双向窄脉冲放电染料废水脱色技术研究

论文题目: 双向窄脉冲放电染料废水脱色技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 环境工程

作者: 张若兵

导师: 吴彦

关键词: 双极性脉冲,脉冲放电,气液混合体,气液固混合体,等离子体,印染废水

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 液中放电等离子体水处理技术是一种新兴的水处理高级氧化技术。它是在水处理反应器内放电产生低温等离子体,等离子体通道中的高能电子、活性物种(如自由基、活性分子等)等与溶液中的有机污染物质作用,使有机污染物质发生降解反应,乃至完全矿化。该技术因其处理效率高,无选择性、不产生二次污染等呈现出良好的应用前景,近来已成为该领域的研究热点。本文提出利用双向窄脉冲引发的气液混合体及气液固三相混合体中放电的方法处理染料废水,设计了放电处理系统,并对相应系统的放电特性进行了诊断。文中以靛蓝二磺酸钠(IDS)和苋菜红(AR27)为模拟污染物质,对放电水处理系统的性能进行了实验研究,并以大肠杆菌为目标菌种,对三相放电水处理反应器的杀菌性能进行了考察。本文的主要内容和取得的研究成果及结论如下: 1.对双向窄脉冲电源与气液两相和气液固三相放电反应器的匹配进行了研究,实验发现当脉冲电容(Cp)和放电反应器负载电容(C_R)满足Cp=(3～10)C_R时,放电反应器和双向窄脉冲电源之间形成良好的匹配关系。 2.分别利用电气和光谱、电气手段对双向窄脉冲电源引发的气液两相和气液固三相放电反应器的放电特性进行了诊断。实验考察了峰值电压、气体流量、溶液电导率等单因素对于放电特性的影响。结果表明:对于一定的放电反应系统,随着供电电压的增加,气液混合体和气液固三相混合体的放电增强;相同的供电电压下,溶液的初始电导率增加,系统的放电作用降低;其它条件相同时,气体的流量由0增加到0.75m~3/h时,气液混合体的放电作用迅速增强,气体流量进一步增加,放电作用增强变缓;脉冲重复频率增加,放电作用增强。 3.对双向窄脉冲电源引发的气液混合体反应器中放电脱除靛蓝二磺酸钠(IDS)水溶液的色度进行了实验研究。重点考察了反应器的结构尺寸、电源的特性和溶液特性对于废水脱色效果的影响。结果表明:较小的电极间距有利于脱色反应的进行;提高放电反应器上的外加电压和电源的频率,能够有效地提高气液两相放电反应器中溶液色度的去除效果;溶液的初始浓度和电导率较高对于放电脱色反应不利。 4.研究了不同介电特性的固体填料对气液固三相放电水处理反应器的放电特性以及反应器中的主要化学活性物种生成的影响。结果表明:气液混合体放电反应器中填充固体填料后,反应器中的放电作用增强,同时反应器放电过程中产生的气相臭氧及液相臭氧、双氧水的浓度增加。填充导体填料时,反应器中的放电及等离子体相关化学过程相对较弱,填充普通玻璃球时反应器中的化学过程的增强作用最明显,而多孔惰陶瓷球的影响居中。 5.对双向窄脉冲电源引发的气液固三相混合体中放电脱除溶液中偶氮染料觅菜红(AR27)的效果进行了实验研究。实验考察了电源的特性和溶液特性对芜菜红溶液脱色效果的影响,并详细考察了各因素对三相混合体放电反应器中AR27脱色速率常数的影响。结果表明:较小的电极间距、较高的供电电压和频率有利于脱色反应的进行;而溶液初始浓度和电导率较高时对觅菜红的放电脱色不利,碱性溶液条件下有利于AR27的脱色。反应器中AR27的脱色反应为一级反应,处理过程中溶液的TOC不断下降。 6.根据研究结果,对放电过程中各物理化学效应对染料废水脱色的作用进行了分析。实验发现电解作用和单独曝气对放电脱色反应的贡献不大,而放电过程中生成的活性物种如臭氧、HZOZ、OH·是引起放电过程中染料脱色反应的主体。 7.对双向窄脉冲电源引发的气液固三相混合体中的放电杀菌效果进行了实验研究。实验发现放电巧分钟,反应器中的杀菌效果保持在90%以上。反应器中的功率密度越大,杀菌效果越好,气体流量增加,放电杀菌效果增强,而溶液的初始电导率和pH对放电杀菌的影响不大。关键词:双极性脉冲,脉冲放电,气液混合体,气液固混合体,等离子体,印染废水

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1．1 引言

1．2 放电低温等离子体水处理技术的发展概况

1．3 放电低温等离子体水处理技术的特点

1．4 放电低温等离子体水处理技术分类

1．5 放电低温等离子体水处理技术现状

1．5．1 电源形式

1．5．2 水处理用放电反应器研究

1．5．3 放电形式

1．5．4 国内外最新研究进展

1．6 论文的选题依据和主要工作

本章参考文献

第二章高压放电低温等离子体水处理技术原理

2．1 引言

2．2 水中放电低温等离子体的产生

2．2．1 水中放电击穿机理

2．2．2 水击穿的主要影响因素

2．2．3 水击穿过程的数学模型

2．2．4 放电等离子体的产生方式

2．3 水中放电过程中活性物种的产生及其性质

2．3．1 放电过程中活性物种的生成

2．3．2 放电生成的活性物种的特性及其诱发的有机物质氧化途经

2．4 水中放电低温等离子体诱发污染物质降解的高级氧化过程

2．4．1 由活性物种诱发的有机污染物质的降解

2．4．2 紫外线光解

2．4．3 冲击波的作用

本章参考文献

第三章气液两相放电水处理反应器的放电特性诊断及水处理性能研究

3．1 气液两相放电反应器

3．2 气液两相放电反应器与双向窄脉冲电源的匹配

3．2．1 双向窄脉冲电源

3．2．2 放电反应器与双向窄脉冲电源的匹配

3．3 气液两相双向窄脉冲放电特性诊断

3．3．1 气液两相放电水处理反应器的电气特性诊断

3．3．2 气液两相放电特性的光谱诊断

3．4 气液两相双向窄脉冲放电IDS废水脱色性能研究

3．4．1 气体流量对IDS脱色效果的影响

3．4．2 电极间距对IDS脱色效果的影响

3．4．3 电源特性对IDS脱色效果的影响

3．4．4 溶液特性对IDS脱色效果的影响

本章参考文献

第四章气液固三相放电水处理反应器及其性能的研究

4．1 引言

4．2 固体填料对等离子体反应器的影响分析

4．2．1 固体球颗粒对于电场分布的影响模拟

4．2．2 双电层极化

4．2．3 放电反应器负载特性的变化

4．2．4 填料床层对放电反应器中传质过程的改善

4．3 气液固三相放电水处理反应器

4．4 填料的介电特性对放电反应器性能的影响

4．4．1 填料对气液固三相放电反应器放电特性的影响

4．4．2 填料对反应器中化学物种产生的影响

4．4．3 填料对放电反应器水处理性能的影响

4．4．4 填料对于放电反应器中物理化学行为增强的机理分析

4．5 填料的选择原则

本章参考文献

第五章气液固三相放电反应器中染料废水脱色研究

5．1 引言

5．2 实验材料和实验方法

5．2．1 材料和试剂

5．2．2 测试仪器

5．2．3 样品配制及其参数确定

5．2．4 固体填料筛选和清洗

5．2．5 分析方法

5．2．6 实验步骤脱色率计算方法

5．3 结果及其讨论

5．3．1 AR27的动态扫描光谱

5．3．2 电压对AR27脱色的影响

5．3．3 气体流量对AR27脱色的影响

5．3．4 脉冲重复频率对AR27脱色的影响

5．3．5 电导率对AR27脱色的影响

5．3．6 溶液pH对AR27脱色的影响

5．3．7 初始浓度对AR27脱色的影响

5．3．8 三相放电等离子体水处理反应器中AR27的脱色动力学

5．3．9 溶液COD的变化

5．3．10 溶液TOC的变化

本章参考文献

第六章放电等离子体水处理反应器降解染料过程机理分析

6．1 引言

6．2 等离子体反应器中各过程对于染料降解的作用

6．2．1 电解作用

6．2．2 曝气的作用

6．2．3 活性物种的作用

6．2．4 紫外光和冲击波的作用

本章参考文献

第七章气液固三相放电水处理反应器杀菌研究

7．1 引言

7．2 高压脉冲放电杀菌技术

7．2．1 高压脉冲放电杀菌的机理

7．2．2 高压脉冲放电杀菌的影响因素

7．3 气液固三相双向窄脉冲放电灭菌效果研究

7．3．1 实验材料和准备

7．3．2 实验方法

7．3．3 结果及讨论

本章参考文献

第八章总结与展望

8．1 论文的主要研究成果及结论

8．2 前景展望

创新点摘要

攻读博士学位期间发表的学术论文和主要科研成果

致谢

大连理工大学学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-07-04

参考文献

[1].高压脉冲放电废水处理工艺及过程强化[D]. 朱欣妍.北京化工大学2017
[2].液相脉冲放电等离子体制氢特性及其机理研究[D]. 信延彬.大连海事大学2018
[3].脉冲放电烟气脱硫反应器研究及设计[D]. 董冰岩.大连理工大学2005
[4].脉冲放电等离子体杀菌灭藻及其藻毒素去除的研究[D]. 王翠华.大连理工大学2008
[5].脉冲放电烟气脱硫、除尘及产物收集相结合的研究[D]. 姜雨泽.大连理工大学2000
[6].非平衡等离子体与多孔炭材料降解染料废水的协同效应[D]. 张延宗.中国石油大学2008
[7].等离子体臭氧产生的实验与理论研究[D]. 魏林生.浙江大学2008

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