納米催化介質(zhì)阻擋放電對X-BR染料廢水的降解機(jī)理研究.pdf

1、隨著工業(yè)的高速發(fā)展，有機(jī)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(jī)污染物最主要的來源之一。低溫等離子體技術(shù)中的介質(zhì)阻擋放電技術(shù)逐漸引起人們的重視而成為處理染料廢水非常有前途的一種技術(shù)。但是，介質(zhì)阻擋放電存在著處理時間長，活性物質(zhì)沒被充分利用和能量利用率低等缺點?；谏鲜鰡栴}，通過充分利用介質(zhì)阻擋放電激發(fā)的物理與化學(xué)效應(yīng)來提高污染物的去除效率和電源的能量利用率。本文研究了在介質(zhì)阻擋放電體系中引入不同的催化劑來達(dá)到上述的目的

2、。
　　本文采用模擬染料廢水X-BR為研究對象，利用介質(zhì)阻擋放電技術(shù)耦合催化技術(shù)共同降解X-BR染料，投加納米TiO2和nZVI作為催化劑，獲得催化劑的最佳投加條件，分析反應(yīng)動力學(xué)等，并且將納米TiO2和Fenton催化體系合為一體，考察其共同作用對介質(zhì)阻擋放電降解染料廢水的催化效果及影響，將幾種催化體系進(jìn)行比較，為工業(yè)應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)，主要結(jié)論如下:
　　(1)nZVI單獨吸附活性艷藍(lán)染料時，隨著其投加量的增加，去除率也

3、隨之增加，整個反應(yīng)經(jīng)過2小時達(dá)到吸附平衡;在nZVI催化介質(zhì)阻擋放電體系中，電壓為65V，電流為0.92A，反應(yīng)時間為10min，nZVI的最佳投加量為0.5g/L，反應(yīng)符合一級反應(yīng)動力學(xué);比較nZVI和Fe2+催化介質(zhì)阻擋放電對染料X-BR的去除效果，可以看出，nZVI比Fe2+的效果要好;
　　(2)在投加0.5g/L的nZVI后，投加H2O2后，低濃度的H2O2對nZVI的催化有促進(jìn)作用，高濃度有抑制作用;EDTA的添加對n

4、ZVI催化X-BR的降解有微弱的促進(jìn)作用，但是促進(jìn)作用不明顯;SO42-和Mn2+均在反應(yīng)初期對X-BR的降解有促進(jìn)作用，在反應(yīng)后期有抑制作用，濃度越高抑制作用越明顯;nZVI重復(fù)利用率低，使用過程中容易結(jié)塊，反應(yīng)效果不穩(wěn)定，不利于重復(fù)使用;
　　(3)TiO2單獨吸附活性艷藍(lán)染料時，隨著其投加量的增加，去除率也隨之增加，整個反應(yīng)20分鐘達(dá)到吸附平衡;在TiO2催化介質(zhì)阻擋放電體系中，電壓為65V，電流為0.92A，反應(yīng)時間為10

5、min，TiO2的最佳投加量為0.6g/L，反應(yīng)符合一級反應(yīng)動力學(xué);添加催化劑后，TOC的去除率為20％;
　　(4)在不同放電功率和不同濃度TiO2投加量的條件下，隨著電壓的增大，TiO2的催化效果也隨之增強(qiáng);在投加0.6g/L的nZVI后，K2S2O8的添加對TiO2催化X-BR的降解具有促進(jìn)作用，最佳投加量為5mmol/L;CO32-、Cl-、SO42-、NO3-四種陰離子均對TiO2的催化效果具有抑制作用-;TiO2可重復(fù)

6、利用性能好;
　　(5)在反應(yīng)過程中投加Fe2+后，形成類Fenton體系和TiO2協(xié)同催化介質(zhì)阻擋放電體系，投加適當(dāng)濃度的Fe2+時，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行;在反應(yīng)過程中投加Fe3+后，與投加Fe2+的效果相同;投加金屬離子Fe2+、Fe3+、Cu2+和Mn2+后，F(xiàn)e2+、Fe3+對反應(yīng)起到促進(jìn)作用，Cu2+和Mn2+對反應(yīng)起到抑制作用，其作用的大小順序為Fe3+＞Fe2+＞Mn2+＞Cu2+，Mn2+、Cu2+均不適合成為類Fent

7、on-TiO2混合體系的添加離子;
　　(6)通過比較，得出四種催化體系的催化效果順序為:DBD+TiO2+Fe3+＞DBD+TiO2+Fe2+＞DBD+TiO2＞DBD+nZVI;從UV-vis和反應(yīng)過程中SO42-、NO3-、Cl-三種離子的變化過程可以看出，X-BR在降解過程中蒽醌發(fā)色基團(tuán)首先斷裂，吸收峰基本消失，繼而苯環(huán)、萘環(huán)、三嗪結(jié)構(gòu)受到攻擊破壞，但是破壞效果不明顯;四種催化體系催化效果越好，特征峰降低的越明顯，反應(yīng)過程