气液混合脉冲放电等离子体再生活性炭系统优化研究

为了丰富活性炭再生方法,并拓宽脉冲放电等离子体技术的应用范围,研究建立了气液混合的脉冲放电等离子体体系,将其用于吸附酸性橙II (AO7)饱和活性炭的再生。通过实验,考察了气液混合方式、脉冲电压、脉冲频率和电极间距等关键参数对活性炭再生效果的影响规律,进而对该再生体系进行优化。研究结果表明,气液分离式的气液混合方式较利于该脉冲放电等离子体体系中活性炭的优化;在一定范围内提高脉冲电压,可以提高其中活性炭的再生效果;高的脉冲频率下活性炭再生效果好;气液混合脉冲放电等离子体体系中适宜于活性炭再生的电极间距为20 mm。     

铁酸锌纳米晶的合成及其催化脱色性能研究

采用改进的共沉淀法与溶剂热法相结合制备了ZnFe2O4纳米晶,利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对ZnFe2O4的晶型和形貌进行了表征,讨论了其表面的光伏效应,以酸性橙Ⅱ的光催化脱色性能作为探针反应,详细地考察了催化剂的用量、底物浓度及溶液pH等因素对其脱色效果的影响.结果表明,制备的ZnFe2O4为正尖晶石型结构,平均粒径为7 nm左右,样品具有一定的捕获电子能力,在外加电场下光伏响应变化明显,在正电场下有最佳响应值,而当负电场达到一定值时,外电场的光伏响应占据主导地位.在酸性橙Ⅱ为20 mg/L、催化剂用量为1.0 g/L的中性条件下,其脱色效率达95%左右,而且经过4次重复使用后催化剂仍然具有一定的脱色性能.     

介质阻挡放电与脉冲电晕放电修复芘污染土壤的对比研究

选取芘作为多环芳烃的代表污染物,利用介质阻挡及脉冲电晕2种放电方式产生的低温等离子体对芘污染的土壤进行修复。通过污染物处理率、影响因素和能量利用效率等实验计算结果对2种放电方式下土壤的修复效果进行比较,并从放电方式的原理、特点和反应器结构等角度进行分析。结果表明：在芘初始浓度为100 mg·kg-1、电极间隙为14 mm时,介质阻挡放电对土壤中芘的处理率较高,可达60.6%,经GC-MS图谱检测分析,其多数产物分子量小、结构简单,但该放电方式受电气参数影响较大,当电极间隙增大到20 mm时,处理率则低至28.3%,其最高能量效率仅为0.321 mg·kJ-1;而脉冲电晕放电在不同条件下处理效果稳定,电极间隙为14~20 mm时,处理率均能达50%左右,且在不同实验条件下,其能量效率为2.29~3.76 mg·kJ-1,是介质阻挡放电的10余倍。脉冲电晕放电方式在处理比污染土壤时要优于介质阻挡放电。     

脉冲放电等离子体-催化耦合降解室内甲醛的研究

利用脉冲放电等离子体-催化耦合技术,进行模拟室内空气循环降解甲醛的实验,对比了3种净化方式(紫外光催化、等离子体单独作用与等离子体-催化耦合)的甲醛降解效果,并考察了中心电极的极性、催化剂活性炭板与中心电极的距离对甲醛降解效果的影响.结果表明,相对单独的紫外光催化和等离子体作用而言,等离子体-催化耦合多重功效结合的甲醛降解效果更好,降解速率也更快;中心电极为正极的电场的甲醛降解效果优于中心电极为负极的电场;随着催化剂活性炭板与中心电极距离的不断扩大,直至板移动至电场外部的过程中,甲醛的降解率表现为先上升后下降的趋势,催化剂活性炭板与中心电极的距离存在一个最佳值,本研究的最佳距离为15mm.     

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。     

液中放电应用于TNT废水的降解

研究了液中放电处理ＴＮＴ废水的可行性及其能量效率关系。实验结果表明,液中放电法可以快速有效地降解废水中的ＴＮＴ。在单次电储能为２５０Ｊ。电极距离为５ｍｍ,ＴＮＴ初始浓度为３６ｍｇ／Ｌ条件下,降解率达８５％。     

脉冲放电降解实际空气流中甲苯的实验研究

研制了一种喷射式线-筒放电反应器,在室温条件下进行了降解实际空气流中甲苯的实验研究。结果表明,该反应器能够有效降解甲苯,但不同的通气方式对甲苯降解率有显著影响,验证了该反应器设计的合理性。同时证明,通过流场控制可以提高甲苯降解率。电场方向与气流方向一致则强化降解,两者方向相反则弱化降解。当电压为34kV时,正脉冲和负脉冲的甲苯降解率相差高达42.5%。当电压小于火花放电电压时,甲苯降解率随着电压的增大而升高;当电压过大时,电极间发生火花放电,甲苯降解率不升反降。小电压时,小电容放电的甲苯降解率较高;但随着电压的增大,大电容的优势得以体现。甲苯降解率随气流中甲苯初始浓度的升高而降低;随气体流量的增大而降低;环境湿度过大时,甲苯降解率下降,并且甲苯氧化不完全,有CO生成。     

脉冲电晕反应器结构对乙硫醇消除效果的影响

研究了脉冲电晕等离子体反应器结构的变化对乙硫醇消除效果的影响规律。结果表明,在反应器内设置折流板,可以增加气流的湍动程度,有利于活性粒子与污染物的充分接触,从而提高消除率。高压电极间距对电晕区范围及消毒效果有较大影响,间距较小将导致各电极产生的电场相互干扰明显,消除率减小;而电极间距过大,虽然电极间电场分布相互干扰小,但是反应器内可排布的电极数减少,总电晕区减少,消除率也减小。根据实验结果,电极间距设置为50 mm比较合理。另外,在相同的电场强度和脉冲频率下,毛刺形高压电极比线电极结构能耗低,能量利用率高。     

翘片-筒式脉冲电晕流光放电装置对二氯甲烷的降解效果及其稳定性

传统结构线-筒式电晕放电装置在降解VOCs时生成的副产物会粘附在放电区域(线电极)上,使得放电间距减小,导致降解效果不稳定。翘片-筒式脉冲电晕流光放电等离子装置的电极结构可将放电区域(翘片尖端-筒)与副产物粘附区域(连接翘片的轴线)分开,从而维持装置的放电强度和稳定性。当翘片-筒式脉冲电晕流光放电反应器相邻翘片间距/放电间距为1,在37 kV下,反应器功率为0.95 W,能量体积密度为和23.6 mJ·L-1,为最优电极配置;处理二氯甲烷2 h后的降解效率呈现小幅度下降后稳定在35%。因此,放电形成的气溶胶部分沉积在凹槽处,可维持反应器稳定的放电强度及对二氯甲烷的降解效率。本研究结果可为低温等离子体处理VOCs废气的性能提升提供参考。     

负荷与混合方式对厌氧膜生物反应器中甲烷气-液分配特征的影响

厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactors, AnMBR)出水普遍存在过饱和的溶解性甲烷(dissolved methane, DCH₄),易造成能量流失和温室效应,阐明AnMBR中甲烷气-液分配特征对提高甲烷回收率具有重要意义。为此,本文研究了负荷和混合方式对AnMBR中甲烷气-液分配特征的影响。结果表明,在35 ^oC,负荷为0.6~1.8 kg·(m³·d)^–1的条件下,AnMBR实现了较好的有机物去除效果(COD去除率>90%),运行过程DCH₄均处于过饱和状态(过饱和度为1.3~2.1),随着负荷的提升DCH₄浓度升高,过饱和度有所下降;相比于循环混合,在浪式脉冲混合条件下的甲烷传质系数(K_La)更大,其中DCH₄浓度、过饱和度及DCH₄占进水COD的比例均较低。AnMBR大部分进水COD转化为甲烷,主要以气态形式存在 (50.2%~60.0%)。浪式脉冲混合时反应器总能耗比循环混合降低了85.9%~88.0%,提升负荷有利于实现AnMBR处理废水过程的能量平衡。     

高压电弧放电处理偶氮染料废水

用高压电弧放电产生的低温等离子体对含偶氮染料的废水进行了处理,以甲基橙为例研究了电压幅值、处理时间、溶液初始浓度、溶液初始pH值、投加Fe^2＋和Fe^3＋对染料脱色的影响。实验结果表明,甲基橙浓度为50mg／L时其降解率随时间和电压幅值的增加而增加。溶液初始浓度对染料去除效果影响较为明显,同等条件下初始浓度越低降解率越高。酸性条件下有利于低温等离子体处理甲基橙。Fe^2＋和Fe^3＋对低温等离子体降解甲基橙有一定的催化作用。电压8kV处理3min,Fe^2＋为20mg／L时去除率由89．64％增至99．72％。Fe2（SO4）,的最佳投加量为5mg／L（以Fe^3＋计）,而FeCl,的最佳投加量为80mg／L（以Fe^3＋计）。     

基因工程菌在厌氧膜生物反应器中对偶氮染料废水的脱色

印染和染料废水色度大,COD高,可生化性差.采用基因工程菌Escherichia coli JM109(pGEX-AZR)在厌氧膜生物反应器中,对模拟偶氮染料废水进行脱色研究.结果表明,系统对酸性红B有很好的脱色能力,且启动期短,脱色效率高,脱色率稳定在95%以上,对COD的去除率能达到68%.系统运行过程中,反应器内生物量稳定在0.4 g/L.EPS与生物量变化趋势一致,先升高后降低;pH值在运行初期由6.5降至6.2,后维持在6.6左右.系统运行27 d后进行第一次膜清洗,膜通量恢复为初始值的92%,系统运行周期约为26 d.     

脉冲电弧液相放电等离子体污水消毒灭菌

采用某污水厂的出水,利用脉冲电弧液相放电等离子体技术,研究了放电脉冲次数、放电电压、放电极间距对大肠杆菌灭杀的影响。结果表明:随着放电脉冲次数的增加,灭菌率升高。当放电脉冲次数为400时,灭菌率高达99.1%。随着放电电压的升高,大肠杆菌的去除率升高,其中电压为3 kV最高,灭菌率为96.7%。在相同的电压下,放电极间距越小,灭菌效率越高,放电间距0.5 mm时最佳。利用扫描电镜观察等离子体处理前后大肠杆菌细胞的形貌变化,并根据灭菌的结果对等离子体的灭菌机理进行了分析,发现了灭菌消毒与等离子体中所含的活性粒子成分有密切的关系。     

脉冲放电烟气脱硫脱硝技术研究进展

综述了脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术的发展历史、研究现状、进展及其存在的问题.     

脉冲放电烟气脱硫脱硝技术研究进展

综述了脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术的发展历史、研究现状、进展及其存在的问题。     

Degradation mechanisms of 4-chlorophenol in a novel gas-liquid hybrid discharge reactor by pulsed high voltage system with oxygen or nitrogen bubbling

The effect of gas bubbling on the removal efficiency of 4-chlorophenol (4-CP) in aqueous solution has been investigated using a novel pulsed high voltage gas-liquid hybrid discharge reactor, which generates gas-phase discharge above the water surface simultaneously with the spark discharge directly in the liquid. The time for 100% of 4-CP degradation in the case of oxygen bubbling (7 min) was much shorter than that in the case of nitrogen bubbling (25 min) as plenty of hydrogen peroxide and ozone formed in oxygen atmosphere enhanced the removal efficiency of 4-CP. Except for the main similar intermediates (4-chlorocatechol, hydroquinone and 1,4-benzoquinone) produced in the both cases of oxygen and nitrogen bubbling, special intermediates (5-chloro-3-nitropyrocatechol, 4-chloro-2-nitrophenol, nitrate and nitrite ions) were produced in nitrogen atmosphere. The reaction pathway of 4-CP in the case of oxygen bubbling was oxygen/ozone attack on the radical hydroxylated derivatives of 4-CP. However, in the case of nitrogen bubbling, hydroxylation was the main reaction pathway with effect of N atom on degradation of 4-CP.     

还原铁粉/紫外光体系对活性艳红X-3B溶液的脱色

研究了在紫外杀菌灯（λmax=253．7nm,30W）照射下,添加还原铁粉的活性艳红X－3B水溶液的脱色作用。当pH=3．5,铁粉投加量为2．0g／L时,20mg／L活性艳红X－3B溶液在光照180min后的脱色率为79％。脱色为动力学零级反应。染料溶液的pH、铁粉投加量、活性艳红初始浓度对脱色有影响。初步探讨了脱色反应的机理。