DBD等离子体改性活性炭及对废炭中苯酚降解的研究

论文摘要

活性炭作为一种优秀的吸附剂以其发达的孔结构和丰富的表面官能团,在去除水、大气中的污染物方面发挥着重要的作用。同时活性炭也存在成本高、消耗量大,废炭对环境造成二次污染等问题。DBD（介质阻挡放电）等离子体技术具有电极结构简单、易操作、电极间的场强较强、不易产生火花放电等优点,在材料改性、降解有机物、杀菌、制取臭氧、聚合物表面处理等方面有广泛的应用。由此,课题采用DBD等离子体技术进行活性碳吸附能力提高的改性实验以及对废碳中污染物进行降解的研究,达到降低活性碳使用成本,减少二次污染的目的。研究采用板-板式DBD反应器,200 Hz交流高压电源供电,反应器内充满氧气,气隙间距8 mm。考察不同放电电压、氧气流速、处理时间和活性炭含水率对DBD等离子体改性活性碳的影响以及在不同处理时间和氧气流速下废活性炭中苯酚的去除效果。所得结论如下:（1）介质阻挡放电使活性炭的物理性质和化学性质发生改变。在放电等离子体的作用下活性炭表面酚羟基被选择性的去除,促进了活性炭吸附能力的提高;长时间放电使活性炭比表面积下降,不利于活性炭的吸附。（2）放电电压、氧气流速和放电时间的不同使得活性炭吸附能力发生变化。当放电电压为18 kV、氧气流速为1.0 L/min、放电处理时间为20 min时,活性炭吸附能力提高30.8%。（3）对含有苯酚的饱和活性炭进行放电处理时,在18 kV、O2流速为1.0 L/min、放电处理60 min时,活性炭中苯酚含量从252.9 mg/g降低到61.1 mg/g,去除率为75.8%。主要原因为O3和其它活性粒子对活性炭中苯酚的氧化分解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 活性炭的特性
• 1.1.1 活性炭的孔结构
• 1.1.2 活性炭的表面化学特性
• 1.2 活性炭的改性
• 1.2.1 活性炭改性的方法
• 1.2.2 改性活性炭在环境保护中的应用
• 1.3 等离子体简介
• 1.4 低温等离子体
• 1.4.1 低温等离子体产生及其放电形式
• 1.4.2 低温等离子技术在材料改性方面的应用
• 1.5 低温等离子体改性活性碳的研究进展
• 1.5.1 低温等离子体表面改性的可行性
• 1.5.2 DBD等离子体技术在炭材料改性中的应用
• 1.5.3 目前存在的问题
• 1.6 低温等离子体降解污染物的研究
• 1.6.1 水中污染物的降解
• 1.6.2 气体污染物的降解
• 1.7 本论文的选题及研究内容
• 1.7.1 论文选题
• 1.7.2 研究内容
• 2 实验装置及检测方法
• 2.1 研究思路
• 2.2 实验装置
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 介质阻挡放电的产生
• 2.2.3 放电特性
• 2.3 检测方法
• 2.3.1 活性炭吸附能力的测定
• 2.3.2 废炭的制备
• 2.3.3 热重分析
• 2.3.4 放电臭氧产生的测试
• 2.3.5 活性炭表面官能团测定
• pzc)的测定'>2.3.6 零电点电荷(pH_pzc)的测定
• 2.3.7 比表面积测定
• 2.4 实验过程
• 2.4.1 DBD等离子体改性颗粒活性炭的研究
• 2.4.2 DBD等离子体降解废活性碳中污染物的研究
• 2.4.3 作用机理分析
• 3 DBD等离子体改性颗粒活性炭的研究
• 3.1 放电电压的影响
• 3.1.1 实验方法
• 3.1.2 实验结果与讨论
• 3.2 气体流速的影响
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 放电时间的影响
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.4 活性碳含水率的影响
• 3.4.1 实验方法
• 3.4.2 结果与讨论
• 3.5 作用机理的研究
• 3.5.1 臭氧的作用
• 3.5.2 对活性炭表面活性基团的的影响
• 3.5.3 对活性炭的氧化作用
• 3.5.4 放电对活性炭比表面积的影响
• 3.6 本章小结
• 4 DBD等离子体降解废碳中苯酚的研究
• 4.1 不同处理时间下活性碳中苯酚的降解效果
• 4.1.1 实验方法
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.2 不同氧气流量下活性碳中苯酚降解效果
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章情况
• 致谢