微波无极紫外灯光降解水相中有机污染物的研究

摘要

本文利用微波激发气体放电开发了一种新型紫外光源——微波无极紫外灯,对自制微波无极紫外灯的辐射特性进行了考察。研究了微波汞灯的185nm和微波碘灯的206.2nm辐射在无外加氧化剂条件下,对水中罗丹明B(RhB)和邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的光降解效果和反应机理,为光化学处理水中有机污染物提供了一种新的方法。研究结果表明:
　　 自制的微波电源能有效激发Hg-Ar,Kr-Br2,Ar-Se和Kr-12四种混合气体形成微波无极放电,分别制成微波汞灯、微波KrBr*灯、微波硒灯和微波碘灯。微波汞灯产生的185nm辐射强度占紫外总辐射量的12％,为传统汞灯的1.7倍;微波KrBr*灯和微波硒灯的主辐射分别为291nm和254nm,并分别伴有微弱的207nm和204/207nm辐射;微波碘灯主要发出206.2nm辐射和较弱的178.3/180.1/183/184.4/187.6nm真空紫外辐射。微波碘灯内充入1TorrKr和0.5mgI2时,206.2nm的辐射强度最高。在灯管内加入一段石英包裹的钼片能明显改善微波碘灯的放电启动性能,并可使206.2nm辐射强度增加1.2倍左右。
　　 考察了微波汞灯的185nm辐射在无外加氧化剂条件下,对RhB水溶液的光降解效果。结果表明,RhB的光降解过程符合准一级反应,酸性条件更有利于RhB的降解;初始浓度≥60mg/L的RhB溶液在光降解过程中有沉淀产物生成,100mg/LRhB溶液光照75min后,沉淀生成量接近初始RhB质量的1/2,RhB转化率达99.4％,溶液滤除沉淀后的CODcr为48mg/L,CODcr去除率达77.4％;185nm直接光分解RhB分子产生的自由基碎片碰撞聚合生成了沉淀产物,同时,185nm分解水分子产生的·OH自由基的氧化作用也是RhB的另一个降解途径。
　　 微波碘灯的206.2nm辐射对RhB水溶液的光降解行为与185nm的情况相似。50mg/LRhB在光照过程中也生成沉淀产物,光照150min时,RhB转化率达99.5％,溶液滤除沉淀后的CODcr去除率达58.9％。206.2nm直接光分解RhB分子是引发光降解反应的主要途径。
　　 微波碘灯光降解DMP水溶液的研究结果也表明,206.2nm辐射能直接光分解DMP分子。60mg/LDMP溶液的光降解过程符合准一级反应,光照50min后,DMP分子的羰基和苯环结构均被有效破坏,DMP转化率达92.5％。