低温等离子体技术在水溶液化学中的应用

摘要

辉光放电等离子体是一种可用于水体中有机污染物和染料处理的新型电化学方法。在电解过程中，当两极间的电压足够高时，针状阳极与溶液之间产生的辉光使周围溶剂迅速汽化、分解成稳定的蒸汽鞘，生成各种活性中间体，持续产生等离子体，其中某些高活性组分如H·、·OH、H2O2很容易扩散到电极附近的溶液中，从而为各种类型的溶液化学反应提供活性中间体源。一方面，可以用作高级氧化技术对某些废水进行处理，另一方面，可以作为某些反应的引发剂，进行制备反应。仪器装置的设计和改进对反应效率效果有明显的影响。本论文主要介绍低温等离子体的产生方法及其在诱导化学反应方面的应用，全文共分五部分。 第一部分 综述 综述了气体放电产生等离子体的主要方式以及它们的工作原理。阐述了它们的主要应用领域。介绍了接触辉光放电等离子体的概念、化学反应机理及其应用领域的现状和发展前景。 第二部分 辉光放电等离子体反应装置的改进 辉光放电等离子体技术是处理废水的一种很好的技术。对传统的接触辉光放电等离子体诱发化学反应的反应装置进行了改进。改进之后，简化了实验操作，提高了反应效率，扩大了装置的水处理能力，延长了电极寿命，稳定了辉光放电过程，达到了预期的目的。应用新装置，设计了“等离子体饮用水净化器”和“等离子体刷”，并与改进的新装置一起申请了发明专利。 第三部分 多阳极装置在处理含染料废水中的应用 研究了多阳极装置在降解含茜素红染料废水中的应用。考察了各种因素对降解效率的影响。用紫外光谱(UV)等检测手段跟踪了降解过程，用原子力显微镜(AFM)、红外光谱检测了降解产物，考察了COD，吸光度，pH值等因素的变化。 研究结果表明，该装置可以进一步提高辉光放电等离子体的处理能力，为该项技术迈向大量处理废水的应用进行了初步探索。 第四部分 辉光放电等离子体在诱导合成聚合物方面的应用 辉光放电等离子体应用于水溶液中引发的聚合反应，即以辉光放电等离子体中的自由基为引发剂，以N，N—亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，合成聚丙烯酰胺—丙烯酸凝胶，在水溶液中，产率最高的聚合物中含丙烯酸单体50％，其聚合物吸水能力在500gH2O/g左右。经比较后确认，本方法得到的聚合物的红外光谱与传统的化学方法合成的聚合物的红外光谱相同。提供了一种引发聚合反应的新方法。 第五部分 辉光放电等离子体在处理含络合物溶液中的应用 以硫氰酸铁为例，初步探索了辉光放电等离子体在水溶液反应中的另一应用。用紫外光谱监测反应的过程，考察了反应过程中的一些变化因素。结果表明，辉光放电等离子体可以有效处理含络合物的废水。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一部分综述

1.1等离子体定义

1.2等离子体分类

1.3产生等离子体的方法和途径

1.4气体放电等离子体产生方式

1.5气体放电等离子体的应用

1.6等离子体在水处理中的应用及机理

1.7辉光放电等离子体

参考文献

第二部分辉光放电等离子体反应装置的改进及性能测试

第三部分多电极在辉光放电等离子体诱导茜素红降解中的应用

第四部分内置式辉光放电等离子体诱导合成聚(丙烯酰胺-丙烯酸)

第五部分低温等离子体技术在处理含络合物废水中的应用

在攻读硕士学位期间取得的主要成果

致谢