液体电极沿面放电等离子体降解有机染料废水的研究

摘要

本论文采用液体电极沿面放电等离子体降解水中有机污染物。实验主要应用两种反应系统，一种是作为比较用的传统形式的臭氧发生器式水处理反应系统，另一种是本文主要研究的一体式水电极放电水处理反应器。实验选择有机染料作为目标处理物，对水中染料的降解效果及其影响因素进行了相关研究，同时分析探讨了染料降解的机理，希望通过实验考察，为该技术的进一步深入研究和工业化应用提供基础数据和设计依据。实验研究主要内容如下：
　　 1、通过考查接地电极形式以及臭氧传输管路对臭氧浓度及染料降解的影响，实验发现以冷却水做接地电极的一体式无臭氧传输管路的沿面放电反应器，可有效减少臭氧传输损耗，提高32.7％的染料去除能量利用效率。而当输入功率相同时，反应器尺寸在一定范围内的放大并不影响染料的降解。
　　 2、通过条件实验得到了与此水电极一体式沿面放电反应器匹配的最佳气电、溶液条件参数，以此参数处理甲基红染料溶液，以空气和氧气作为气源时，脱色率达到95％分别仅需要2.5 min和0.5 min，水处理的能量利用效率分别为590和2770 L(kWh)-1。此外，溶液电导率对此放电反应器降解染料废水基本没有影响。
　　 3、通过实验得出使用此反应器对甲基红染料的脱色效果显著，COD去除也较快。结合对臭氧消耗及甲基红中间产物的检测，推出臭氧对偶氮双键的去除是甲基红染料脱色的主要原因。
　　 4、本文考查了沿面放电结合不同催化剂对染料进行脱色的效果，实验结果显示，MnO2的催化效果是所研究的三种催化剂中是最理想的，染料脱色率可提高16％以上，而由于有色稳定络合物的形成和中间产物对活性位点的竞争，便得均相催化剂Fe2+与光催化剂TiO2在反应后期的催化效果均不佳。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1 绪论

1.1染料的性质及染料废水的危害

1.1.1染料的分类

1.1.2染料的结构与颜色

1.1.3染料废水的特性及其危害

1.2染料废水处理现状及国内外研究进展

1.2.1染料废水的物理处理方法

1.2.2染料废水的化学处理方法

1.2.3染料废水的生物处理方法

1.2.4高级氧化技术

1.3低温等离子体水处理技术研究进展

1.3.1 低温等离子体技术及其产生方法

1.3.2 电晕放电反应器结构形式

1.3.3 电晕放电水处理技术研究进展

1.3.4介质阻挡电晕放电概述

1.4本课题的研究内容

2实验仪器及方法

2.1实验药品及仪器

2.1.1 目标物简介

2.1.2 实验原料

2.1.3 实验仪器

2.2实验装置及方法

2.2.1 实验装置

2.2.2实验方法

3气相沿面放电降解染料废水的研究

3.1 匹配电源的确定

3.1.1 工频电源放电处理染料废水

3.1.2高频电源放电处理染料废水

3.2反应器结构的探讨

3.2.1臭氧发生器式反应系统中接地电极的考查

3.2.2臭氧传输管路对染料去除效果的影响

3.2.3无臭氧传输管路的一体式反应器中接地电极的考查

3.2.4反应器尺寸对降解染料的影响

3.3气电参数对染料降解的影响

3.3.1 放电电压对染料降解率的影响

3.3.2鼓气速率对染料降解率的影响

3.3.3载气种类对染料降解的影响

3.4溶液参数对染料降解的影响

3.4.1 溶液初始电导率对染料降解率的影响

3.4.2溶液初始pH值对染料降解率的影响

3.4.3溶液初始浓度对染料降解率的影响

3.5本章小结

4气相沿面放电降解染料机理的探讨

4.1气相沿面放电降解染料机理的研究

4.1.1 染料降解过程中所消耗的臭氧量

4.1.2染料废水脱色以及COD、TOC的去除

4.1.3 甲基红降解的中间产物和机理分析

4.2气相沿面放电结合催化剂降解染料的研究

4.2.1 Fe2+均相催化臭氧降解甲基红染料的研究

4.2.2 MnO2非均相催化臭氧降解甲基红染料的研究

4.2.3臭氧-紫外-TiO2协同催化降解甲基红染料的研究

4.3本章小结

结 论

展 望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢