介质阻挡放电/水吸收降解有机污染物的研究

论文摘要

挥发性有机化合物(VOCs)的污染问题日益受到关注和重视。已有许多技术被开发用于控制VOCs,其中之一为介质阻挡放电(DBD)技术降解VOCs。该技术可以在常温常压下,非常短的时间内,对污染物进行有效降解。为了进一步提高DBD降解VOCs的效率及能量利用效率,减少降解后有害副产物的排放,依据DBD和溶液吸收处理气态污染物的原理,本研究以反应器电极结构作为切入点,设计研究DBD氧化/水吸收法一体化反应器,应用水溶液吸收DBD氧化后的副产物,同时水溶液能够冷却DBD放电电极,提高放电系统稳定性,实现高效处理VOCs的目的:另外,以被处理废液代替水,在放电能耗不增加的基础上,实现废水的同时处理,提高放电能量利用效率。本文以苯系物和染料废水作为模拟污染物,研究污染物降解效果及其相关影响因素,并通过考察放电产生的臭氧浓度分析污染物降解的机理。本研究结果如下:(1)DBD/水吸收反应器比单独DBD反应器降解VOCs效果好,在放电电压为15.9kV,气体流量为0.2m~3/h,甲苯的初始浓度为114ppm时,DBD/水吸收反应器对甲苯的降解率为81.5%,比单独DBD反应器提高了13.3%;甲苯降解率随放电电压的升高、气体流量的减小和甲苯初始浓度降低而升高。(2)DBD/水吸收反应器可以对两种混合VOCs同时进行处理,在对甲苯的初始浓度为114ppm,苯的初始浓度为118ppm,气体流量为0.18m~3/h的混合VOCs进行处理时,甲苯的降解率比单独处理时没有明显变化,苯的降解率比单独处理时明显下降,在放电电压为15.9kV时苯的降解率由单独处理时的65.5%下降到58.4%,下降了7.1%。(3)DBD/水吸收反应器可以对两种状态的污染物同时进行降解,在对甲苯和染料废水同时进行降解时,在放电能耗和甲苯降解效率不变的条件下,可以实现对染料废水的同步降解。在放电电压为15.9kV,气体流量为0.18m~3/h,甲苯的初始浓度为114ppm情况下,对甲苯和体积750mL,浓度50mg/L的活性艳蓝废水进行同时处理,甲苯的降解率为88.6%,活性艳蓝在处理时间为60min时的脱色效率可达95.4%,每小时增加处理水中污染物的量是35.8mg。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 挥发性有机化合物（VOCs）的概述及控制技术
• 1.1 VOCs的概述
• 1.1.1 VOCs的定义和分类
• 1.1.2 VOCs的来源及危害
• 1.1.3 VOCs的控制对策
• 1.2 VOCs的控制技术
• 1.2.1 燃烧法
• 1.2.2 吸附法
• 1.2.3 吸收法
• 1.2.4 冷凝法
• 1.2.5 生物净化法
• 1.2.6 膜分离法
• 1.2.7 VOCs处理方法比较
• 1.3 非平衡等离子体技术
• 1.3.1 等离子体的概念和分类
• 1.3.2 非平衡等离子体降解污染物的原理
• 1.3.3 非平衡等离子体降解污染物的应用
• 1.4 课题的意义及研究内容
• 1.4.1 课题的意义
• 1.4.2 研究的主要内容
• 2 实验系统与分析方法
• 2.1 实验装置与试剂
• 2.1.1 实验装置流程
• 2.1.2 实验试剂及药品
• 2.1.3 实验设备和仪器
• 2.2 实验所用VOCs的选择
• 2.2.1 甲苯的性质以及危害
• 2.2.2 苯的性质以及危害
• 2.3 VOCs配气系统
• 2.3.1 VOCs的检测系统
• 2.3.2 VOCs浓度的标定
• 2.3.3 VOCs降解率的计算
• 2.4 DBD/水吸收反应器
• 2.5 高压供电系统
• 2.5.1 高压电源
• 2.5.2 电压、电流的测定
• 2.5.3 功率的测定
• 3 DBD/水吸收反应器处理VOCs的研究
• 3.1 反应器结构对甲苯降解率的影响
• 3.1.1 反应器有无水吸收时甲苯的降解效果
• 3.1.2 高压电极尺寸对甲苯降解率的影响
• 3.1.3 有无铁网电极对甲苯降解率的影响
• 3.2 气体参数对甲苯降解率的影响
• 3.2.1 初始浓度对甲苯降解率的影响
• 3.2.2 气体流量对甲苯降解率的影响
• 3.3 溶液参数对甲苯降解率的影响
• 3.3.1 溶液pH对甲苯降解率的影响
• 3.3.2 溶液电导率对甲苯降解率的影响
• 3.4 反应器中投放不同添加剂甲苯降解率的影响
• 2对甲苯降解率的影响'>3.4.1 反应器中添加TiO₂对甲苯降解率的影响
• 3.4.2 反应器中添加活性炭对甲苯降解率的影响
• 3.5 同时处理两种混合VOCs
• 3.6 本章小结
• 4 DBD/水吸收反应器同时处理废气和废液的研究
• 4.1 甲苯和染料废水单独降解和同时降解的比较
• 4.2 甲苯和染料废水同时降解的影响因素
• 4.2.1 处理时间对降解率的影响
• 4.2.2 气体流量对降解率的影响
• 4.2.3 初始浓度对降解率的影响
• 4.2.4 溶液pH对降解率的影响
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 本文展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢