交流电晕放电等离子体处理染料废水的研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiao_ai1989
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工业的高速发展不仅给我们带来了前所未有的便利也给环境来了巨大的污染,尤其是水体污染已成为严重的环境问题。而染料废水是典型的水体污染物来源之一。在高级氧化技术处理染料废水的快速发展趋势下,结合染料废水具有无机盐含量高、色度深、成分复杂、浓度高、毒性强等特点,本论文以酸性嫩黄2G溶液模拟染料废水,利用交流电晕放电等离子体技术对其进行降解。考察了电源输出电压、电源频率、电极间距、空气流量、初始pH值、初始酸性嫩黄2G溶液的浓度以及Fe2+的添加量等参数对酸性嫩黄2G的去除率的影响,并对降解过程进行了动力学分析。采用紫外-可见分光光度计和高效液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)分析检测酸性嫩黄2G的降解过程中的主要中间产物,初步推导酸性嫩黄2G的降解途径及机理,为电晕放电技术处理染料有机废水的实际应用提供理论依据。实验得出以下结果:(1)对液体中的交流电晕放电特性的研究发现,电源频率、溶液电导率和针极的裸露长度对极板电压影响较大。在溶液电导率和针的极裸露长度不变时,若电源频率增大,针-板电压随之减小,在实验条件范围内,电源频率为5kHz时针-板电压最大;在放电频率和针极的裸露长度不变时,若溶液电导率增大,针-板电压随之降低;在放电频率和电导率不变时,若针极裸露长度的增大,针-板电压随之降低。(2)在实验中发现电晕放电等离子体技术对酸性嫩黄2G的降解有很好的效果。而且外加Fe2+能有效的提高降解效率,当放电电压为150V、频率为5kHz、初始浓度为100mg/L、初始PH为7.55、空气流量为1.6L/min、针-板间距为5mm时,30min后降解率只有79.32%。而当酸性嫩黄2G溶液中外加2ml FeSO4时,其他条件不变时,去除率达到98.38%。降解过程基本符合1级动力学反应。(3)对实验过程中酸性嫩黄2G溶液的COD、pH、电导率和吸光度进行检测发现,酸性嫩黄2G溶液的COD值在处理时间内,呈现出下降-上升-下降的这种波动下降的趋势;酸性嫩黄2G溶液的pH值在降解过程中,随着处理时间的延长不断上升;酸性嫩黄2G溶液的电导率值在降解过程中,随着处理时间的延长不断上升;通过紫外-可见光光谱图分析可推测出酸性嫩黄2G分子已经遭到破坏,主要生成了有机酸、醛等小分子物质。(4)通过高效液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)的检测分析进一步确定了主要中间产物的分子式,并结合化学键的断裂优先级推测出酸性嫩黄2G分子的降解过程。主要的中间产物为苯以及含取代基的苯的衍生物。(5)对其降解机理进行了分析,发现酸性嫩黄2G的降解过程可能存在多种形式。但是电晕放电过程中产生的高能电子、·OH、O3等活性粒子进攻酸性嫩黄2G分子时,由于C-N键键能更小,更容易断裂。而且不论何种降解途径,最终大分子集团被分解为小分子而后进一步矿化成H2O和CO2
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