高压脉冲放电等离子体对水中土霉素的降解

采用针-板式高压脉冲放电等离子体降解水中土霉素,考察了放电输出功率、空气流量、电极间距、溶液初始浓度、初始pH、初始电导率和添加Fe2+的量对土霉素去除率的影响。实验结果表明,高压脉冲放电等离子体对水中土霉素有较好的去除效率,在初始浓度200 mg/L,放电功率64 W,电极间距8 mm,空气流速0.05 m3/h,初始pH为2.6,初始电导率1.083 mS/cm条件下,反应12 min后,土霉素的去除率可达97%。向溶液中添加Fe2+,可提高土霉素的去除率。TOC随着反应时间的延长逐渐减小,反应12 min时,TOC去除率可达57%,说明大分子物质被降解为小分子物质,部分被完全矿化为CO2和H2O。     

电晕放电等离子体对水中邻苯二甲酸二甲酯的降解

采用电晕放电等离子体降解水中的邻苯二甲酸二甲酯,研究了放电输出功率、溶液初始浓度、空气流量、初始p H、Fe2+和羟基自由基清除剂对邻苯二甲酸二甲酯去除效率的影响,并对其降解动力学进行了初步模拟。结果表明,电晕放电等离子体对水中邻苯二甲酸二甲酯有较好的去除效果。在放电功率45 W、初始浓度50 mg·L~(-1)、空气流速2 L·h-1、初始p H 6.31、初始电导率4.05μS·cm-1的条件下,反应30 min,邻苯二甲酸二甲酯的去除率可达到95%。酸性条件下有利于邻苯二甲酸二甲酯的降解。添加Fe2+,在反应初期可显著提高邻苯二甲酸二甲酯的降解率。羟基自由基清除剂的加入在一定程度上抑制了邻苯二甲酸二甲酯的降解。电晕放电等离子体降解邻苯二甲酸二甲酯的过程基本符合一级反应动力学。     

Fenton试剂氧化降解水中的盐酸四环素

利用Fenton试剂对水中盐酸四环素(TC)氧化降解,考察H_2O_2/Fe~(2+)(摩尔比)、Fenton试剂投加量、溶液p H值对盐酸四环素去除的影响,研究了盐酸四环素降解过程及动力学特征。研究结果表明:对于初始浓度为0.10 mmol·L~(-1)的盐酸四环素,最优反应条件为p H值3.0,H_2O_2/Fe~(2+)=10∶1(物质的量之比),H_2O_2施加量1.58 mmol·L~(-1)。在该条件下反应60 min,盐酸四环素降解率达88.47%,对应TOC去除率为18.48%;紫外可见光谱扫描结果表明氧化过程中盐酸四环素的共轭结构被首先破坏;分别采用一级和二级动力学方程拟合降解过程,结果表明反应过程遵循二级动力学模型。     

电絮凝法去除水中四环素的效能及机理

为了探讨电絮凝法去除水中四环素的效能及机理,分别研究了电极材料、电流强度、电导率和四环素初始浓度等参数对电絮凝去除四环素的影响;并通过氧化性能评估实验、UV-vis光谱分析、X射线衍射(XRD)等方法探究电絮凝去除四环素的性能。结果表明:使用铁电极(面积300 mm×80 mm,厚2 mm),对初始浓度0.05 mmol·L-1的四环素模拟废水进行处理,在电流强度为0.3 A、电导率为1 000μS·cm-1、电解15 min时,四环素和总有机碳(TOC)的去除率分别可达99.6%和79.8%,并且约41.9%的四环素通过氧化降解作用从水中被去除。使用铁电极电絮凝技术能够快速高效地去除四环素,具有高氧化率、低成本的特点。     

窄前沿高压脉冲放电等离子体降解水中苯胺

采用高压电极在气相、接地极在液相的针-板式放电装置,考察了窄前沿高压脉冲放电等离子体降解水中苯胺的效果。比较了窄前沿高压脉冲放电(上升沿为25μs)和常规高压脉冲放电(上升沿为5μs)的脉冲波形、单脉冲能量、脉冲功率、对苯胺的降解效果、能量利用率以及发射光谱的差异。实验结果表明,窄前沿高压脉冲和常规高压脉冲放电的单脉冲能量分别为0.0078 J和0.016 J,脉冲功率分别为1.02 W和1.285 W,放电60 min后对苯胺的降解率分别为90%和55%,前者的能量利用率是后者的2.06倍。利用多通道光纤光谱仪在气相放电中检测到5种活性物质,分别是O、O+、N2、N和·OH,且窄前沿脉冲产生活性物质的信号强度高于常规脉冲。     

钛基锡锑阳极电化学氧化去除水中的四环素

以钛基锡锑电极为阳极,研究了电化学氧化技术对水中四环素的去除效果。考察了电流密度(5~25 mA·cm~(-2))、极板间距(5~25 mm)、四环素初始浓度(5~100 mg·L~(-1))和电解质种类(NaClO_4、Na_2SO_4和NaNO_3)对四环素电化学降解效率的影响。研究表明:钛基锡锑电极电化学降解四环素反应符合一级反应动力学规律(R~20.95);四环素降解效率随电流密度增大而增大,当电流密度大于15 mA·cm~(-2)时,四环素的降解反应受传质控制;四环素降解效率随极板间距增大而减小,在传质控制条件下,反应速率与极板间距成反比;初始浓度小于20 mg·L~(-1)时,受传质影响,四环素降解效率基本不随初始浓度变化,当初始浓度大于20 mg·L~(-1)时,四环素降解效率随初始浓度增大而减小;Na_2SO_4为电化学降解水中四环素较合适的电解质。     

辉光放电电解等离子体降解水中阳离子红XL-GRL

针对染料废水色度高、难生物降解等问题,提出了用辉光放电电解等离子体(GDEP)技术降解染料废水阳离子红XL-GRL的方法。研究了放电电压、溶液浓度对脱色率的影响;测定了GDEP产生的活性物质以及降解过程中溶液的电导率、pH和TOC去除率的变化;分析了降解中间产物成分。结果表明,在600 V电压下,GDEP产生了HO?、H?、O?等高活性物质,他们可使染料分子在130 min内的脱色率达到93.32%,在120 min内TOC去除率达到了65.80%。降解过程中产生了大量带电离子及酸性中间产物。推测可能的降解机理是,阳离子红XL-GRL分子在HO·作用下双键断裂,生成酚类等产物,接着继续降解为中间产物醌,并进一步氧化为小分子有机酸,最终矿化为CO_2、H_2O和简单的无机离子。GDEP在有机染料废水处理方面具有一定的应用前景。     

单介质和双介质阻挡放电低温等离子体降解甲苯的比较

为研究介质阻挡放电(DBD)反应器结构对低温等离子体降解甲苯的影响,设计了具有单层介质和双层介质的DBD反应器。对2种反应器的放电特征、甲苯去除率、矿化率、CO_2选择性和能量效率进行了比较,并对施加电压和初始浓度对甲苯降解效果的影响进行了分析。结果表明:在相同电压下,双介质反应器(DDBD)具有更高的电场强度,而单介质反应器(SDBD)的输入功率更高;当甲苯浓度和电压分别为616、1 027、1 848 mg·m~(-3)和14～24 kV时,双介质中的甲苯去除率为9.4%～100%、7.4%～99%、5.1%～64%,单介质为67%～98%、46%～90%、26%～59%。这说明低电压下单介质反应器的甲苯去除率更高,而高电压下则相反,并且,浓度降低、电压升高有利于甲苯的降解。单介质反应器的能量效率随电压升高而降低,双介质反应器则先升高后下降,且双介质反应器的能量效率高于单介质反应器(16～24 kV)。以上研究可为介质阻挡放电在VOCs去除方面的应用提供参考。     

射频放电诱导还原水中六价铬

采用射频放电等离子体对水中六价铬(Cr(Ⅵ))进行还原研究,用高速相机观察了放电过程中等离子体宏观形貌的变化,用光谱仪检测了放电产生的自由基种类,并考察了入射功率、初始pH,Cr(Ⅵ)初始浓度以及羟基自由基(·OH)清除剂对Cr(Ⅵ)还原的影响。结果表明:等离子体形貌在宏观上呈现周期性变化;放电产生了·OH和氢原子(·H)。降低溶液的pH,增加放电的入射功率以及加入·OH清除剂均有利于Cr(Ⅵ)的还原;·H和次级产物过氧化氢(H_2O_2)是Cr(Ⅵ)还原的主要活性物质;射频放电的能量效率高于光催化,与辉光放电和电晕放电相近。利用射频放电还原水中Cr(Ⅵ)是一种高效、简易的水处理技术。     

接触辉光放电等离子体处理有机砷废水

洛克沙砷(ROX)饲料添加剂在农业的普遍使用,导致大量的ROX进入自然水体,引起环境污染。为了修复含ROX废水,首次提出采用接触辉光放电等离子体(CGDP)氧化ROX,并考察了多种因素对ROX降解效果的影响。结果表明,ROX能被CGDP完全氧化降解,且As(V)是其最终降解产物;输入能量的增加利于ROX的氧化,而pH值对ROX的降解影响较小;在辉光放电最佳条件(输入能量58 W,pH 4.0)下,加入100μmol·L~(-1)ROX,42 min内降解率为97%,As(V)的生成量可达95μmol·L~(-1)。此外,加入一定量的Fe(II),因其可以通过利用CGDP原位产生的H_2O_2通过芬顿反应产生大量额外的·OH,而能显著地催化ROX转化为无机砷。通过自由基捕获实验,证明了·OH在ROX降解中起主要作用并探索了其氧化降解机理。