降膜介质阻挡放电等离子体降解甲基橙

摘要

染料和纺织行业的快速发展产生了大量印染废水，具有成分复杂、有机物含量高、毒性大、难生物降解的特点，传统的方法已不能满足其处理要求。介质阻挡等离子体技术不仅结合了自由基氧化、紫外光降解、臭氧氧化等多种高级氧化技术的优势，还具有放电均匀稳定、电子密度高、安全、高效的特点，能够有效地分解废水中的染料分子，为印染水的处理提供了新的途径。本实验以甲基橙溶液作为模拟印染废水，采用自主研发的降膜介质阻挡放电反应器处理甲基橙溶液，考察了工艺参数、气氛以及催化剂对甲基橙溶液降解过程的影响。 氩气作为DBD的放电气氛对甲基橙的降解具有良好的效果。输入功率为72.5W，气速为300mL·min-1，放电处理150 mL的初始浓度为150mg·L-1甲基橙溶液30 min，降解率为93.7%，COD除去率为46.5%，能量产率为0.5813 g·(kW·h)-1。溶液的pH值、电导率越低，甲基橙溶液可获得较高的降解率。 氩气、氧气和空气作为DBD的放电气氛时，甲基橙的降解效果差异很大。空气放电时需要的能量最大，而且产生的高能含氧活性粒子(O3，H2O2，·OH等)的量少，还产生了大量的活性低且影响溶液的电导率的含氮物质，对甲基橙的降解效果最差。氧气放电会生成大量的氧化能力极强的臭氧，对甲基橙的降解效果最好，放电处理10 min，甲基橙溶液可达到98%的降解率和54.93%的COD去除率。 向DBD系统中加Fe2+和过硫酸钠(PS)均可提高甲基橙的降解率，前者提高了体系中H2O2的氧化能力，后者充分利用了介质阻挡放电产生UV和热效应。将Fe2+和过硫酸钠(PS)同时加入反应系统则可引发多种氧化还原反应，明显促进了甲基橙的降解，氩气放电处理30 min，甲基橙的降解率和COD去除率最高可达到100%和72.4%。叔丁醇的加入消耗掉了溶液中·OH，削弱了甲基橙的降解；四氯化碳的加入增加·OH的浓度，甲基橙的降解率提高，探讨了·OH在氩气等离子体反应中起主要作用。根据键能理论和液相色谱-质谱联所分析的甲基橙降解的中间产物，提出了甲基橙的降解要经历断键、开环、深度氧化三个阶段。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 引言

1.2 染料废水的特点及危害

1.3 染料废水的主要的处理方法

1.4低温等离子体水处理技术

1.5 本论文的研究思路和研究内容

第2章 实验部分

2.1 实验仪器及原料

2.2反应器的形式、尺寸和反应流程

2.3 分析测试方法

第3章 介质阻挡放电等离子体反应器降解甲基橙

3.1 实验装置及参数的设定

3.2 输入功率的影响

3.3 气体流速的影响

3.4 溶液初始浓度的影响

3.5处理量-液体体积的影响

3.6溶液的pH值的影响

3.7溶液的电导率的影响

3.8放电结束后样品放置时间对降解率的影响

3.9 DBD等离子体对甲基橙溶液的COD值的影响

3.10 小结

第4章 不同放电气氛对甲基橙降解的影响

4.1实验装置及参数的设定

4.2 不同放电气氛对甲基橙降解的影响

4.3 不同气氛下DBD降解甲基橙溶液存在差异的原因

4.4氧气放电下初始的电导率影响

4.5 小结

第5章 不同催化剂对甲基橙降解的影响及机理分析

5.1实验参数的设定

5.2 催化剂对甲基橙降解的影响

5.3自由基消除剂对甲基橙降解的影响

5.4甲基橙降解机理的分析

5.5小结

第6章 结论

参考文献

发表论文和参加科研的情况

致谢