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100 μmol·L-1 ROX,42 min内降解率为97%,As（V）的生成量可达95 μmol·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H2O2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。     

低温等离子体改性活性炭纤维对不同极性苯系物的吸附

探究了不同改性时间下的活性炭纤维孔结构和表面化学性质的变化,并进一步研究了改性后的活性炭纤维对不同极性苯系物的吸附。通过BET比表面积、Boehm滴定分析、FTIR红外光谱对改性前后的活性炭纤维进行表征。结果表明,功率150 W,改性时间为30、60和90 min时,活性炭纤维烧失率随着改性时间延长而升高,分别达到16.5%、27.8%、45.5%。改性过程中,活性炭纤维比表面积和微孔孔容显著增加,有助于改善活性炭纤维吸附性能。在物理吸附和化学吸附作用下,改性活性炭纤维对邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯吸附性能有所提高,其中,改性90 min活性炭纤维对其吸附量分别增加了0.58、0.55和0.44 mg·mg-1。酸性含氧基团由原来的0.973 mmol·g-1增加到1.675 mmol·g-1,改性后酸性含氧官能团的增加使活性炭纤维表面极性增大,有利于对极性有机物邻、间二甲苯吸附量增加率的提高。     

ZSM-5分子筛的低温等离子体再生特性

低温等离子体再生法是一种新型的吸附材料再生方法,具有快速、高效等优势。运用管式单介质阻挡放电反应器产生的低温等离子体对吸附了苯的ZSM-5分子筛进行再生处理,考察了输入功率、放电时间、密闭放电时间对吸附材料再生效果的影响,同时记录并分析了放电过程中放电状态的变化。实验结果表明：随着输入功率提高,再生效果不断提高,当输入功率达到50 W、放电时间30 min时,吸附材料基本可以达到完全再生;考察了放电时间对再生效果的影响,研究发现将放电时间压缩到15 min,再生效率仍可达70.7%;一定程度的密闭放电操作有利于脱附效率的提高。     

Mn-Ag/13X的焙烧温度对等离子体催化氧化吸附态甲苯的影响

采用等体积浸渍法制备一系列在不同温度下焙烧的Mn-Ag/13X分子筛催化剂,并用SEM、BET、XRD和XPS对催化剂进行表征。在低温等离子体反应器中,考察了不同焙烧温度制备的催化剂对甲苯的吸附和低温等离子体催化氧化甲苯的性能。研究结果表明,在对甲苯的吸附中,不同温度下焙烧的催化剂的吸附穿透时间依次为：600 ℃ > 500 ℃ > 400 ℃ > 300 ℃ > 700 ℃,600 ℃的Mn-Ag/13X催化剂比表面积最大,到达甲苯吸附穿透的时间最长;在低温等离子体催化氧化甲苯中,不同温度下焙烧的催化剂催化氧化所产生的COx浓度大小依次为：500 ℃ > 600 ℃ > 400 ℃ > 300 ℃,CO2选择性依次为：600 ℃ > 500 ℃ > 400 ℃ > 300 ℃,焙烧温度为500 ℃的Mn-Ag/13X催化剂的晶格氧多,产生的COx多,对甲苯的催化氧化活性高。     

脉冲弧光放电等离子体水解活性污泥

活性污泥水解对提高污泥的稳定性、缩短厌氧消化时间和增大甲烷产率具有重要意义。研究了脉冲弧光放电等离子体（PADP）水解活性污泥方法,考察水解效果、影响因素和水解后的污泥性状。结果表明：随着峰值电压、频率和电导率的增加,污泥上清液营养物质含量呈增长趋势,溶胞率（R）升高;随着放电时间的增加,R增加,氨氮物质（NH4+-N）先增加后降低,可证明NH4+-N降解率逐渐上升且最终高于其释放率;污泥在14 kV、25 Hz、1 600 μS·cm-1条件下放电150 min,R增加到51.3%,NH4+-N、蛋白质和多糖等有机物大量释放;经过PADP处理,污泥沉降性降低,絮凝体结构改变,含固量和颗粒尺寸降低,污泥生物大量死亡,水解污泥生物由光滑、完整的表面结构变得粗糙、破裂,细胞壁（膜）受损明显,污泥发生水解。     

纳秒脉冲电源下电晕放电去除苯乙烯

设计一套纳秒量级的脉冲电源,测试结果表明脉冲上升沿为15 ns,脉宽30 ns,输出端串联后最大峰值电压为20 kV,并联后最大峰值电流为340 A。电源频率在50~600 Hz范围内变化且输出脉冲的极性可调节。纳秒脉冲源匹配反应器后产生电晕放电,在相同的电源输出能量下,负脉冲的能量注入效率只有37.4%,而正脉冲为87.3%。当脉冲频率为600 Hz时,反应器功率为59.4 W。以苯乙烯为目标处理物,当能量密度为27.4 J·L-1 时,苯乙烯降解效率达到98.6%。相同能量密度下,负脉冲放电下苯乙烯的去除率最高。     

等离子体协同光催化去除模拟烟气中SO2的实验研究

近年来,低温等离子体技术以及纳米TiO2光催化技术在烟气脱硫中的应用越来越引起人们的关注。利用填充床反应器将这2种技术有机地结合起来,进行了大量脱硫实验研究。研究结果表明,等离子体协同光催化去除烟气中的SO2与单独采用等离子体技术相比,其SO2的去除率可提高5%～20%。同时,探讨了等离子体协同TiO2光催化剂的脱硫机理,分别研究了外加电压、气体流量和SO2初始浓度等因素对脱硫效率的影响。实验结果表明,当SO2初始浓度为800 mg/m3,输入电压为17.5 kV,气体流量为0.2 m3/h时,SO2脱除率可以达到77.6%。     

流向变换-低温等离子体反应系统用于VOCs去除及热量分布研究

将流向变换技术用于低温等离子体反应系统,考察了其对低温等离子体反应过程的影响,以放电参数(场强、频率)和系统运行参数(换向周期、接地极匝数、气体流速)为影响因素,探究了流向变换对低温等离子体系统温升(ΔT)和放电能量密度(SED)的影响,考察了该技术用于去除VOCs的情况。结果表明:在换向周期为8 min,场强为13.1 kV/cm,频率为150 Hz,接地极匝数为7匝,气体流速为14 cm/s条件下,ΔT最高可达187.3 ℃,SED最高可达284.4 J/L;等离子体放电区ΔT最高,出口处ΔT较低;蓄热段ΔT随流向变换发生周期性变化,其变化周期与反应系统的变换周期一致;将流向变换-低温等离子体反应系统应用于甲苯的去除,可以显著提升甲苯的降解率,在一定范围内,有利于提高系统的能量效率。     

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、CO₂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。     

低温等离子体技术改性填料前后Anammox工艺运行及微生物群落变化

采用低温等离子体技术对普通聚氨酯泡沫塑料填料进行表面改性处理,研究了改性前后填料的表面特征、厌氧氨氧化生物膜量、脱氮性能、微生物群落结构及其功能微生物基因丰度的变化。结果表明：低温等离子体改性以后填料表面与蒸馏水的静态接触角减少33.27°,单点比表面积和吸附平均孔径分别由8.98 m²·g⁻¹和3.01 nm提高至9.66 m²·g⁻¹和4.98 nm,材料表面粗糙度增加,亲水性能明显改善;未改性单位质量填料生物膜干质量为0.18 g,改性后单位质量填料生物膜干质量为0.37 g,相同时间内单位质量填料上的生物膜量相比于填料改性前提高了53%;填料改性前后系统总氮去除率均在80%以上。高通量测序结果显示,2系统菌群结构相似,主要功能菌属是Candidatus Kuenenia,改性填料相比于未改性填料其微生物种类丰富程度更高。实时荧光定量PCR(qPCR)结果显示,改性后hzo基因相对丰度由59.50%增至73.50%,提高了14%,nxrB基因相对丰度由21.10%减至17.70%,降低了3%。由此可见,填料经改性后表面生物膜量增加,生物膜上功能微生物种类丰富性也有所增加,但在较低氮基质负荷条件下脱氮效率基本不变。