زمینه و هدف: یکی از فن آوری های نوین جهت کنترل آلاینده ای هوا روش پلاسمای غیر حرارتی می باشد. یکی از راکتورهای مورد استفاده در فناوری پلاسمای غیر حرارتی جهت کنترل آلودگی هوا، راکتور تخلیه مانع دی الکتریک است. در راکتور تخلیه مانع دی الکتریک فاصله بین الکترودها جهت تخلیه الکتریکی و ایجاد پلاسما کم می باشد که منجر به افزایش سرعت فضایی آلاینده در ناحیه تخلیه می گردد. این افزایش سرعت فضایی آلاینده منجر به کاهش احتمال برخورد عناصر فعال ایجاد شده در پلاسما و در نتیجه کاهش کارایی تخریب آلاینده می گردد. هدف از این مطالعه طراحی یک راکتور تخلیه مانع دی الکتریک نوین جهت افزایش ناحیه گپ تخلیه الکتریکی بود.

روش بررسی: راکتور پلاسمای غیر حرارتی مورد استفاده در این مطالعه به شکل مکعب مستطیل از جنس کوارتز ساخته گردید. در این راکتور از گرافیت منبسط شده به عنوان الکترود تخلیه استفاده گردید که در کف سطح راکتور به طور یکنواخت ریخته شده بود و یک صفحه مسی که بر روی سطح خارجی راکتور قرار داشت که نقش الکترود زمین را ایفا می نمود. کارآیی حذف کلروفرم به روش پلاسما به عنوان تابعی از دبی جریان، غلظت ورودی آلاینده و ولتاژ کاربردی در این راکتور مورد بررسی قرار گرفت.

یافته ها: نتایج نشان دادند که تخلیه الکتریکی در گپ تخلیه بزرگتری (15 میلی متر) ایجاد می گردد. نتایج نشان دادند که با افزایش ولتاژ از 15 به 20 کیلو ولت و غلظت کلروفرم از 85 به ppm 500، کارایی تخریب به ترتیب 33/25 و 16/10 درصد افزایش می یابد. همچنین افزایش دبی جریان از 2/0 به 2/1 لیتر در دقیقه باعث کاهش کارایی حدود 20 درصد می گردد. علاوه بر این مشاهده گردید که گاز خروجی از راکتور حاوی اکسیدهای نیتروژن، کلر، اسید کلریدریک، فسژن، تری کلروبنزآلدئید و تری کلرواستالدئید می باشد.

نتیجه گیری: نتایج مطالعه نشان دادند که در راکتور جدید تخلیه الکتریکی در گپ تخلیه بزرگتری ایجاد می گردد که منجر به کاهش سرعت فضایی آلاینده ها در این ناحیه شده و باعث افزایش تخریب کلروفرم می گردد. همچنین افزایش دبی جریان اثر کمی بر کاهش تخریب کلرو فرم می گذارد که علت آن را می توان در خاصیت جذبی گرافیت منبسط شده و افزایش ناحیه تخلیه الکتریکی دانست.

Background and aims: One of the innovative technologies for air pollution control is non-thermal plasma. The dielectric barrier discharge reactor is one of the reactors that applied in non thermal plasma technology for air polluation control. In dielectric barrier discharge reactor, the distance between the electrodes for electric discharge is low and led to increasing space velocity of the pollutant in the discharge zone. This increase in the velocity results in a decrease in the probability of collision of the produced active species with pollutant molecules, which consequently decreases the efficiency of pollutant degradation. The aim of this study was to design a new dielectric barrier discharge reactor for increase the dischrge gap zone.

Methods: The non-thermal plasma reactor employed in this study was made of quartz as a rectangular cube shape. In this reactor, the expanded graphite was used as the discharge electrode which was poured uniformly in the bottom of the reactor and a copper plate was on the outer surface of the reactor applied to play the role of the earth electrode. Chloroform removal efficiency as a function of flow rate, concentration of pollutants and applied voltage was investigated in this reactor. In addition, it was observed that the exhaust gas from the reactor contains nitrogen oxides, chlorine, hydrochloric acid, phosgene, trichlorobenzaldehyde and trichloroacetaldehyde.

Conclusion: Results of the study showed that electrical discharge was created in larger discharge gap which resulted in space velocity decrease of pollutants in this region and caused to increase of chloroform degradation. Moreover, flow rate increase affected lightly on the degradation which is owing to the adsorption property of the expanded graphite as well as an increase in discharge gap region.