论文题目: 准分子紫外光源及其降解废水废气的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理电子学
作者: 冯祥芬
导师: 朱绍龙
关键词: 准分子,辐射,辐射,直接光分解,自由基,脱色率,去除率
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文主要研究开发了平面型和同轴圆柱型的Xe2*，KrBr*，KrI*准分子紫外光源，实验确定了其最佳放电条件，然后用这些紫外光源对有机污染物进行直接光分解，为光化学处理废水废气提供了一种新的方法。Xe2*准分子灯的172nm真空紫外辐射强度随电源电压、频率增加而增大，而辐射效率有一最大值：随气压变化，172nm辐射强度和辐射效率有一最大值。在本实验条件下，Xe2*准分子灯的最佳参数为：电压4kV，频率20kHz，气压280torr，对应灯的辐射功率为25.4 mW(光子流量2.2×10-6einst min-1)。KrBr*准分子灯的207nm紫外辐射强度随总气压升高相应增大，然后随气压的继续增加，辐射强度下降。在KrBr*灯中加入缓冲气体会对紫外辐射输出产生较大影响，Ar使得KrBr*准分子辐射大大减弱，而He有利于整个紫外辐射强度的提高。在本实验条件下，KrBr*准分子灯的最佳参数为：电压5kV，频率20kHz，总气压300torr，Br2气压10torr，缓冲气体He气压20torr，对应灯的辐射功率为3mW(光子流量3.1×10-7einst min-1)。KrI*准分子灯的191nm辐射强度非常弱，其辐射强度几乎不受气压影响，其原因是激发态的KrI*分子预分解，很强的183nm碘的原子谱线证明了这个事实。用平面型Xe2*准分子灯的172nm辐射在无外加氧化剂的情况下直接光分解水相有机染料。研究了反应装置、添加剂、染料结构、初始浓度对染料脱色效率和化学需氧量（COD）的影响。研究表明在灯直接接触溶液液面的情况下，光量子产率较高。溶液中通入氧气有利于提高脱色效率和COD去除率，而溶液中加入KCl使得脱色效率和COD去除率下降。染料结构会对分解速率产生影响。不同反应条件下染料的脱色过程都符合准一级动力学反应。172nm辐射对染料的分解主要是通过水吸收辐射后生成的HO自由基引发的氧化反应起作用的。用LC-MS、GC-MS、IC对降解产物进行了质谱分析，表明在染料的降解过程中主要生成了芳香类中间产物，苯环开裂后的小分子碎片，以及一些有机酸和无机离子。用平面型KrBr*准分子灯的207nm辐射在无外加氧化剂的情况下对有机染料枣红在不同初始pH下进行直接光分解。实验发现枣红的降解与溶液的初始pH值关系较大。对于初始pH为酸性的溶液，光照后产物在碱性条件下会形成沉淀，而这些沉淀又将在酸性条件下溶解，对于其它不同类染料也有类似情况。去除沉淀后，溶液的COD去除率明显增大。207nm辐射对染料的分解主要是通过直接光分解起作用的。文中讨论了pH对分解机理的影响，并对初始酸性条件下光照后的溶液进行了质谱分析，表明光解产物的形成主要归于染料分子在紫外光子作用下偶氮键的断裂，苯环、萘环的开裂，以及光解后有机自由基的相互复合。用207nm辐射直接光分解有机物为光化学废水处理提供了一种新的方法。用圆柱型Xe2*准分子灯的172nm辐射在大气环境下直接光分解有毒气体二硫化碳。实验发现二硫化碳的降解率随初始进气浓度的升高而降低，随管道内二硫化碳停留时间的增加而增大，并且发现潮湿空气有助于提高降解率。讨论了172nm辐射作用下二硫化碳的分解机理。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 准分子紫外光源
1.2.1 准分子
1.2.2 介质阻挡放电
1.2.3 准分子光源的优点及应用
1.3 废水废气的光化学处理
1.3.1 废水处理
1.3.2 废气处理
1.4 本论文主要研究内容
参考文献
第二章 氙准分子真空紫外光源的特性研究
2.1 引言
2.2 氙准分子的形成过程
2.3 实验
2.3.1 Xe_2~*准分子灯的制备
2.3.2 Xe_2~*准分子灯的电参数测量方法
2.3.3 Xe_2~*准分子灯的辐射特性测量方法
2.4 结果和讨论
2.4.1 Xe_2~*准分子光源的辐射光谱
2.4.2 气压对Xe_2~*准分子灯击穿电压的影响
2.4.3 电压对Xe_2~*准分子的影响
2.4.4 频率对Xe_2~*准分子的影响
2.4.5 气压对Xe_2~*准分子的影响
2.5 本章小结
参考文献
第三章 氪-卤素准分子紫外光源的特性研究
3.1 引言
3.2 稀有气体-卤素准分子的形成过程
3.3 实验
3.4 结果和讨论
3.4.1 KrBr~*准分子光源的辐射光谱
3.4.2 气压对KrBr~*准分子的影响
3.4.3 缓冲气体对KrBr~*准分子的影响
3.4.4 KrI~*准分子光源的辐射光谱
3.4.5 气压对KrI~*准分子的影响
3.5 本章小结
参考文献
第四章 平面型Xe_2~*准分子灯降解水相有机染料的研究(VUV/H_2O)
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 试剂
4.2.2 实验方法
4.2.3 分析方法
4.3 结果和讨论
4.3.1 枣红染料的脱色率和光量子产率
4.3.2 枣红染料在172nm辐射下的分解机理
4.3.3 初始浓度对枣红染料脱色效率的影响
4.3.4 枣红染料的COD去除率
4.3.5 枣红染料的分解产物
4.3.6 柠檬黄染料的脱色率和COD去除率
4.3.7 柠檬黄染料的紫外-可见吸收光谱的变化
4.3.8 柠檬黄染料的分解产物
4.4 本章小结
参考文献
第五章 平面型Xe_2~*准分子灯降解水相枣红染料的研究(VUV/O_2)
5.1 引言
5.2 实验
5.3 结果和讨论
5.3.1 枣红染料的脱色率和COD去除率
5.3.2 初始浓度对脱色效率的影响
5.3.3 pH值对脱色效率的影响
5.3.4 灯辐射强度对脱色率和COD去除率的影响
5.3.5 枣红染料的分解产物
5.4 本章小结
参考文献
第六章 平面型KrBr~*准分子灯降解水相有机染料的研究
6.1 引言
6.2 实验
6.2.1 试剂
6.2.2 实验方法
6.2.3 分析方法
6.3 结果和讨论
6.3.1 初始pH值对枣红染料脱色效率的影响
6.3.2 枣红染料的COD去除率
6.3.3 其它染料在207nm辐射下的分解情况
6.3.4 枣红染料在207nm辐射下的分解机理
6.3.5 枣红染料的分解产物
6.4 本章小结
参考文献
第七章 圆柱型Xe_2~*准分子灯降解有毒气体CS_2的研究
7.1 引言
7.2 实验
7.2.1 试剂和仪器
7.2.2 实验方法
7.2.3 二硫化碳分析方法
7.3 结果和讨论
7.3.1 二硫化碳初始浓度对降解率的影响
7.3.2 二硫化碳停留时间(管道内风速)对降解率的影响
7.3.3 空气湿度对二硫化碳降解率的影响
7.3.4 二硫化碳在172nm辐射下的分解机理
7.4 本章小结
参考文献
第八章 结论
致谢
博士研究生期间发表的论文
发布时间: 2007-06-28
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