化学イオン化質量分析による血漿反応器におけるN-ヘキサン分解のモニタリング

N-ヘキサン（C6H14）の除去と変換は、C6H14との乾燥N2/O2（20％）混合物での大気圧と室温でのパルス高電圧誘電体バリア放電（DBD）によって生成された糸状プラズマで調査されます。N-ヘキサンと副産物形成の分解は、化学イオン化（CI）と組み合わせた高解像度のフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（FT-ICR）質量分析計を使用してリアルタイムで分析されます。アルカンはH3O+イオンとゆっくりと反応しているため、2つの前駆体イオンが使用されました。O2+はN-ヘキサン混合比に従って、H3O+を使用して有機副産物の混合比に従います。CI-FTICR技術は高混合比で機能する可能性があるため、5〜200 ppmのN-ヘキサンの間で研究が行われました。吸収分光法は、オゾンおよび二酸化炭素分子に従うためにも使用されます。N-ヘキサン混合比が低く、多数の副産物が特定されていることを示しています。主要な化合物は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロパナール、二酸化炭素、硝酸化合物とともに一酸化炭素です。特徴付けられた副産物の性質に基づいて、その形成を考慮したメカニズムが提案されています。

n-Hexane (C6H14) removal and conversion are investigated in a filamentary plasma generated by a pulsed high-voltage Dielectric Barrier Discharge (DBD) at atmospheric pressure and room temperature in a dry N2/O2 (20%) mixture with C6H14. The degradation of n-hexane and the by-product formation are analyzed in real-time using a high-resolution Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance (FT-ICR) mass spectrometer coupled with Chemical Ionization (CI). As alkanes are reacting slowly with H3O+ ions, two precursor ions were used: O2+ to follow the n-hexane mixing ratios and H3O+ to follow the mixing ratios of organic by-products. As the CI-FTICR technique can work at high mixing ratios, studies were made between 5 and 200 ppm of n-hexane. Absorption spectroscopy is also used to follow ozone and carbon dioxide molecules. We show that the DBD efficiency increases for lower n-hexane mixing ratios and a large number of by-products are identified, with the major compounds being: formaldehyde, acetaldehyde, propanal, carbon dioxide, and carbon monoxide along with nitrate compounds. Based on the nature of the by-products characterized, a mechanism accounting for their formation is proposed.