介质阻挡放电降解茜素红溶液的实验研究.pdf

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1、第25卷第1期广东石油化工学院学报v01．25No．12015年2月JoumalofGuangdongUniversityofPetrochemicalTechnologyFebruary2015介质阻挡放电降解茜素红溶液的实验研究王丽，李坚，王世琴，宁雨(1．广东石油化工学院化学工程学院，广东茂名525000；2．茂名市质量计量监督检测所，广东茂名525000)摘要：利用介质阻挡放电等离子体技术降解茜素红溶液，考察了放电电压、电极面积对降解率的影响和降解过程中茜素红溶液TOC、pH值的变化。结果表明，增加电压有利于降解的进行；延长降解时间，溶液p

2、H值先下降后趋于稳定；随着降解产物深度氧化的发生，溶液TOC呈现下降趋势；对降解产物进行气质联用分析表明，茜素红降解产物中存在醚、醇等小分子有机物；经过DBD处理20win后，溶液TOC质量浓度降为17×10～。关键词：介质阻挡放电；等离子体；茜素红；TOC中图分类号：X131．2文献标识码：A文章编号：2095—2562(2015)01—0014—04O引言染料废水中常含有多种多环芳烃物质，它们不仅色度深、含量高，而且具有较大的毒性和致癌性。随着纺织工业的发展，大量的染料废水被排放到环境中，日益威胁到人类的生存和发展。探索对其有效处理方法已成为当

3、今国内外学者研究的热门课题之一n]。染料废水中的多环芳烃具有分子结构稳定、可生化性差的特点，近年来，使用高级氧化技术处理染料废水吸引了越来越多学者的注意。高级氧化技术是在溶液降解过程中，充分利用自由基(如·OH等)的活性，达到彻底降解的目的。东华大学何俊等采用介质阻挡放电(DBD)等离子体一生化法技术联合降解活性艳红x一3B印染废水，对该物质的急性毒性及可生化性进行了机理研究，同时优化了两种技术的工艺条件。赵俊斌等j研究了DBD处理磺普罗胺的效能及机理，表明DBD降解碘普罗胺的反应为一级反应。本实验以茜素红溶液为模拟废水，采用介质阻挡放电等离子体技

4、术对其进行降解。1实验部分1．1实验药品及仪器茜素红，分析纯，天津市光复精细化工研究所；lO磷酸氢二钠，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；邻苯二甲酸氢钾，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；紫外可见分光光度计，Uv一5800PC型，上海元析仪器公司；pH计，E一201一C型，上海精密科学仪器有限公司；，IDc(总有机碳)测定仪，ASI—V型，岛津企业管理(中国)有限公司；气相色谱一质谱联用仪，GCMSl一低频交流电源；2一频率计；3—接地电极；4一待处理茜素红溶液；5-反应室；6一放电通道；—QP2010型，日本SHIMADZU公司；0—25kV连续7一高压

5、电级；8一冷却水；9__冷却室；l(卜示波器可调高频高压交流电源，大连理工大学静电与特种图1实验装置示意图*收稿日期：2014—12—16；修回日期：2015—01—05基金项目：国家级大学生创新创业训练项目(201411656002)；广东省大学生创新创业训练项目(1165613004，1165613011201411656025)；茂名市科技计划(20120265，201312，20140310)作者简介：王丽(1983一)，女，湖北洪湖人，博士，讲师，主要从事炼油化工一体化技术研究。第1期王丽等：介质阻挡放电降解茜素红溶液的实验研究15零钟琏

6、逝电源研究所定制，整套装置如图1所示，由电源、反应器及辅助设备等组成，其中放电反应器为绝缘容器，上下电极分别作为高压端和接地端。1．2实验方法模拟废水由去离子水与染料茜素红配制。溶液填充在反应器下方的反应室中。在频率为10kHz，茜素红溶液初始质量浓度为80ms／L，处理体积为20mL的条件下对模拟废水溶液进行DBD等离子体降解实验。通过紫外可见分光光度计测定处理后茜素红溶液的最大吸光度A姗，得出反应后溶液中未降解茜素红的浓度。2结果与讨论2．1输入电压对茜素红降解效果的影响由于高压电极对溶液上方气体放电所产生的活性粒子及由其碰撞形成的放电通道是促

7、使溶液降解的直接原因，而放电通道的形成受输入电压的影响，故需研究输入电压对溶液降解效果的影响。图2为输入电压对茜素红溶液降解率的影响。由图2可以看出，总体而言，输入电压的增加有利于降解的进行。如降解25min时，输入电压为15、料齄进16、17kV时降解率分别为44．88％、55．39％、60．95％。输入电压为15kV时，体系能量较低，此时放电空间气体击穿较慢，生成的活性粒子较少，不利于均匀的放电通道形成，因此溶液降解缓慢。输入电压为16kV时，放电均匀且稳定，放电空间充满了均匀的活性粒子氛，降解能够顺利地进行。输入电压为17kV时，能够产生剧烈

8、的放电，大量高能粒子形成并剧烈碰撞，放电通道密集且易发生合并，使得放电电流较大，且放电时间越长，能耗就越高且电极越易击穿，