气液两相DBD反应器优化和染料脱色效果研究

摘要

气液两相介质阻挡放电(DBD)水处理技术是一种新型的高级氧化技术，在放电的过程中会产生数量可观的高氧化活性粒子·OH、·O3、·HO2、·O2、·H2O2·H、等），它们与高能电子轰击作用以及紫外光辐射等多种因素协同作用，对于具有高毒性以及难以降解的有机废水具有非常明显的优势。近年来，该技术已经成为国内外有机废水处理的研究热点。
　　本文中首先在原有的气液两相DBD反应器基础上进行反应器的优化，研究了优化后反应器的放电特性，探索最佳反应条件，并利用该反应器在最佳反应条件下对罗丹明B模拟染料废水进行脱色研究。主要的工作如下:
　　(1)对原有的气液两相DBD反应器进行了优化，避免放电过程中液相水滴溅起到介质表面，造成短路和局部放电现象，使反应器放电更加稳定;
　　(2)研究了不同的峰值电压、放电频率以及放电间隙条件下的气液两相DBD反应器的放电特性，对于气液两相DBD和气相DBD两种放电条件下的放电形式进行讨论和分析;
　　(3)测量了气液两相DBD的李萨如图形(Lissajous)，并分析了气液两相DBD放电的放电形式，研究发现:在空气条件下，很难实现大气压辉光放电;
　　(4)通过发射光谱法来研究气液两相DBD生成活性物种的种类，研究发现气液两相DBD产生的活性物种主要是氮气的第2正带系（C3(n)u→B3(n)g）跃迁而产生的光谱，在实验中并没有发现其他的元素的光谱，实验中同时考察了放电的峰值电压对特征谱线强度的影响;
　　(5)研究了在最优的放电条件下，气液两相DBD对罗丹明B模拟染料废水进行了脱色处理，实验结果表明:气液两相DBD对于罗丹明B模拟染料具有明显的降解效果。另外，还研究了不同实验条件下气液两相DBD对有机废水的降解率的影响，包括峰值电压，溶液初始pH值、以及初始电导率，实验表明:放电开始后，提升峰值电压可以极大的提高罗丹明B的脱除率;溶液初始pH值对于降解效果影响不大，但是初始电导率的提高会使降解效果变差。实验过程中，设置放电条件为峰值电压为20kV，放电频率为6.5kHz，放电间隙为3mm，溶液初始浓度为100mg/L，初始pH值为3.49，初始电导率为0.069mS·cm-1，放电60min后，罗丹明B的去除率可达95％以上。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 染料废水的来源及其特点

1．1．2 染料废水处理方法研究现状

1．2 等离子体技术

1．2．1 等离子体概述

1．2．2 低温等离子体的产生方法简介

1．3 气液两相DBD水处理技术

1．3．1 DBD技术概述

1．3．2 DBD水处理技术研究现状

1．3．3 气液两相DBD降解污染物机理

1．4 论文研究内容及创新点

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究创新点

第2章 实验装置及实验分析方法

2．1 实验装置

2．2 实验仪器与材料

2．3 实验分析方法

2．3．1 溶液pH值测定方法

2．3．2 溶液电导率测定

2．3 本章小结

第3章 气液两相DBD特性研究

3．1 气液两相DBD反应器特性

3．2 放电参数变化对气液两相DBD特性的影响研究

3．2．1 放电峰值电压对放电特性的影响

3．2．2 放电频率变化对放电特性的影响

3．2．3 放电间隙变化对放电特性的影响

3．3 气液两相DBD与气相DBD的放电特性比较研究

3．4 气液两相DBD李萨如图形特性研究

3．4．1 介质阻挡放电李萨如(Lissajous)图形简介

3．4．2 气液两相DBD李萨如图测定

3．5 本章小结

第4章 发射光谱法测定气液两相DBD生成活性物种研究

4．1 发射光谱法(Opitical Emission Spectroscopy，OES)概述

4．2 气液两相DBD发射光谱研究

4．3 放电参数对特征谱线强度的影响

4．4 本章小结

第5章 气液两相DBD脱色效果实验

5．1 罗丹明B染料废水

5．2 实验分析方法

5．2．1 罗丹明B模拟染料废水的配制

5．2．2 罗丹明B染料废水去除率计算

5．3 气液两相DBD对罗红B染料的初步降解效果研究

5．3 主要实验参数对罗丹明B染料模拟废水的降解效果影响研究

5．3．1 放电峰值电压对于罗丹明B模拟染料废水降解率影响

5．3．2 初始pH值对于罗丹明B模拟染料废水降解率影响

5．3．3 电导率对于罗丹明B模拟染料废水降解率影响

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

作者简介