低温等离子体处理甲基橙染料废水试验研究

发布时间：2017-08-22 03:23

  本文关键词：低温等离子体处理甲基橙染料废水试验研究

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【摘要】：本文分析了染料废水的特点、危害及处理技术现状,目前传统的处理方法对染料废水的治理尚未达到满意的效果。本文根据目前染料废水治理所存在的问题,以典型偶氮染料废水甲基橙溶液作为研究对象,自行研制了线筒式介质阻挡低温等离子体反应器用于处理染料废水,反应装置采用可调频高压电源,进行了低温等离子体对甲基橙溶液去除效果的研究,并对反应中间产物进行分析研究,初步探讨了甲基橙的降解途径。为实现低温等离子体法降解染料废水的广泛应用奠定了基础。通过试验发现介质阻挡放电低温等离子体可使甲基橙染料得到有效的去除,尤其脱色效果较为显著。本试验分别考察了反应器电气操作条件和溶液初始参数对甲基橙溶液去除效果的研究,包括放电电压、频率、电极形式、曝气量、溶液初始浓度、溶液初始pH以及添加物FeSO4对甲基橙降解性能的影响。结果表明,甲基橙的去除率随着电压、频率及曝气量的升高而升高。电压、频率越高,甲基橙在短时间内的去除率升高越快。但放电电压、频率的升高是有限的,并不是越高越好,反应器的外电极形式采用平行线电极优于网状电极,内电极采用圆线型优于星形线电极;甲基橙染料去除率随染料初始浓度的升高而降低,但是其绝对的去除量是随之增加的;另外,pH值越低越有利于提高甲基橙染料的去除率;单独地向甲基橙废水中添加FeSO4不能较大提高甲基橙的降解效率。本试验所得最佳参数为:在甲基橙溶液初始浓度为50mg/L,初始pH=2.95,曝气量为2.5m3/h条件下,放电电压为21kV,频率为275Hz,降解处理10min后,甲基橙的去除率可以达到90%以上。对甲基橙染料废水降解产物分析发现:染料溶液的CODcr值在脱色处理时间内,均呈先增大后降低的趋势;放电过程中通过离子色谱分析仪可检测到有SO42-、NO3-离子的生成并且随电压的升高,离子浓度越高,溶液pH值也随之不断下降。对中间产物进行了GC-MS分析结果表明:甲基橙发色基团-N=N-基本被破坏,结构复杂的大分子有机物降解为小分子酸、醇、酮类等,但并未使其彻底氧化分解。
【关键词】：低温等离子体 介质阻挡放电 染料废水 甲基橙 降解
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X788
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-29
• 1.1 选题背景及意义11
• 1.2 染料废水的来源及特点11-12
• 1.3 染料废水的危害12-13
• 1.4 染料废水处理技术现状与国内外研究进展13-19
• 1.4.1 染料废水处理标准13
• 1.4.2 染料废水处理技术的研究进展13-19
• 1.5 低温等离子体水处理技术19-26
• 1.5.1 低温等离子体技术及产生方法19-21
• 1.5.2 低温等离子体废水处理原理21-22
• 1.5.3 低温等离子体水处理技术的研究现状22-25
• 1.5.4 低温等离子体水处理技术应用实际中存在的问题25-26
• 1.6 研究目的、意义和主要内容26-29
• 1.6.1 研究目的和意义26
• 1.6.2 研究内容26-27
• 1.6.3 技术路线27-29
• 第2章 试验装置与分析方法29-39
• 2.1 引言29
• 2.2 试验材料与仪器29-30
• 2.2.1 试验材料29-30
• 2.2.2 试验仪器30
• 2.3 试验装置及方法30-33
• 2.3.1 试验装置30-33
• 2.3.2 试验方法33
• 2.4 分析测试方法33-38
• 2.4.1 甲基橙最大吸收波长的确定33
• 2.4.2 甲基橙标准曲线的绘制33-34
• 2.4.3 染料浓度的测定34-35
• 2.4.4 溶液中离子的测定35-36
• 2.4.5 COD的测定36
• 2.4.6 pH值的测定36
• 2.4.7 气相色谱-质谱(GC-MS)的测试36-37
• 2.4.8 放电电压、电流的检测37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第3章 低温等离子体降解染料废水的研究39-53
• 3.1 反应器电气参数对染料降解的单因素研究39-44
• 3.1.1 不同放电电压对染料去除效率的影响39-40
• 3.1.2 不同放电频率对染料去除效率的影响40-41
• 3.1.3 不同外电极形式对染料去除效率的影响41-42
• 3.1.4 不同内电极形式对染料去除效率的影响42-43
• 3.1.5 曝气量对染料去除效率的影响43-44
• 3.2 溶液初始参数对染料降解的单因素研究44-49
• 3.2.1 溶液初始浓度对染料去除效率的影响44-46
• 3.2.2 溶液初始pH对染料去除效率的影响46-47
• 3.2.3 FeSO4的添加对染料去除效率的影响47-49
• 3.3 正交优化实验与分析49-50
• 3.4 本章小结50-53
• 第4章 产物分析及研究53-61
• 4.1 放电过程中pH的变化53-54
• 4.2 放电过程中COD的变化54-55
• 4.3 甲基橙降解中间产物的测定55-59
• 4.3.1 离子的测定55-57
• 4.3.2 气相色谱-质谱联用(GC-MS)产物分析57-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 低温等离子体对染料脱色动力学分析61-64
• 5.1 引言61
• 5.2 动力学分析61-63
• 5.3 本章小结63-64
• 结论与展望64-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-74
• 作者简介74
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果74-75

【参考文献】

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本文编号：716772