【摘要】：大氣壓放電非熱等離子體可以在溶液中產(chǎn)生多種活性粒子(OH,H_2O_2,O,O_3等)和紫外輻射。因此,溶液中的大氣壓放電已被用于多種領(lǐng)域,如水的凈化、化學(xué)降解和滅菌。針對(duì)于此,本論文利用一種針-網(wǎng)結(jié)構(gòu)的放電裝置在水溶液中產(chǎn)生大量的活性粒子,并用于降解亞甲基藍(lán)染料。主要結(jié)果如下。利用針-網(wǎng)結(jié)構(gòu)的放電裝置,研究了水下運(yùn)行直流激勵(lì)的空氣等離子體噴槍。通過(guò)電學(xué)和光學(xué)測(cè)量,發(fā)現(xiàn)隨著電源電壓的增加放電呈現(xiàn)三種穩(wěn)定的模式,間歇性脈沖放電、周期性脈沖放電和連續(xù)放電。研究了脈沖放電的等離子體羽長(zhǎng)度和放電頻率隨電源電壓或空氣流量的變化關(guān)系。通過(guò)分析放電的伏安特性,發(fā)現(xiàn)連續(xù)模式的放電機(jī)制是正常輝光放電。通過(guò)放電的發(fā)射光譜,研究發(fā)現(xiàn)OH自由基和氧原子的譜線強(qiáng)度都隨著電源電壓或空氣流量的增加而增加。利用該等離子體噴槍,研究了水溶液中亞甲基藍(lán)染料的降解。通過(guò)分析亞甲基藍(lán)溶液的吸光度,發(fā)現(xiàn)隨著電源電壓、空氣流量或處理時(shí)間的增加,亞甲基藍(lán)染料的降解效率增加。與間歇性脈沖模式或周期性脈沖模式的降解效率相比,連續(xù)模式的降解效率更高(在處理21分鐘后達(dá)到98%)。利用化學(xué)方法證明了亞甲基藍(lán)降解的最終產(chǎn)物存在NO_3~-、SO_4~(2-)與Cl~-,并依此推斷了亞甲基藍(lán)降解的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
【圖文】：

第 1 章 引言隨著工業(yè)的快速發(fā)展，各種高穩(wěn)定性的化學(xué)污染物和有害物質(zhì)（苯酚、苯等有機(jī)污染物）被大量的產(chǎn)生，因此從廢水中去除化學(xué)污染物和有害物質(zhì)是環(huán)境研究中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題[1, 2]。最初采用氯化等化學(xué)方法進(jìn)行水消毒。然而，該方法的處理時(shí)間較長(zhǎng)，并且導(dǎo)致處理效率較低。此外這種方法產(chǎn)生一些有害成分，如N-亞硝基二甲基胺（NDMA）三氯甲烷（THMS）和鹵代乙酸（HAAs）[3]，會(huì)導(dǎo)致直腸癌，并增加流產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)以及出生缺陷。這些化學(xué)物質(zhì)也嚴(yán)重影響人眼和腦部健康[4]。所有這些因素降低了氯化過(guò)程的安全性。此外，傳統(tǒng)的物理技術(shù)（吸附、凝結(jié)、過(guò)濾）也能夠有效處理工業(yè)廢水，但形成的污泥需要后需處理[5,6]。因此研究人員研發(fā)了高級(jí)氧化技術(shù)（AOP）并以此來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)與物理技術(shù)[7,8]。在AOP中，化學(xué)、電學(xué)或輻射都可用于產(chǎn)生高反應(yīng)性氧化劑（羥基自由基-OH，臭氧-O3，原子氧-O，過(guò)氧化氫-H2O2等）[9-11]，并導(dǎo)致高穩(wěn)定性的化學(xué)染料降解成不穩(wěn)定的分子（最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和無(wú)機(jī)離子）。

劑那么受歡迎，因?yàn)橐坏┏粞醯膭┝坎皇芸刂疲蜁?huì)造成損害。而且臭氧氧化工藝成本遠(yuǎn)高于氯化工藝成本，這也成為臭氧氧化的主要缺點(diǎn)。過(guò)氧化氫和臭氧的也可以組合在一起用于廢水處理，它們有強(qiáng)烈氧化作用[16]。然而，這種組合需要特殊的存儲(chǔ)裝置，且隨著時(shí)間的推移氧化作用變差，這使得相比于其他現(xiàn)有的氧化劑它們也不太受歡迎。臭氧和紫外輻射的組合處理以及紫外輻射和過(guò)氧化氫的組合處理也都可產(chǎn)生OH自由基[17,18]，但水濁度影響OH自由基生成速率。通過(guò)超聲波在水中的空化作用可產(chǎn)生微氣泡，由于這些微氣泡的爆破，在其內(nèi)部產(chǎn)生活性粒子，這導(dǎo)致OH自由基的產(chǎn)生[19]。然而，由于其具有較低的能量效率并且因?yàn)樗褂脮r(shí)需要補(bǔ)充氧化劑如UV，臭氧或氫，，所以該方法也被證明是效率低的[20]。此外還可以通過(guò)用能量為幾MeV的高能量電子束直接撞擊有機(jī)污染物的分子加以降解[21]，但電子在水中運(yùn)動(dòng)的范圍限制了可以處理的水層厚度。微孔濾膜也可用于廢水處理[22]，但是濾膜需要連續(xù)清潔和更換，這降低了其使用的需求。由氣體放電產(chǎn)生的低溫等離子體具有克服以上缺陷的能力。這使得該等離子體技術(shù)對(duì)廢水處理成為等離子體研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[23-29]。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O53

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 武海霞;方志;徐炎華;;Degradation of Aniline Wastewater Using Dielectric Barrier Discharges at Atmospheric Pressure[J];Plasma Science and Technology;2015年03期

本文編號(hào)：2597282