proc. of Asia-Pacific Workshop on AOT (1998), 87-90.
• [7] Chang J. S., Myint. T., Cbakrabarti A., and Miziolek A.: Removal of carbon tetrachloride from air stream by a corona torch plasma reactor, Jpn. J. Appl. Phys., 36(1997), 5018-5024.
• [8] Kohno H., Berezin A. A., Chang J. S., Tamaru M., Yamamoto T., Shibuya A., and Honda S.: Destruction of volatile organic compounds used in a semiconductor industry by a capillary tube discharge reactor, IEEE Trans. Ind. Appl, 34(1998), 953-966.
• [9] Mizer&ezyk J.: Microwave torch plasma at atmospheric pressure for decomposition of hydrocarbons, Papers of Tech. Meeting on Electrical Discharges, ED-99-88, IEE Japan (1999), 63-66.
• 10] Yamamoto T., Mizuno K., Tamori I., Ogata A., Nifuku M., Michalska M., and Prieto G.: Catalysis-assisted plasma technology for carbon tetrachloride destruction, IEEE Trans. Ind. Appl., 32(1996), 100-105.
• [11] Oda T., Kato T., Takahashi T., and Shimizu K.: Nitric oxide decomposition in air by using non-thermal plasma processing with additives and catalyst, IEEE Trans. Ind. Appl., 34(1998), 268-272.
• [12] Mizuno A.; Kisannki Y., Noguchi M., Katsura S., Lec S. H., Hong Y. K., Shin S. Y, and Kang J. H.: Indoor air cleaning using a pulsed discharge plasma, IEEE Trans. Ind. Appl., 35(1999), 1284-1288.
• [13] Ogata A., Yainanouchi K., Mizuno K., Kushiyama S., and Yamamoto T.: Decomposition of benzene using alumina-hybrid and catalyst-hybrid plasma reactor, IEEE Trans. Ind. Appl., 35(1999), 1289-1295.
• [14] Kim H. H, Tsunoda K., Katsura S., Mizuno A.: A novel plasma reactor for NOx control using photocatalysl and hydrogen peroxide injection. IEEE Trans. Ind. Appl, 35(1999), 1306-1310.
• [15] Shimizu K.. and Oda T." DeNOx process in flue gas combined with nonthermal plasma and catalyst, IEEE Trans. Ind. Appl., 35(1999), 1311-1317.
• [16] Chang J. S., Kelly A. J., and Crowley J. M. ed.: Handbook of Electrostatic Processes Marcel Dekker, Inc., (1995), 580-588.
• [17] Salamov B. G., Ellialtioglu S., Akinoglu B. G., Lebedeva N. N., and Patriskii L. G.: Spatial stabilization of townsend and glow discharges with a semiconducting cathode, J. Phys. D: Appl. Phys., 29(1996), 628-633.
• [18] Alberici R. M., and Jardim W. F.: Gas phase destruction of VOCs usin; TiOi/UV and Ti02/03/UV, J. Adv. Oxid. Technol., 3(1998), 182-187.
• [19] Kisanuki Y., Yoshida M., Tafcishirna K., Katsura S., Mizuno A., Lee S. H.. Hong Y. K., Kang K. O.: Study on indoor air cleaning using plasma reacto combined with catalyst, J. Inst. Electrostal. Jpn., 24(2000) 153-158.
• [20] Yamaguma S., Ohsawa A., Kodarna T., and Tabata Y.: Decomposition m volatile organic compounds by plasma chemical process, Proc. of 1992 Annua Meeting of the Inst. Electros tat. Jpn. (1992), 103-106.