介質(zhì)阻擋放電降解染料廢水的實驗研究.pdf

1、隨著工業(yè)的高速發(fā)展,有機廢水污染已成為嚴(yán)重的環(huán)境問題,而染料廢水是典型的難降解有機污染物最主要的來源之一,尤其是當(dāng)前染料朝著抗光解,抗氧化及抗生物降解等趨勢發(fā)展,使得傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)已經(jīng)難以實現(xiàn)對其進行達標(biāo)排放處理,因此,含染料廢水處理的治理研究受到國內(nèi)外有關(guān)專家高度關(guān)注。近年來,以產(chǎn)生自由基為主的高級氧化技術(shù)在水處理領(lǐng)域逐漸興起。
　　 針對高級氧化技術(shù)處理染料廢水的發(fā)展趨勢以及無機鹽含量高、色度深、成分復(fù)雜、濃度高、毒性強

2、等特點,本論文以偶氮類染料廢水為處理目標(biāo),采用介質(zhì)阻擋放電等離子體降解酸性大紅GR模擬染料廢水,考察放電電壓、極板間距、電源頻率、處理時間、初始pH值及染料初始濃度等參數(shù)對水中酸性大紅GR降解程度的影響,采用高效液相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)及紫外光譜圖分析酸性大紅GR的主要降解產(chǎn)物,初步推導(dǎo)酸性大紅GR的降解途徑及機理,為介質(zhì)阻擋放電技術(shù)處理染料有機廢水的實際應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　 本論文的主要研究成果如下:
　　

3、 (1)采用一種以流動的待處理廢水作為接地極的介質(zhì)阻擋放電水處理反應(yīng)器處理染料廢水,該反應(yīng)器利用強電場力作用下的液面錐形突起強化局部電場,使等離子體區(qū)域產(chǎn)生更多的活性粒子。通過實驗發(fā)現(xiàn)介質(zhì)阻擋放電等離子體可使酸性大紅GR染料得到有效降解,電源頻率f=10kHz,放電電壓-極板間距為8kV-6mm,染料初始濃度C0=30mg/L,初始pH=2時,20min后脫色率達到76.4％；向介質(zhì)阻擋反應(yīng)體系加入Fe2+有利于提高染料廢水的脫色效果,

4、Fe2+濃度為0.48mmol/L時,20min后染料廢水體系脫色率達到92.1％。
　　 (2)研究發(fā)現(xiàn),染料溶液的CODcr值在脫色處理時間范圍內(nèi),均呈現(xiàn)上升-下降-上升-下降的趨勢；隨著處理時間的延長,酸性大紅GR溶液的pH值迅速降低。通過紫外可見光譜圖分析可知染料分子已經(jīng)遭到破壞,主要生成了無色的有機酸、醛等小分子物質(zhì)。通過液質(zhì)聯(lián)用對酸性大紅GR降解中間產(chǎn)物進行檢測,對其降解機理進行了初步推斷,發(fā)現(xiàn)介質(zhì)阻擋放電過程中產(chǎn)生

5、的·OH、O3主要進攻酸性大紅GR分子上的C-N鍵,導(dǎo)致C-N鍵的斷裂,從而使染料脫色。
　　 (3)在不同初始濃度、pH值、放電電壓、極板間距和電源頻率的實驗條件下,溶液中酸性大紅GR的濃度隨著處理時間的延長呈指數(shù)性降低趨勢。介質(zhì)阻擋放電等離子體對染料脫色的動力學(xué)過程不僅受染料分子數(shù)量的影響,還有受到反應(yīng)體系中活性粒子的多少,以及活性粒子與染料接觸機率的影響。在染料脫色效率較高的實驗條件下,脫色過程符合一級反應(yīng)動力學(xué)。

6、　　 (4)利用介質(zhì)阻擋放電處理實際染料廢水24min后,廢水的色度,濁度,CODcr去除率分別為97％、68.9％、83.2％。BOD5/CODcr值提高到0.67,可生化性明顯得到提高,為難生化有機廢水的預(yù)處理提供了條件。
　　 (5)介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器參數(shù)U-d=8kV-6mm,f=8kHz,采用此條件下產(chǎn)生的臭氧單獨處理酸性大紅GR染料廢水,實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)在溶液pH=2時的脫色效果較好。單純采用臭氧處理染料廢水25min