納米催化介質阻擋放電對X-BR染料廢水的降解機理研究.pdf

1、隨著工業(yè)的高速發(fā)展，有機廢水污染已成為嚴重的環(huán)境問題，而染料廢水是典型的難降解有機污染物最主要的來源之一。低溫等離子體技術中的介質阻擋放電技術逐漸引起人們的重視而成為處理染料廢水非常有前途的一種技術。但是，介質阻擋放電存在著處理時間長，活性物質沒被充分利用和能量利用率低等缺點。基于上述問題，通過充分利用介質阻擋放電激發(fā)的物理與化學效應來提高污染物的去除效率和電源的能量利用率。本文研究了在介質阻擋放電體系中引入不同的催化劑來達到上述的目的

2、。
　　本文采用模擬染料廢水X-BR為研究對象，利用介質阻擋放電技術耦合催化技術共同降解X-BR染料，投加納米TiO2和nZVI作為催化劑，獲得催化劑的最佳投加條件，分析反應動力學等，并且將納米TiO2和Fenton催化體系合為一體，考察其共同作用對介質阻擋放電降解染料廢水的催化效果及影響，將幾種催化體系進行比較，為工業(yè)應用打下良好的基礎，主要結論如下:
　　(1)nZVI單獨吸附活性艷藍染料時，隨著其投加量的增加，去除率也

3、隨之增加，整個反應經過2小時達到吸附平衡;在nZVI催化介質阻擋放電體系中，電壓為65V，電流為0.92A，反應時間為10min，nZVI的最佳投加量為0.5g/L，反應符合一級反應動力學;比較nZVI和Fe2+催化介質阻擋放電對染料X-BR的去除效果，可以看出，nZVI比Fe2+的效果要好;
　　(2)在投加0.5g/L的nZVI后，投加H2O2后，低濃度的H2O2對nZVI的催化有促進作用，高濃度有抑制作用;EDTA的添加對n

4、ZVI催化X-BR的降解有微弱的促進作用，但是促進作用不明顯;SO42-和Mn2+均在反應初期對X-BR的降解有促進作用，在反應后期有抑制作用，濃度越高抑制作用越明顯;nZVI重復利用率低，使用過程中容易結塊，反應效果不穩(wěn)定，不利于重復使用;
　　(3)TiO2單獨吸附活性艷藍染料時，隨著其投加量的增加，去除率也隨之增加，整個反應20分鐘達到吸附平衡;在TiO2催化介質阻擋放電體系中，電壓為65V，電流為0.92A，反應時間為10

5、min，TiO2的最佳投加量為0.6g/L，反應符合一級反應動力學;添加催化劑后，TOC的去除率為20％;
　　(4)在不同放電功率和不同濃度TiO2投加量的條件下，隨著電壓的增大，TiO2的催化效果也隨之增強;在投加0.6g/L的nZVI后，K2S2O8的添加對TiO2催化X-BR的降解具有促進作用，最佳投加量為5mmol/L;CO32-、Cl-、SO42-、NO3-四種陰離子均對TiO2的催化效果具有抑制作用-;TiO2可重復

6、利用性能好;
　　(5)在反應過程中投加Fe2+后，形成類Fenton體系和TiO2協同催化介質阻擋放電體系，投加適當濃度的Fe2+時，促進反應的進行;在反應過程中投加Fe3+后，與投加Fe2+的效果相同;投加金屬離子Fe2+、Fe3+、Cu2+和Mn2+后，Fe2+、Fe3+對反應起到促進作用，Cu2+和Mn2+對反應起到抑制作用，其作用的大小順序為Fe3+＞Fe2+＞Mn2+＞Cu2+，Mn2+、Cu2+均不適合成為類Fent

7、on-TiO2混合體系的添加離子;
　　(6)通過比較，得出四種催化體系的催化效果順序為:DBD+TiO2+Fe3+＞DBD+TiO2+Fe2+＞DBD+TiO2＞DBD+nZVI;從UV-vis和反應過程中SO42-、NO3-、Cl-三種離子的變化過程可以看出，X-BR在降解過程中蒽醌發(fā)色基團首先斷裂，吸收峰基本消失，繼而苯環(huán)、萘環(huán)、三嗪結構受到攻擊破壞，但是破壞效果不明顯;四種催化體系催化效果越好，特征峰降低的越明顯，反應過程