气相放电等离子体水处理反应器及有机物降解研究

摘要

气相电晕放电等离子体比液相(或气液混合)放电等离子体容易形成，等离子体状态稳定。本文利用三种类型的气相电晕放电反应器，即陶瓷管阻挡的线一筒式脉冲放电反应器、多针一板脉冲放电反应器和多针一板负直流电晕放电反应器，对水中有机物的降解效果及其影响因素进行了实验研究，并讨论了产生相关结果的原因，目的是为将来的工业应用研究提供参考。通过本论文的研究工作获得如下结果： (1)陶瓷管阻挡的线一筒式脉冲放电反应器、多针一板式脉冲放电反应器和多针一板式负直流电晕放电反应器对溶液中有机物均有一定的降解效果。有机物降解效果均随着放电电压(或能量)的增加而提高，添加氧气的效果好于添加空气的情况，溶液电导率对有机物降解效果基本不影响。 (2)采用陶瓷管阻挡的线一筒式脉冲放电反应器，在20kV脉冲电压峰值，50Hz脉冲频率，苯酚浓度为50mg/L，体积250mL，pH为7左右，溶液初始电导率100μS/cm，循环流量为100mL/min，氧气鼓气速率2.0L/min，放电处理60 min的条件下，苯酚的降解率达到71％，能量利用率达到0.51mg/Wh，副产物主要是邻苯二酚，间苯二酚，对苯醌及对苯二酚。 (3)采用多针一板式脉冲放电等离子体反应器，在20kV脉冲电压峰值，50Hz脉冲频率，苯酚浓度为500mg/L，体积250mL，pH为7左右，溶液初始电导率100μS/cm，溶液循环流量为100mL/min，氧气气量为2.0L/min，放电处理60min的条件下，苯酚的降解率约为30％，能量利用率达到0.65mg/Wh。 (4)采用多针-板式电极结构的电晕放电等离子体反应器对染料进行脱色，在供电电压正常工作范围内，采用负极性直流电源供电对染料的脱色效果最高，当溶液浓度40mg/L，负电压11.8kV，氧气气量1.0L/min，处理时间60min，对500mL苋菜红溶液处理脱色率达到88.6％，能量利用效率为1.1mg/Wh。 总结三种气相电晕放电等离子体水处理反应器，采用多针一板式电极结构、负直流高压供电的电晕放电反应器处理有机物可行，比较合适于工业应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1高级氧化水处理技术研究进展

1.1高级氧化水处理技术

1.1.1 O3氧化

1.1.2光化学氧化

1.1.3光催化氧化

1.1.4湿式氧化

1.1.5超声氧化降解

1.1.6电化学氧化

1.1.7电子束照射

1.2放电等离子体高级氧化技术

1.2.1等离子体的基本概念

1.2.2等离子体的产生

1.2.3等离子体的分类

1.2.4高压放电非平衡等离子体的产生

1.2.5高压放电等离子体在处理气态污染物中的应用

1.2.6高压放电等离子体在处理液相中有机物的机理

1.2.7高压放电等离子体在处理液相中污染物的应用

1.2.8存在问题和本文的研究思路

1.3论文研究内容

2陶瓷管阻挡线-筒式脉冲放电反应器降解苯酚的研究

2.1引言

2.2实验仪器及方法

2.2.1目标物简介

2.2.2实验原料

2.2.3实验仪器

2.2.4实验装置

2.2.5实验方法

2.3实验结果及讨论

2.3.1鼓气速率对苯酚降解率的影响

2.3.2溶液电导率对苯酚降解率的影响

2.3.3溶液pH值对苯酚降解率的影响

2.3.4反应器输入能量的计算

2.3.5苯酚降解过程中中间产物的测定

2.4本章小结

3多针-板式脉冲放电反应器降解苯酚的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验原料

3.2.2实验仪器

3.2.3实验装置

3.2.4实验方法

3.3实验结果及讨论

3.3.1通入气体种类对苯酚降解率的影响

3.3.2通入气体流量对苯酚降解率的影响

3.3.3溶液层厚度对苯酚降解率的影响

3.3.4溶液电导率对苯酚降解率的影响

3.3.5初始溶液浓度对苯酚降解率以及能量利用率的影响

3.3.6输入能量对苯酚降解率以及能量利用率的影响

3.4本章小结

4负直流多针-板电晕反应器降解染料的研究

4.1引言

4.2实验仪器及方法

4.2.1目标物简介

4.2.2实验原料

4.2.3实验仪器

4.2.4实验装置

4.2.5实验方法

4.3实验结果及讨论

4.3.1确定能量输入形式

4.3.2负直流放电处理后分光光度计扫描图对比

4.3.3输入电压对苋菜红脱色率的影响

4.3.4通入气体种类对苋菜红脱色率的影响

4.3.5溶液初始浓度对苋菜红脱色率的影响

4.3.6溶液电导率对苋菜红脱色率的影响

4.3.7不同种类染料的脱色效果

4.3.8采用溶液流动方法放大反应器处理苋菜红溶液

4.4本章小结

5总结与展望

5.1论文的主要研究成果和结论

5.2前景和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢