液滴触发气体放电反应去除二硫化碳实验研究

论文提出和设计了一种新型放电反应器，利用液滴瞬时通过电极对之间的空间来触发气体放电。该反应器用于实验研究降解二硫化碳(CS₂)废气的效果，并考察了输入能量、液滴滴加频率、气体流量、氧气浓度和液体组分等参数对降解效果的影响。研究结果表明，采用液滴触发气体放电反应器能够有效去除和降解气流中的CS₂气体，在气体放电的同时，液滴还能吸收气相反应产物，从而促进了CS₂的降解。液滴滴加频率在0.5～1滴/s时，CS₂的去除效果最佳，过慢时去除率降低，过快则能耗加大。在其他相同条件下，采用去离子水作为吸收液液滴时，CS₂去除率最低；其次是采用5%硫酸钠水溶液，采用5%氢氧化钠溶液的去除率最高。CS₂降解反应后的气相产物主要有SO₂、CO₂和少量中间产物COS,液相产物为硫酸根离子。同时，对降解机理进行了分析。     

外置式联合等离子体光解技术去除苯乙烯气体

开发了用一个高压电源同时产生等离子体和KrI* 准分子紫外辐射的外置式联合等离子体光解(Outer Combined Plasma Photolysis, OCPP)技术,并用于降解模拟流动态苯乙烯气体. 结果表明:在Kr和I₂充入量分别为26.60 kPa和6 mg, 气体流速为3.26 m3/h, 初始ρ(苯乙烯)为1 265 mg/m3,外施电压为9.0 kV的条件下,苯乙烯的去除率达84.4%;与介质阻挡放电技术相比,苯乙烯的去除率提高了20.6%,能率提高了5.7 g/(kW·h). 同时,研究了OCPP技术降解苯乙烯的影响因素,包括Kr和I₂的充入量、石英材质、气体流速、初始ρ(苯乙烯)及反应器结构. 采用红外光谱仪和气质联用仪分析了结焦产物,探讨了OCPP技术降解苯乙烯的机理.      

低温等离子体分解脱除NO影响因素研究

为优化低温等离子体反应器设计、提高NO分解率,在低放电电压下通过改变介质阻挡放电参数(放电电压、介质材料、放电间隙等)考察其对分解NO的影响.研究结果表明:在低电压范围条件下(≤6.5 kV),放电电压对提高NO分解率的效果是非线性的,其影响随电压的升高而减弱;选择介电常数较大的介质材料更易获得较高的分解率;当反应器其它特征参数确定后,放电间隙并非越小越好,而是存在一个最佳值;实际应用中,应选用二次电子发射系数较大的电极材料;NTP反应器中加入填充材料不仅具有吸附和存储性能,还具有介质阻挡放电的功能,选择适合的填充材料能更大程度地提高能量利用率,提高NO分解率.     

介质阻挡放电去除NO的实验研究

设计了一套高压电源和同轴圆柱 -筒介质阻挡放电反应器装置 ,进行了冷等离子体去除NO的实验研究 ,结果表明该方法是有效的 .研究了气体流量、NO初始浓度、放电电压、O2 含量以及中心电极尺寸对NO去除效率的影响 .当流量较小或NO初始浓度较低时 ,有较高的去除率 ;流量变大和NO初始浓度增加时 ,NO的去除率将下降 .放电电压升高 ,NO去除率将增大 .O2 的存在会降低NO的去除率 .放电管其它特征尺寸给定条件下 ,中心电极存在一个最佳直径 ,使得NO的去除效果最为理想 .     

介质阻挡放电等离子体降解CF4

采用介质阻挡放电(DBD)等离子体技术降解强温室气体CF₄,考察了外加气体氧气(O₂)、空气、氩气 (Ar) 对DBD降解CF₄的影响. 结果表明:随着放电时间的延长,CF₄降解率升高. 3种外加气体条件下,CF₄的降解率依次为Ar>空气>O₂. 外施电压1 000 V,Ar条件下放电4 min,CF₄降解率可达98.2%,而O₂条件下CF₄降解率只有36.9%. 水汽对CF₄降解有一定抑制作用. 红外光谱检测结果表明,降解产物主要为CO₂,CO和COF₂.      

介质阻挡放电降解乙酸异丁酯气体

采用介质阻挡放电(DBD)降解模拟乙酸异丁酯(IA)气体,结果表明:当ρ(IA)为1 788 mg/m3,气体流速为1.8 m/s,外施电压为9.0 kV时,IA去除率达75.3%. 外施电压升高,初始ρ(IA)和气体流速下降,IA去除率升高. 放电间隙对DBD降解IA废气也会产生一定的影响. 能率与气体流速无线性关系,为了得到较高的能率,外施电压应调节至7.5和9.0 kV. 考察了DBD降解实际IA工业废气的效果、费用和可行性,结果表明:废气量为2 000 m3/h,DBD反应管中的气体流速为5.4 m/s,单个DBD电源输入电压为16 kV时,IA去除率达80%以上,单位体积IA废气的处理费用为0.012元/m3. 对DBD降解IA的产物进行了分析,并初步探讨了降解机理.      

光电离剂对SBD降解苯的影响机理研究

研究了单介质阻挡放电-紫外光电离剂(SBD-UV)协同降解苯的效应.研究结果表明,紫外光能与等离子体协同作用,促进苯的降解.外施电压较高时,SBD-UV_254nm作用效果增大.在9 kV的电压下,SBD-UV_254nm可以使苯的降解率和矿化率提高10%左右,结焦率变化不大;外施电压较低时,SBD-UV185nm使苯的降解率、矿化率提高较明显,同时结焦率也有增加.      

介质阻挡放电脱除H2S影响因素研究

恶臭污染物的危害已引起世界各国的广泛关注.选取恶臭污染物的典型代表硫化氢(H2S)气体,采用介质阻挡放电低温等离子体反应器在常温常压下对H2S气体进行去除,考察了在高频放电条件下,H2S去除率与放电电压、频率、浓度、停留时阃、湿度、和放电间隙、占空比的关系.实验结果表明,较高的放电电压、较长的停留时间、较大的放电间隙有利于提高H2S去除,合适的湿度、放电频率、脉冲调制有利于提高反应器的效率.反应器参数与电源的有效匹配对于提高H2S去除率及节能降耗十分重要.     

MOx颗粒活性炭镀层粒子电极对苯酚的电催化降解特性

为研究半导体金属氧化物颗粒活性炭镀层粒子电极苯酚电催化性能,采用溶胶-凝胶、氧化还原与热分解方法,将TiO₂、MnO₂与SnO₂-Sb和SnO₂-Sb-Mn纳米金属氧化物镀层于AC(颗粒活性炭)表面,制备了催化型粒子电极,使用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及循环伏安曲线(CV)对其物相组成、微观形貌及电催化活性进行表征与分析. 结果表明,这4类金属氧化物可以不同赋存状态存在于AC表面,粒子电极表面活性组分晶格尺寸分别为10.64、11.34、14.68及13.50 nm;催化型粒子电极电催化活性明显高于未负载AC,各粒子电极电催化活性顺序为SnO₂-Sb-Mn/AC>TiO₂/AC>SnO₂-Sb/AC>MnO₂/AC. 半导体金属氧化物镀层可提高填充床电极反应器苯酚废水的催化降解性能,废水苯酚及COD_Cr去除率显著提升,TiO₂/AC、MnO₂/AC、SnO₂-Sb/AC及SnO₂-Sb-Mn/AC粒子电极在电流密度为8.0 mA/cm2的条件下连续电解2.72 h,出水苯酚及COD_Cr去除率分别为87.1%、92.8%、90.4%、100.0%和92.5%、89.3%、88.7%、97.2%,高于AC粒子电极的84.2%和79.1%,并且可消除苯酚电催化反应中醌类物质积累.      

电增强零价铁强化厌氧氨氧化处理高氮养猪废水

为解决ZVI(零价铁)电极表面的钝化问题,实现anammox(厌氧氨氧化)工艺稳定、高效地运行,采用EEZVI-UASB(电增强零价铁-升流式厌氧污泥床)技术处理养猪废水,研究了EEZVI电极电压、ρ(COD_Cr)及脱氮贡献率的相关性. 结果表明,在温度为(35±1)℃、pH为6.80～7.10、电极电压为0.60 V的条件下,EEZVI-UASB对NH₄+-N和NO₂--N的去除率均维持在较高的水平;NH₄+-N去除率＞90.00%,NO₂--N去除率＞96.00%,TN平均去除率>90.00%. 当EEZVI电极电压为0.60 V时,AAOB(厌氧氨氧化菌)的活性为91.10 mg/(g·d)(以NH₄+-N计);EEZVI-UASB中的优势功能菌主要为Pseudomonas属,其菌属16S rDNA的PCR扩增相似性达97%;系统中同时存在着反硝化、anammox、甲烷化等反应;其中anammox占主导作用,其对TN去除率的贡献率为54.10%~93.30%,反硝化及其他反应对TN去除率的贡献率为6.70%~45.90%.      

介质阻挡放电协同Bi2WO6/天然赤铁矿降解乙酸乙酯

为强化DBD（介质阻挡放电）技术对VOCs（挥发性有机物）的处理效果,采用溶胶凝胶法制备Bi₂WO₆/NH（NH为天然赤铁矿）复合催化剂,并利用DBD协同催化剂降解EA（ethyl acetate,乙酸乙酯）.采用XRD（X射线衍射）仪、BET（比表面积及孔径）分析仪、SEM（扫描电子显微镜）分析仪对催化剂进行表征,对比分析DBD、DBD/Bi₂WO₆（DBD协同Bi₂WO₆）、DBD/NH（DBD协同NH）及DBD/Bi₂WO₆/NH（DBD协同Bi₂WO₆/NH复合催化剂）4个体系中EA去除率和能量产率随输入功率、初始ρ（EA）及气体停留时间的变化情况,同时探究输入功率和催化剂对ρ（O₃）及矿化率的影响,并对降解产物进行分析.结果表明:①在不同工艺参数条件下,EA去除率和能量产率均表现为DBD/Bi₂WO₆/NH体系> DBD/NH体系> DBD/Bi₂WO₆体系> DBD体系.②EA去除率随输入功率的升高和气体停留时间的延长而增加,随初始ρ（EA）的升高而降低;但能量产率随输入功率的升高和气体停留时间的延长而降低,随初始ρ（EA）的升高而增加.③在输入功率为84 W、初始ρ（EA）为0.40 mg/L、气体流量为1.0 m3/h的条件下,相较于DBD体系,DBD/Bi₂WO₆/NH体系中EA去除率和矿化率分别提高了19.16%和14.44%,而ρ（O₃）降低了74.47%.④DBD降解EA的最终产物主要为CO₂、H₂O及微量的CH₄、CH₃CH₂OH及CH₃COOH等小分子有机化合物.研究显示,DBD协同Bi₂WO₆/NH复合催化剂能够高效去除EA.      

厌氧工艺处理金霉素废水的比较研究

对升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧复合床(UBF)、内循环厌氧反应器(IC)3种厌氧工艺处理金霉素废水进行了比较研究.研究了反应器的结构特点,从反应器内污泥浓度和传质过程、工程投资等方面分析了3种厌氧工艺对金霉素废水的处理效果.结果表明:IC反应器在容积负荷(N_v)为5.5 kg/(m3·d)(以COD_Cr计)时, COD_Cr去除率平均值为84.36%;UBF反应器在容积负荷为3.5 kg/(m3·d)时,COD_Cr去除率平均值为75.04%;UASB反应器在容积负荷为3.0 kg/(m3·d)时,COD_Cr去除率平均值为71.43%.IC反应器与UASB和UBF反应器相比,在容积负荷,COD_Cr去除率和工程投资方面都具有明显的优势,是处理金霉素废水可取的厌氧工艺.      

不同基质培养条件下的好氧颗粒污泥特性研究

采用序批式活性污泥(SBR)工艺,分别以葡萄糖(R₁反应器)和乙酸钠为基质(R₂反应器)运行102 d,对培养成熟的颗粒污泥特性进行研究. 结果表明:R₁反应器中以球菌为主,R₂反应器中以杆菌、球菌为主;在颗粒刚成熟时,R₂反应器的颗粒大些,且集中,粒径在0.1～1.0 mm,随着颗粒成熟期的延长,R₁反应器的粒径要大些,最大为2.2 mm;R₁和R₂反应器的耗氧速率(OUR)分别为 1.184和0.944 mg/(L·min),比耗氧速率(SOUR)分别为0.838和0.825 mg/(g·min);有机污染负荷为600～1　200　mg/L时,R₁和R₂反应器的COD_Cr去除率均达到95%～98%.      

放电极雾化介质阻挡放电低温等离子体对染料溶液的脱色研究

采用放电极雾化介质阻挡放电装置,以靛蓝二磺酸钠染料溶液为接地雾化水电极,将有玻璃介质保护的平板电极通入60 Hz交流电,在常压空气中放电形成低温等离子体,对染料溶液进行脱色试验. 结果表明:随着电压的升高和空气间隙的减小,放电电流增大;在相同处理时间内,随着电压的增大和空气间隙的减小,脱色率逐渐增大. 当空气间隙为30 mm,电压为30 kV,处理时间为18 min时,染料溶液的脱色率可达95%以上. 空气间隙和电压的不同,脱色率每提高1%的能量消耗量不同,空气间隙为30 mm时脱色率每提高1%的最低能量消耗量为34.81 J,电压为25 kV时脱色率每提高1%最低能量消耗量为49.56 J. 空气间隙为30 mm,电压为25 kV,可实现在较低的能量消耗下达到较高的脱色率.      

三维电极法降解阿莫西林模拟废水的工艺研究

电化学氧化法是一种高效且环保的处理技术,在对包括阿莫西林在内的抗生素的处理上具有显著优势。向传统二维电极反应器中添加活性炭作为粒子电极,能降低系统中传质阻力,提高电流效率。探究了利用三维电极反应器处理阿莫西林模拟废水的最佳工艺,并与传统二维电极反应器和单纯活性炭吸附工艺进行对比。结果表明:三维电极反应器处理阿莫西林适宜条件为石英砂占填充粒子总体积为10%,施加电流密度为5 mA/cm2,电解质为17 mmol/L Na₂SO₄,溶液初始pH为5.56,此时 TOC去除率为49.1%,阿莫西林去除率为99.0%;且三维电极反应器存在电解和吸附的协同作用,使TOC去除率高于单纯活性炭吸附法和二维电极反应器去除率的加和(49.1%>22.0%+8.7%),具有较好的应用前景。     

液滴荷电雾化湿式电除尘器颗粒捕集特性研究

为研究液滴荷电雾化作用下静电场中粉尘颗粒的捕集特性,设计并搭建了线板式湿式电除尘装置,通过实验获得了电场强度、停留时间、粉尘浓度和液滴流量等参数对捕集效率的影响规律.结果表明,施加雾化荷电液滴后各粒径段颗粒的分级穿透率均低于干式电除尘器,随着电场强度增加至3.5kV/cm,分级穿透率降幅逐渐增大,出口浓度降幅达到最大值,PM_0.5、PM₁和PM_2.5分别降低了28.7%、28.0%和27.1%,高于3.5kV/cm后降幅逐渐减小.相同电场强度下,捕集效率随停留时间的增加而增大,电场强度为4kV/cm时,停留时间由2.14s增大至4.04s,PM_0.5、PM₁和PM_2.5的分级穿透率分别降低了50.2%、49.3%和48.5%.随着粉尘浓度的增加,颗粒碰撞和凝并作用提高,捕集效率逐渐增大,当空间电荷密度难以满足颗粒充分荷电后,继续增大粉尘浓度将导致捕集效率降低.液滴流量的增大能够促进颗粒荷电与凝并,有利于提高捕集效率.与传统湿式电除尘器相比,采用液滴荷电雾化能够明显降低耗水量,且保持较高的颗粒捕集效率.     

不同填料UAFB-ANAMMOX反应器的脱氮效能

由于厌氧氨氧化菌增殖速率缓慢,对环境因素敏感,导致反应器启动时间长且运行不稳定. 以人工配水为研究对象,采用UAFB(升流式厌氧固定床)反应器,分别填充组合填料、聚氨酯泡绵和立体弹性纤维作为生物载体,对各载体的挂膜特征及厌氧氨氧化的实现与稳定特性进行了研究. 结果表明:与聚氨酯泡绵和立体弹性纤维相比,组合填料在快速启动反应器及运行稳定性上有较大优势,反应器启动时间为42d,稳定运行后期NH₄+-N及NO₂--N的去除率均达到90%以上,最大TN去除负荷(以N计)为1.239kg/(m3·d);并且组合填料挂膜效果较好,生物膜跟载体结合较紧密. 以聚氨酯泡绵为载体的反应器启动时间(66d)长,挂膜效果较差,膜易脱落;稳定运行后期NH₄+-N及NO₂--N的去除率分别大于90%与95%,最大TN去除负荷为1.268kg/(m3·d). 以立体弹性纤维为载体的反应器对ρ(DO)和ρ(基质)及水力冲击等环境因素较为敏感,运行效果不稳定,最大TN去除负荷仅为0.724kg/(m3·d).      

针-板式介质阻挡放电降解土壤中对硝基苯酚研究

采用针-板式介质阻挡放电(DBD)产生低温等离子体降解土壤中对硝基苯酚(PNP),考察了放电电压、载气气量、土壤含水率以及土壤pH值对土壤中PNP降解效果的影响。结果表明:针-板式DBD对土壤中PNP有良好的降解效果。在PNP初始浓度400mg/kg,放电电压18 kV条件下,放电处理60 min,PNP降解率达到87.3%。增加放电电压和含水率均能提高降解率。不通入载气,也有较好的降解效果。碱性条件有利于PNP降解。