CHƯƠNG 2 PLASMA VÀ ỨNG DỤNG PLASMA TRONG XỬ LÝ KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ
2.6 Một số nghiên cứu ứng dụng plasma trong xử lý khí thải
2.6.2 Loại bỏ HC
Trong một báo cáo của R.Brandenburg [6] nghiên cứu về ứng dụng của lò phản ứng plasma trong việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, trong đó có một số phân tử có trong khí thải của động cơ. Khi cung cấp năng lượng điện năng cho lị phản ứng plasma, các điện tích tự do được sinh ra. Các điện tích tự do này sẽ
Lưu Ngọc Cao – Lớp: 2012B-CKĐL 48
va chạm với O2, H2O để tạo ra OH, O. Cơ chế phản ứng loại bỏ HC trong môi trường plasma được diễn giải như sau:
Trước hết, các phân tử O2 và H2O va chạm với các electron tự do trong môi trường plasma để tạo ra các nguyên tử O, H và gốc –OH.
O2 + e → O + O + e (3.6) H2O + e → O H + H + e (3.7)
Sau đó O nguyên tử và gốc OH sẽ tham gia vào các phản ứng hóa học loại bỏ các hợp chất hữu cơ theo các phản ứng sau:
R - H + O → R + O H (3.8) R - H + O H → R + H2O (3.9) R + O2 → R - O - O (3.10)
Cuối cùng hợp chất R-O-O sẽ bị oxy hóa thành CO2 và H2O. Để minh họa, hãy xét cơ chế loại bỏ Formaldehyde (CH2O):
C H2O + O → H C O + O H (3.11) C H2O + O H → H C O + H2O (3.12) H C O + O2 → C O + H O2 (3.13) H C O + O H → C O + H2O (3.14) H O2 + O H → H2O + O2 (3.15) H O2 + H → 2 O H (3.16) H O2 + O → O H + O2 (3.17) C H2O + O H → H C O O H + H (3.18) H C O O H + O H → H2O + C O2 + H (3.19)
Trên thực tế HC trong khí thải động cơ có rất nhiều loại nên để loại bỏ triệt để hơn, người ta vẫn phải dùng thêm bộ xúc tác đặt ngay sau lò phản ứng plasma.
Lưu Ngọc Cao – Lớp: 2012B-CKĐL 49
Trong một bài báo khác, J.-O.Chae [7] cũng nói về việc ứng dụng lị phản ứng plasma để xử lý khí thải. Ưu điểm của lị phản ứng plasma là không liên quan đến bộ xúc tác khí khi q trình oxy hóa HC khơng phụ thuộc vào nhiệt độ. Q trình xử lý tập trung vào 40 s đầu tiên của động cơ khi khởi động, thời gian khi chất xúc tác vẫn còn quá lạnh để loại bỏ các khí thải động cơ. Kết quả của các thử nghiệm cho DBD được thể hiện trên Hình 3.5.
Hình 3.5. Đồ thị thể hiện nồng độ HC được xử lý trong lò phản ứng DBD [7] Theo đó, lượng HC giảm 30% trong 40s đầu tiên khi áp dụng lò phản ứng DBD.