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Physico-chemical study of a corona discharge in gas mixtures containing humid air, carbon dioxide and nitrogen oxides

Published online by Cambridge University Press:  21 December 2004

S. Lachaud ,
J. F. Loiseau  and
D. Gonbeau
S. Lachaud
Affiliation:
Laboratoire d'Électronique des Gaz et des Plasmas, Université de Pau et des Pays de l'Adour, BP 1155, 64013 Pau Cedex, France
J. F. Loiseau*
Affiliation:
Laboratoire d'Électronique des Gaz et des Plasmas, Université de Pau et des Pays de l'Adour, BP 1155, 64013 Pau Cedex, France
D. Gonbeau
Affiliation:
Laboratoire de Chimie Théorique et de Physico-Chimie Moléculaire, Université de Pau et des Pays de l'Adour, BP 1155, 64013 Pau Cedex, France
*
jean-francis.loiseau@univ-pau.fr
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Abstract

Gas mixtures containing humid air, various proportions of CO2 and traces of NO2 are submitted to a short gap point-to-plane DC corona discharge in a reactor at atmospheric pressure. These mixtures can be considered as the basic component of most industrial effluents. Coming after an electrical study previously published, this work is centered on the physico-chemical effects of the discharge. Concentric circular alterations appearing on a copper cathode have been analyzed by XPS, showing an oxidation and acidification spread over a great part of the surface by the electric wind. The NO2 removal and corresponding by-products have been studied by UV absorption spectroscopy on gas samples after treatment, in the 200–400 nm wavelength range where NO2 abatement and O3 concentrations can be evaluated. Being partly produced in liquid phase, HNO3 which is responsible of the acidification of cathode surface, can be studied only qualitatively. A few chemical mechanisms are propounded for both bulk and surface actions of the discharge.

Keywords

Type
Research Article
Information
The European Physical Journal - Applied Physics , Volume 29 , Issue 1 , January 2005 , pp. 99 - 109
Copyright
© EDP Sciences, 2005

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References

Lachaud, S., Loiseau, J.F., Eur. Phys. J. Appl. Phys. 24, 67 (2003) CrossRef
Batina, J., Noël, F., Lachaud, S., Peyrous, R., Loiseau, J.F., J. Phys. D: Appl. Phys. 34, 1510 (2001) CrossRef
Loiseau, J.F., Batina, J., Noël, F., Peyrous, R., J. Phys. D: Appl. Phys. 35, 1020 (2002) CrossRef
N. Soulem, Application de l'interaction laser-gaz à l'étude des régimes de fonctionnement d'une décharge électrique, Thèse de doctorat, Université d'Orléans, France 1996, 346 p.
A. Ricard, Plasmas réactifs (Société Française du Vide, Paris, 1995)
Potamianou, S., Spyrou, N., Held, B., Eur. Phys. J. Appl. Phys. 22, 179 (2003) CrossRef
E.M. Van Veldhuizen, Electrical Discharges for Environmental Purposes: Fundamentals and Applications (Nova Science Publishers Inc., 2000), p. 432
A.A. Kulikovsky, Proc. ICPIG XXIII, Toulouse, France, I-258, 1997
S. Lachaud, Décharge pointe-plan dans les mélanges gazeux correspondant aux effluents industriels : étude électrique et physico-chimique, application à la destruction du dioxyde d'azote, Thèse de doctorat, Université de Pau et des Pays de l'Adour, France, 2002, 228 p.
CARY WIN 5E (UV/Vis) User's guide VARIAN (1991)
M. Popescu, J.M. Blanchard, J. Carré, Analyse et traitement physicochimique des rejets atmosphériques industriels: émissions, fumées odeurs et poussières (Lavoisier Tec & Doc, 1998), p. 854
S. Lachaud, J.F. Loiseau, R. Peyrous, D. Gonbeau, Proc. 7 e Congrès “Plasmas” de la Société Française de Physique, Piriac-sur-Mer, France III A-14, 2001
F. Clément, Traitement de surface du polystyrène par un plasma impulsionnel dans l'azote, l'oxygène et l'argon, Thèse de doctorat, Université de Pau et des Pays de l'Adour, France, 2001, 250 p.
C.D. Wagner, W.M. Riggs, L.E. Davis, J.F. Moulder, G.E. Muilenberg, Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy (Perkin-Elmer Corporation/Physical Electronics Division, 1979), p. 190
Robinson, M., Trans. Am. Inst. Electr. Eng. 80, 143 (1961)
D.J. Harney, An aerodynamic study of the electric wind, Thesis, California Institute of Technology, 1957
H. Bouih, Étude par spectroscopie X.P.S. de phosphates type Nasicon, Rapport de DEA, Université de Pau et des Pays de l'Adour, France, 1990, 39 p.
Saliba, N., Parker, D.H., Koel, B.E., Surf. Sci. 410, 270 (1998) CrossRef
R. Peyrous, R.M. Millot, Proc. Int. Conf. on Gas Discharges and Applications, London, GB 1982, pp. 173–176
R. Peyrous, Simulation de l'évolution temporelle de diverses espèces gazeuses créées par l'impact d'une impulsion électronique dans de l'oxygène ou de l'air sec humide, Thèse CNAM, Pau, France, 1986
B.J. Finlayson-Pitts, J.N. Pitts Jr., Atmospheric Chemistry: Fundamentals and Experimental Techniques (Wiley-Interscience, 1986), p. 1098
B. Held, Azote : données de base, Rapport interne, L.E.G.P., Université de Pau et des Pays de l'Adour, France, 2002
B. Held, Oxygène-Ozone : cinétique réactionnelle et données de base, Rapport interne, L.E.G.P., Université de Pau et des Pays de l'Adour, France, 1989
V. Sobek, A. Goldman, M. Goldman, S. Bureau, S. Bouquet, C. Fiaud, Proc. 4th Int. Symposium on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry, HAKONE, IV, Bratislava, Slovaquie, 1993, pp. 129–134
Y. Creighton, Pulsed positive corona discharges: fundamental study and application to flue gas treatment, Doctorate Thesis, University of Eindhoven, 1994
Lapeyre, R.M., Peyrous, R., Environ. Technol. Lett. 2, 29 (1981) CrossRef
Mok, Y.S., Ham, S.W., Chem. Eng. Sci. 53, 1667 (1998) CrossRef
T. Plank, Dissertationes Physicae Universitatis Tartuenis 35: Positive Corona at Combined DC and AC Voltage (Tartu University Press, Estonia, 2001), p. 163
G. Dastarac, Contribution à l'étude des mouvements de neutres associés aux prédécharges, Mémoire ingénieur CNAM, Pau, France, 1977
J.L. Delcroix, C. Matos-Ferreira, A. Ricard, Atomes et molécules métastables dans les gaz ionisés (Ed. Centre National de la Recherche Scientifique, 1975), 186 p.
C. Monge, Étude de la production d'ozone par décharge couronne dans un ozoneur fil-cylindre : modélisations cinétique et génie chimique, Thèse de doctorat, Université de Pau et des Pays de l'Adour, France, 1992
R. Hippler, S. Pfau, M. Schmidt, K.H. Schoenbach, Low temperature plasma physics: fundamental aspects and applications (Wiley-VCH, 2001), p. 523
Les plasmas dans l'industrie (Electra/DOPEE 85, 1991), p. 678
L. Parissi, Étude d'un procédé de traitement d'air chargé en composés organiques volatils par décharge moyenne fréquence avec barrière diélectrique : mécanismes mis en œuvre et optimisation, Thèse de doctorat, Université Paris VI, 1999, 228 p.
B. Penetrante, S.E. Schultheis, Non-thermal plasmas techniques for pollution control, NATO ASI Series G: Ecological Sciences, 34, part. A (Springer-Verlag, 1992)
T. Hammer, Non-thermal plasma treatment of automotive exhaust gases, Proc. 7th Int. Symposium on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry, HAKONE VII, Greifswald, Germany, 2000, pp. 234–241