等离子体降解水相中有机污染物的机理研究

研究了等离子体在内电极通氧条件下降解水相中甲基紫的机理。研究表明，甲基紫的降解率与等离子体的电压和处理时间呈线性关系、与甲基紫溶液的浓度呈指数关系，溶液的pH随着处理时间的增加而下降：100mg/L甲基紫经等离子体外理3s，其降解率可达95%以上，COD下降50%左右；在等离子体条件下，甲基紫溶液的降解是氧原子、电子、活性自由基和离子等共同的作用的结果。     

液相脉冲高压放电催化降解二甲基亚砜的研究

研究了液相脉冲高压放电Fenton催化对二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)的降解.自制了脉冲上升前沿400 ns、放电重复率96.2 Hz、峰值电压20 kV的脉冲高压系统,它驱动液相高压放电发生.对脉冲高压电极侧壁做了绝缘以考察新型电极对单脉冲功率的影响.溶液电导率对液相高压放电H2O2产率和DMSO降解的影响及Fe(Ⅱ)和O2流量对液相高压放电DMSO降解的影响进行了考察,对液相高压放电Fenton催化降解DMSO的产物浓度、产物选择性随高压放电时间的变化也进行了研究.结果表明,新型电极的单脉冲功率随电导率增加有一极限值;溶液电导率和O2流量对DMSO降解起阻碍作用;Fe(Ⅱ)对DMSO降解起Fenton催化作用;液相高压放电Fenton催化降解DMSO的降解率在高压放电45min时为80%,可生化性至少提高32%~48%,最大能量效率按G37%计为0.008 7 mol/(kW.h).并对DMSO降解机制做了探讨.本研究显示了液相等离子体联用催化剂处理有机污染物的良好效果.     

平行磁场下电极材料对DBD降解亚甲基蓝的影响

采用介质阻挡放电等离子体技术,以镍,铁,钼,不锈钢4种材料作为电极,分别在有平行磁场和无平行磁场的条件下,考察了不同电极材料对亚甲基蓝降解率和能量利用率的影响.实验中发现电极材料的不同会影响亚甲基蓝的降解效果,其中镍电极在处理8min后亚甲基蓝降解率可达99%,降解效果最好,电极材料还会影响平行磁场对亚甲基蓝降解的促进效果,铁和镍电极的能量利用率相比无磁场时提高了约20%,而钼和不锈钢只有5%~10%.通过研究介质阻挡放电等离子体的产生机理和二次电子发射原理,发现这些差异是由电极材料的二次电子发射系数和磁导率的不同导致的,4种材料中铁的二次电子发射系数最大,电子雪崩过程中产生的高能电子更多,因此降解效果最好,铁和镍的磁导率最大,放电空间内的磁感应强度更高,因此平行磁场对亚甲基蓝降解率和能量利用率的提升更大.     

电极材料对脉冲等离子体降解有机废气的影响分析

用脉冲等离子体降解有机废气,对甲苯、二甲苯的降解率达73％～91％,对二氯甲烷的降解率达82％。在实验中发现电极材料的不同会影响分解效果,其中钨电极的降解率最高。本文运用等离子体化学中放电气体电子碰撞电离和化学自由基产生的机理以及阴极电子学中带电粒子轰击电极表面激发二次电子发射的理论,通过比较不同金属电极的二次电子发射系数δ,研究电极材料对脉冲等离子体降解有机废气影响的机理,发现主要是由于不同电极材料δ值的差异引起降解率的差异,电极稳定性对降解率和电极寿命也有重要影响。在实验的三种电极材料中钨的δ值最大,其最大二次电子发射系数δ_m为1.4,铜其次为1.29,不锈钢最小约为1.24,这成为导致三者降解率差异的主要原因。     

滑动弧等离子体降解印染废水的影响研究

在电压为10kV,载气为O2,气体流速为0.4m3/h,废水流量为20mL/min,电极为不锈钢材料,电极间最窄距离处为3.5mm的条件下,采用气液滑动弧等离子体降解印染废水。结果表明:印染废水pH值为偏碱性和碱性时,CO32-分别主要以HCO3-、CO32-的形式存在,使COD的去除率降低,20min后,其值分别为76.42%和64.36%;pH值呈强酸性时,CO32-主要以H2CO3和CO2的形式存在,对COD的去除率不产生影响,20min后,其值达到92%。印染废水pH值为偏碱性和碱性时,HCO3-和CO32-的存在消耗了等离子体放电产生的羟基自由基。pH=3时,研究了印染废水的COD和TOC的降解动力学,降解符合一级动力学规律,其速率方程分别为ln(COD0/COD)=0.13090t,ln(TOC0/TOC)=0.06395t。印染废水的紫外光谱和红外光谱表明,废水中的发色基团被破坏,溶液脱色,吸收峰降低或消失表明废水中芳香环降解。     

左氧氟沙星的超声/H2O2联合降解研究

采用超声/H2O2高级氧化技术对喹诺酮类抗生素左氧氟沙星进行降解,考察了H2O2浓度、超声功率、溶液初始pH值对反应过程的影响.结果表明,与单独超声和H2O2氧化相比,超声/H2O2对左氧氟沙星具有明显的协同降解作用. H2O2 添加浓度在3.0~20.0mmol/L范围, 左氧氟沙星的降解率随其添加浓度的增加而增加;超声功率在260W时降解效果最佳;左氧氟沙星初始浓度在10~30mg/L范围内,左氧氟沙星的降解量随其初始浓度的增加而增加;超声/H2O2降解左氧氟沙星在未调节(pH 7.14)效果最佳. HPLC分析发现降解过程主要有2种产物生成, 产物的生成和分布受体系pH的影响较大.     

活性红m-3BE的辐照降解研究

利用电子加速器产生的高能电子束为辐照源,对较高浓度的活性染料活性红m3BE进行了辐射降解研究,探讨了H2O2加入量、吸收剂量对辐照降解结果的影响和辐照前后溶液pH值的变化。结果表明,电子束辐射能有效降解活性红m3BE,脱色效果显著,脱色率达100%,化学需氧量(COD)去除率可达47%,经2.3kGy剂量辐照后溶液的pH值已有明显下降。H2O2加入量、吸收剂量均与活性红m3BE的降解效率有关,溶液pH值的变化可能有利于提高废水的可生物降解性。实验证实,利用电子束辐射降解技术处理染料废水是一种可行的方案。     

悬浮TiO_2-铂电极体系光电催化降解染料

文章采用悬浮TiO2-铂电极体系,以悬浮TiO2作为光催化剂,在两片铂电极间施加一定的电压,研究了染料Procion Red MX-5B在NaCl和Na2SO4电解质溶液中的光电催化降解。光电催化的效率与NaCl溶液的浓度和外加电压密切相关,在0.3mol/L的NaCl溶液中,外加电压8V的条件下,10min内染料的脱色率达到95%,而同时间内光催化脱色率只能达到35%。当外加电压超过5V时,电降解几乎与光电催化具有相同的染料脱色率,然而电降解并不能使染料降解的中间物矿化。光电催化能够在反应的最初一个小时去除溶液中80%的TOC,相同时间内光催化能够去除50%。光电催化与光催化都不能完全矿化所处理的染料,原因在于溶液中生成了非常稳定的降解产物。在Na2SO4溶液中,外加电压只能轻微的提高染料的脱色率,但却不能促进中间产物的分解。     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

滑动弧放电等离子体裂解正己烷实验研究

考察了一种新型低温等离子体发生方式滑动弧放电对正己烷的裂解效果,检测了主要裂解产物,并分析了供给电压、正己烷初始浓度、电极材料和反应器结构对裂解率的影响.结果表明,该法可以有效处理正己烷,最高裂解率达96%.在空气中的主要裂解产物为CO2、CO、NO2和H2O.增大供给电压可以提高正己烷裂解率;初始浓度增大后裂解率下降,但绝对处理量增大;相同能耗情况下,采用铁电极时能量利用率最低,正己烷裂解率低于铝电极和铜电极;电极最小间距和喷嘴直径之间的比例关系影响裂解效果,优化两者的匹配关系可以提高裂解率.     

脉冲放电等离子体降解废水中有机物的作用机理探索

借助对脉冲放电过程中产生的多种氧化性组分的定量测定并结合对工艺实验结果的对比分析,探索了脉冲放电等离子体降解4-氯酚的作用机理．放电过程中当从放电电极鼓入氧气时,脉冲放电降解有机物的作用机理过程为：氧气放电产生臭氧,臭氧然后传质到废水中,废水中的臭氧及其分解产物羟基自由基等氧化性物质与废水中的有机物的氧化反应．该作用机理是建立脉冲放电等离子体降解有机物过程数学模型的理论基础．     

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.      

Characteristics of NO reduction with non-thermal plasma

As a new type of NO removal system, NO reduction in N2-NO plasma was applied to solve the difficulties in the traditional methods, such as higher energy-consumption, larger equipment size and high cost, and so on. Using the experimental NO reduction system with single-pair electrode tip discharge structure, the NO reduction characteristics of N~-NO system were revealed to guide the engineering practice; the results of NO reduction with single-pair electrode tip discharge plasma also have the same instructive meaning to the NO reduction with multi-pair electrode tip discharge plasma. The amount of both active N atom and NO removal rate increased with the distance /g increasing between the two electrode tips and then dropped when the distance exceeded a certain value. The NO removal rate increased while the voltage between two electrode tips or the resident time of gas flow increased. The distance is a key geometrical variable factor that can determine the intensity of electric field between two electrode tips and the resident time of gas. In this paper, the effects of the dielectric features on NO reduction using dielectric-barrier discharge plasma system were also studied. The results of NO removal rate with different dielectrics such as Al2O3, CaO. MgO and glass showed that the electric field intensity is different with different dielectric, because it brings different energy to particles in discharge room and thus it causes different NO removal rate.     

Enhanced photoelectrocatalytic degradation of ammonia by in situ photoelectrogenerated active chlorine on TiO2 nanotube electrodes

TiO_2 nanotube(Ti NT) electrodes anodized in fluorinated organic solutions were successfully prepared on Ti sheets. Field-emission scanning electron microscopy(FE-SEM) and X-ray diffraction(XRD) were performed to characterize the TiNT electrodes. The linear voltammetry results under irradiation showed that the TiNT electrode annealed at 450°C presented the highest photoelectrochemical activity. By combining photocatalytic with electrochemical process, a significantly synergetic effect on ammonia degradation was observed with Na_2SO_4 as supporting electrolyte at pH 10.7. Furthermore, the photoelectrocatalytic efficiency on the ammonia degradation was greatly enhanced in presence of chloride ions without the limitation of pH. The degradation rate was improved by 14.8 times reaching 4.98 × 10~(-2) min~(-1) at pH 10.7 and a faster degradation rate of 6.34 × 10~(-2) min~(-1)was obtained at pH 3.01. The in situ photoelectrocatalytic generated active chlorine was proposed to be responsible for the improved efficiency. On the other hand, an enhanced degradation of ammonia using TiNT electrode fabricated in fluorinated organic solution was also confirmed compared to TiNT electrode anodized in fluorinated water solution and TiO_2 film electrode fabricated by sol–gel method. Finally, the effect of chloride concentration was also discussed.     

海绵铁感应热固定床对染料废水脱色研究

感应热固定床(IHBF)在有机废水非均相反应中,通过能量靶向作用于磁性滤料微界面,形成固液相界面高温微反应区,实现了有机废水低能耗高效降解.本文探讨了海绵铁感应热固定床处理直接紫D-BL废水的运行条件和机理.结果表明,在进水pH值6~7,水温为30 ℃,HRT为2.08min的条件下,运行30min后脱色率高达93.5%.降解溶液的UV-vis结果表明,直接紫D-BL在554nm和220nm的特征峰消失.通过SEM-EDS技术对Ni-SI降解前后的样品进行表征,结果显示,降解后Ni-SI中的Fe形成了Fe的氧化物和氢氧化物.根据降解、表征分析其反应机理,推断是直接紫D-BL首先吸附在海绵铁颗粒表面,接着铁与水反应产生的H2在Ni的催化和局部高温作用下产生大量的氢自由基,并与直接紫D-BL发生催化还原反应,使得分子中最毒性的共轭双键和苯环断开而降解.此外对酸性黑10B废水、直接大红D-GLN废水和实际染料废水分别进行试验,脱色率分别达到82%、78%、81%左右,表明海绵铁感应热固定床在染料工业废水处理中具有良好的应用潜力.     

淋土式介质阻挡放电等离子体修复阿特拉津污染土壤

介绍了淋土式介质阻挡放电等离子体修复阿特拉津污染土壤的方法,探究了土壤特性及等离子体发生参数对阿特拉津降解效果的影响并对中间产物进行检测与分析。结果表明:增加电压和频率有利于提高阿特拉津降解率,降低能量效率;增加初始浓度会导致降解率下降,能量效率上升;而增加土壤粒径或降低pH则导致降解率和能量效率下降;含水率增加使得降解率和能量效率先增后减。在峰-峰值36 kV,电源频率为200 Hz, pH=7.03条件下,60~80目的10 mg/kg阿特拉津污染干土经过50 s放电后阿特拉津降解率为70.95%,能量效率为0.014 mg/kJ。利用液相色谱质谱联用对中间产物进行测定,发现产物主要为脱烷基、脱氯和酮或醛等类阿特拉津产物,未检测到低聚物的生成。由于低温等离子体在土壤颗粒周围产生,使得臭氧和·OH等短寿命活性物种共同参与污染物降解过程,使得反应器降解效果得到增强。     

酸性条件下微米级锌铜双金属降解罗丹明B

通过置换反应得到最佳组成的微米级锌铜双金属（以下简称mZn/Cu）,以罗丹明B为目标污染物,研究了溶液初始pH、mZn/Cu用量和罗丹明B浓度等因素对mZn/Cu降解罗丹明B的影响,并通过单因素实验,确定了罗丹明B降解的最优条件。与单金属材料相比,由于mZn/Cu构成微电池显著提高了其供给电子的能力和化学活性,从而导致罗丹明B被更为有效降解。通过向反应体系中充入氮气去除溶解氧和加入自由基捕集剂叔丁醇和对苯醌,罗丹明B的降解率均有显著降低,并证实了在酸性条件下溶解氧从mZn/Cu表面获得电子,产生出具有强氧化性的羟基自由基和超氧根自由基,最终导致罗丹明B的氧化降解。由此可见,研究不仅基于通过简单置换反应获得的mZn/Cu材料提出了1种新的高级氧化技术,而且还探讨了其作用机理,从而为实现低成本、高效率的水体有机污染物降解提供有价值的参考。     

远程氧等离子体灭活大肠杆菌的研究

研究放电等离子体灭活大肠杆菌的效果。采用远程氧等离子体反应器,分别考察探究放电功率、处理时间、氧气流量、远程距离及有机污染物对灭菌效果的影响,并观察灭菌前后大肠杆菌的显微结构。结果表明在100W,60s,40cm3/min条件下,远程氧等离子体的杀菌效果值在距放电区0、20、40cm处分别为3.42、3.38和3.32。有机物浓度升高,灭菌效果急剧下降。结论为氧等离子体在距放电区040cm内均能有效灭活大肠杆菌,但有机污染物影响较大。氧等离子体场中高能粒子的刻蚀作用是导致细菌死亡的主要原因。