DBD等离子体—活性炭联用降解碱性品红的实验研究

论文摘要

随着我国印染行业的快速发展,印染废水己经成为重点的水环境污染源之一,是水污染治理的重点和难点。开展对印染废水处理技术的研究正受到国内外有关专家的高度关注。由于活性炭具有巨大的比表面积和化学稳定性等优点,活性炭吸附法一度成为人们研究的焦点,但随着对这种技术的深入研究发现：活性炭吸附法只是将污染物从一相转移到另一相,本质上并没有彻底去除污染物,而且活性炭需要再生,目前其再生方法又存在许多不足,从而限制了该技术的广泛应用。DBD（Dielectric Barrier Discharge）等离子体技术作为一种新兴的高级氧化技术,虽然在难降解废水处理中表现出极大的优势,但是存在设备复杂、能耗高的等问题,成为其工业化应用的瓶颈。针对这两种技术存在的问题,本论文将DBD等离子体技术与活性炭吸附相结合,应用于印染废水的降解,一方面,利用活性炭的吸附性能将污染物截留,延长污染物与活性粒子的接触时间,可提高DBD等离子体的降解效率；另一方面,随着活性炭上污染物的降解,活性炭同步得到再生。本论文主要研究结果如下：（1）在相同放电电压、电源频率、初始浓度、pH值和循环流量的实验条件下,考查了活性炭吸附法、DBD等离子体处理法及DBD等离子体-活性炭联用三种处理方法对碱性品红的降解效果。结果表明：DBD等离子体-活性炭联用可大大提高碱性品红模拟印染废水的脱色率及COD去除率。（2）考查了反应装置的工艺参数（如放电电压、电源频率等）、活性炭添加量及循环流量等因素对DBD等离子体-活性炭联用降解碱性品红的影响。结果表明：在电源频率f=-8kHz和10kHz的条件下,碱性品红的脱色率较好；碱性品红溶液在酸性和中性条件下的降解效果要优于碱性条件；循环流量过大或过小均不利于碱性品红的降解；碱性品红的脱色率基本随着活性炭添加量的增加而升高；碱性品红溶液初始浓度越高,脱色率越差。（3）通过降解前后碱性品红的pH值、CODcr值及紫外光谱图的变化,可初步推断出碱性品红的降解机理,即在DBD等离子体产生的03、·OH等活性粒子作用下,碱性品红苯环结构首先发生羟基化,并进一步开环,然后再按照脂肪族有机物氧化途径逐步被氧化,最终矿化成CO2和H2O。（4）通过改变不同的实验条件,考查了DBD等离子体再生后活性炭吸附等温线及吸附动力学的变化。结果表明,DBD等离子体再生后活性炭对碱性品红的吸附等温线略低于新活性炭,但对于饱和活性炭,其吸附能力有很大的提高；当U-d=8kV-6mm时,再生后活性炭吸附速率最接近于新活性炭,当U-d=9kV-8mm时,活性炭再生效果最差；在电源频率f=8kHz和10kHz的条件下再生后活性炭的吸附速率均高于f=9kHz;再生后活性炭吸附速率随着活性炭添加量的增大而减小,说明活性炭量越少,再生效果越好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 印染废水的特征及危害
• 1.1.1 印染废水的特征
• 1.1.2 印染废水的危害
• 1.2 印染废水的常用处理方法
• 1.2.1 活性炭吸附法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.3 生物处理法
• 1.2.4 高级氧化法
• 1.3 放电等离子体技术废水处理的研究进展
• 1.3.1 放电等离子体水处理技术的基本原理
• 1.3.2 辉光放电法
• 1.3.3 高压脉冲放电法
• 1.3.4 滑动弧放电法
• 1.3.5 介质阻挡放电法
• 1.4 本文的研究思路和研究内容
• 1.4.1 本文的研究思路
• 1.4.2 本文的研究内容
• 第二章 实验方案的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与仪器
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验装置
• 2.3 实验步骤与分析方法
• 2.3.1 实验步骤
• 2.3.2 分析方法
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 活性炭吸附法
• 2.4.2 DBD等离子体处理法
• 2.4.3 DBD等离子体-活性炭联用处理法
• 2.5 本章小结
• 第三章 DBD等离子体-活性炭联用降解碱性品红的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与仪器
• 3.3 实验步骤与分析方法
• 3.3.1 实验步骤
• 3.3.2 分析方法
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.4.1 极板间距、放电电压的影响
• 3.4.2 电源频率的影响
• 3.4.3 循环流量的影响
• 3.4.4 活性炭量的影响
• 3.4.5 初始pH值的影响
• 3.4.6 初始浓度的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 碱性品红的降解过程及降解机理探讨
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与仪器
• 4.3 实验分析方法
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.4.1 碱性品红降解过程中pH值的变化
• cr的变化'>4.4.2 碱性品红降解过程中COD_cr的变化
• 4.4.3 碱性品红紫外-可见吸收光谱的变化
• 4.4.4 碱性品红的降解机理
• 4.5 本章小结
• 第五章 DBD等离子体再生含碱性品红活性炭的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料与仪器
• 5.3 实验步骤与分析方法
• 5.3.1 碱性品红在活性炭上的吸附动力学
• 5.3.2 碱性品红在活性炭上的吸附等温线
• 5.4 实验结果及分析
• 5.4.1 DBD等离子体再生后活性炭的吸附等温线
• 5.4.2 DBD等离子体再生活性炭吸附动力学研究
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果