介质阻挡低温等离子体降解水中啶虫脒的研究

摘要

目前低温等离子体技术处理废水的应用研究仍处于试验阶段，特别是对农药废水的处理研究较少。低温等离子体即在放电过程中，电子温度很高，但是重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态。它集高能电子辐射、臭氧氧化和紫外光光解等多种作用于一体，同时具有物理效应和化学效应。介质阻挡放电低温等离子体是一种新的废水处理高级氧化技术，放电时产生大量·OH等活性物质，具有反应迅速、有机物去除率高等特点。与辉光放电等离子体相比，介质阻挡放电低温等离子体具有较大的放电空间、较高的放电密度及电极寿命长等优点，具有较大的工业应用潜力。本文研究了介质阻挡放电低温等离子体处理农药废水中的啶虫脒。
　　 本文研究了放电功率、农药废水初始浓度及外界因素如不同催化剂、pH、Na2B4O7（自由基俘获剂）和电解质等对水中啶虫脒降解效果的影响。结果表明，在啶虫脒初始浓度为50 mg/L，放电功率为170 W，处理时间为200 min时，啶虫脒的降解率达到83％以上，符合一级动力学模型。催化剂的存在增加了废水中·OH的数量，在持续降解125 min后，啶虫脒去除率达到85％以上，高于不加催化剂的降解率，缩短了反应时间，降低了能耗。在放电过程中，废水中·OH的数量随着Na2B4O7和电解质浓度的增大而逐渐减少，降低了啶虫脒的去除率。在废水的pH为9时，啶虫脒的降解率较高，啶虫脒废水的pH随着处理时间的增加而降低。
　　 本文通过添加臭氧集气罩和叔丁醇，研究臭氧氧化对废水中啶虫脒降解作用的影响机制。另外利用HPLC-MS和紫外可见分光光度计定性和定量表征了啶虫脒的降解产物，分析了降解产物的结构和啶虫脒降解过程中的反应历程，研究了介质阻挡放电低温等离子体处理农药废水中啶虫脒的降解机理。
　　 实验表明，介质阻挡放电低温等离子体对啶虫脒有较好的处理效果，为低温等离子体处理农药废水的应用提供一定的理论指导。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 农药废水

1．1．1 农药的使用现状

1．1．2 农药废水的来源及特点

1．1．3 农药废水的危害

1．1．4 农药废水的处理方法

1．1．5 农药废水的国内外处理现状

1．2 高级氧化技术

1．2．1 高级氯化的定义及特点

1．2．2 高级氧化技术的分类

1．3 等离子体技术

1．3．1 等离子体的定义及特点

1．3．2 低温等离子体的产生及作用机制

1．3．3 等离子体的应用

1．4 论文选题依据、研究内容及意义

第二章 低温等离子体技术

2．1 低温等离子体技术的原理及特点

2．2 低温等离子体的放电方式

2．2．1 辉光放电

2．2．2 电晕放电

2．2．3 介质阻挡放电

2．3 介质阻挡低温等离子体的实验装置

2．3．1 实验装置

2．3．2 介质阻挡低温等离子体的放电原理

2．4 本章小结

第三章 介质阻挡放电低温等离子体处理水中啶虫脒的研究

3．1 实验药剂和仪器设备

3．2 实验部分

3．2．1 实验内容

3．2．2 实验测定

3．2．3 啶虫脒标准曲线

3．2．4 数据分析方法

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 啶虫脒的紫外光谱分析

3．3．2 不同初始浓度对啶虫脒降解效率的影响

3．3．3 不同放电功率对啶虫脒降解效率的影响

3．3．4 不同催化剂对啶虫脒降解效率的影响

3．3．5 硼酸钠对啶虫脒降解效率的影响

3．3．6 不同电解质对啶虫脒降解效率的影响

3．3．7 臭氧的影响

3．3．8 初始pH对啶虫脒降解效率的影响

3．3．9 降解过程中啶虫脒废水PH的变化

3．3．10 TOC随降解时间的变化

3．3．11 氨氮的浓度变化

3．4 本章小结

第四章 反应过程中活性物质的分析

4．1 臭氧的浓度测定

4．2 羟基自由基的分析

4．3 本章小结

第五章 啶虫脒降解产物和降解机理分析

5．1 降解产物分析

5．1．1 银镜实验

5．1．2 质谱图解析

5．2 啶虫脒降解机理分析

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间论文发表情况