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柴油机有害排放除氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、微粒(PM)等常规污染物,还包括少量羰基类、单环芳香烃、多环芳香烃(PAHs)等非常规污染物,给环境和人类健康带来较大危害。低温等离子体(NTP)技术具有处理效果好、能同时处理多种污染物、无二次污染等优点,在柴油机排气后处理领域具有较好的应用前景。本文采用自行设计的同轴圆柱介质阻挡放电型NTP发生器,研究了NTP发生器电学参数和柴油机负荷对HC、CO及烟度排放的影响,采集不同负荷时NTP作用前后的PM和PAHs样品,利用气相色谱/质谱联用仪对SOF各组分进行定性分析,结合外标法对16种PAHs定性定量。其中主要从以下几个方面开展研究工作: (1)以柴油机排气为气源,采用自行设计的NTP发生器,探究电学参数和负荷对HC、CO及烟度排放的影响。结果表明,放电功率随着电压峰-峰值的增加而增大,随频率的提高而呈线性增长的趋势;DNTP作用前,CO浓度和烟度随负荷的升高而增加,HC浓度随负荷的增加呈先减少后增加的趋势;DNTP作用后,烟度和HC排放有所改善,CO浓度有一定的增加。 (2)采用玻璃纤维滤膜和XAD-2采集管对柴油机排气中的PAHs进行采集,样品经过索氏提取、旋转蒸发等前处理过程后,利用气相色谱/质谱联用仪对PAHs进行定性分析,结合外标法对其进行定量分析。首先对PAHs定量方法的准确性进行了验证,结果表明,定量标准曲线线性关系良好,线性相关系数R2为0.9918~0.9983;滤膜和采样管样品的回收率为75.8%~110.5%,相对偏差(RSD)最大为13.4%,达到了EPA标准的要求,定量重复性较好,误差较小。 (3)根据定量试验结果,研究柴油机负荷及DNTP对PAHs排放的影响,解释了DNTP降低PAHs排放的机理。结果表明,DNTP作用前,PAHs排放总浓度为102.436~149.463μg/m3,DNTP作用后,PAHs排放总量明显降低,总浓度为77.307~138.219μg/m3,最大降幅达到40.48%。排气中的PAHs主要有萘、蒽、菲、荧蒽、芘等,DNTP作用后PAHs各组分的平均排放浓度均有所降低,降幅为6.86%~29.98%。