滑動弧放電等離子體催化降解有機(jī)污染物的研究.pdf

1、低溫等離子體放電協(xié)同催化劑結(jié)合的等離子體催化技術(shù)是一種新興的水處理高級氧化技術(shù)。盡管等離子體(如高壓脈沖放電)催化協(xié)同污染物治理技術(shù)在氣體凈化領(lǐng)域已有廣泛的研究，但氣液兩相滑動弧放電等離子體結(jié)合催化劑在廢水處理領(lǐng)域的研究甚少。本實(shí)驗(yàn)以酸性橙Ⅱ溶液為模擬有機(jī)污染物，在氣液兩相滑動弧放電等離子體反應(yīng)器中引入鐵系催化劑和光催化劑，分別組成等離子體-芬頓反應(yīng)和等離子體-光催化兩類工藝進(jìn)行研究，經(jīng)證明零價(jià)鐵和自制的負(fù)載型TiO2/γ-Al2O3催

2、化劑可有效提高有機(jī)物的降解率。具體研究結(jié)論如下：
　　 1.Fe2+和草酸鐵絡(luò)合物對滑動弧放電等離子體降解有機(jī)物的有一定的催化效果，但并不適合在等離子體反應(yīng)器中作催化劑，F(xiàn)e3+基本沒有催化作用。零價(jià)鐵與滑動弧等離子體組成的降解體系效果顯著，目標(biāo)物酸性橙Ⅱ的降解符合一級反應(yīng)動力學(xué)。當(dāng)Fe0的投加量為10.4g/L時(shí)其一級反應(yīng)速率常數(shù)比在空白體系中提高了28.1％，COD去除率提高了17.5％；零價(jià)鐵的最佳投加量范圍為7-10g/

3、L，并適合進(jìn)行高濃度有機(jī)廢水的處理，而且重復(fù)使用性能良好；酸性橙Ⅱ降解的UV-Vis圖譜顯示，等離子體與零價(jià)鐵組成的降解體系可有效破壞其發(fā)色團(tuán)偶氮鍵，但某種結(jié)構(gòu)的積累現(xiàn)象又證明有三價(jià)鐵絡(luò)合物的產(chǎn)生。
　　 2.選用活性氧化鋁球做載體，采用溶膠凝膠浸漬法制備了TiO2/γ-Al2O3型催化劑。通過對其制備工藝的考察，得出熱處理溫度為500℃，負(fù)載次數(shù)為4次時(shí)其催化活性最好，并證明重復(fù)使用性良好；通過催化劑的TiO2負(fù)載量和XRD分

4、析可得，最佳制備工藝下催化劑的TiO2負(fù)載量為1.49％，其表面晶型主要以銳鈦礦為主。經(jīng)與TiO2納米粉末比較可得，TiO2/γ-Al2O3催化劑能克服懸浮催化體系對滑動弧等離子體放電的抑制等缺點(diǎn)，并呈現(xiàn)出更好的催化效果：在可投加催化劑量范圍內(nèi)，TiO2/γ-Al2O3催化劑的投加量越多，其催化效果越好，當(dāng)催化劑量為10.0g/L時(shí)，反應(yīng)40min時(shí)其最終脫色率可達(dá)89.0％，COD去除率達(dá)43.6％，并對酸性橙Ⅱ的降解符合一級反應(yīng)動力