新北地埋式生活污水處理設(shè)備安裝調(diào)試

在100至1000μS/cm的范圍內(nèi)調(diào)整，觀察通過隔膜放電的染料脫色。比較所選鈉電解質(zhì)中染料濃度下降的結(jié)果。發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)類型對染料分解有明顯的影響。降解過程在NaBr和NaCl溶液中是的，而磷酸氫鹽溶液中染料濃度降低的降低幾乎可以忽略不計(jì)。因此得到

子體降解染料廢水的過程中，研究了溶液中黃鐵礦(130、715和1300mg/L)的存在對染料的降解情況，并以沒有添加黃鐵礦的等離子體降解為對照。在pH值為3.5時(shí)，使用1300mg/L黃鐵礦的染料處理速度比沒有黃鐵礦時(shí)快約15倍，這明顯證明了在黃鐵礦存在下染料處理的改進(jìn)。猜測其可能原因是發(fā)生了類芬頓反應(yīng)。

　　等離子體可以產(chǎn)生紫外線輻射。但根據(jù)研究表明，在300nm波長的輻射下，有機(jī)污染物的自我光解作用很小，對于光催化劑TiO2，在波長短于400nm的光下，可以產(chǎn)生顯著的催化作用，使得有機(jī)物降解。因此，放電等離子體與光催化相結(jié)合可以是提高溶液中有機(jī)物分解速率的有效途徑，同時(shí)兼顧兩者的優(yōu)點(diǎn)，還可以降低系統(tǒng)的能耗。

　　在利用滑動(dòng)弧類型的非熱等離子體與偶聯(lián)處理甲基紅染料廢水的過程中，發(fā)現(xiàn)的TiO2用量約為4mg/L。低于4mg/L時(shí)，脫色率隨TiO2添加量的增加而增加。這是因?yàn)樵谧贤夤猱a(chǎn)生額外的·OH，使得羥基自由基數(shù)量增加，所以羥基自由基和甲基紅分子之間反應(yīng)的概率增加。因此，染料將更快速和有效地降解，脫色率隨著氧化鈦的濃度而增加。高于4mg/L時(shí)，脫色率隨添加量的增加而下降。這是因?yàn)樵跐舛容^高的情況下，顆粒的聚集減少了溶液和催化劑之間的接觸表面，減少了表面上的活性位點(diǎn)的數(shù)量，并導(dǎo)致難以滲透的光，導(dǎo)致羥基自由基的產(chǎn)生量降低，因此脫色率降低。

　　2.10 吸附劑

　　等離子體改性技術(shù)可以在碳材料表面和負(fù)載官能團(tuán)上產(chǎn)生更多的活化點(diǎn)，從而在顯著提高水和氣體中污染物吸附能力的同時(shí)，保持了材料的固有特性，具有實(shí)用性。而且，該技術(shù)具有能耗低，污染小，操作簡便和管理方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，研究等離子體處理染料廢水中吸附劑的聯(lián)用有重要意義。

　　用改性活性炭纖維輔助的脈沖放電非熱等離子體技術(shù)降解有機(jī)染料的過程中，ACF表面活化H2O2以產(chǎn)生羥基自由基。被認(rèn)為是一種電子轉(zhuǎn)移催化劑。當(dāng)與水溶液中的O3相互作用時(shí)，摻入的金屬中心，石墨烯層(基面電子)和ACF的堿性表面基團(tuán)的電子可加速臭氧分解，導(dǎo)致形成羥基自由基。因此在用改性活性炭纖維輔助的脈沖放電非熱等離子體技術(shù)降解有機(jī)染料的聯(lián)合工藝中，降解效率顯著提高，且ACF再生。這是因?yàn)锳CF樣品提供了高表面積，其中有機(jī)化合物和氧化分子(O3和H2O2)可以通過物理或化學(xué)作用吸附。然后生成更多的OH，并將積累的有機(jī)物分解成中間產(chǎn)物，最后成為無害的產(chǎn)物，如H2O、CO2、NO3、SO42–。因此，ACF樣品可以及時(shí)再生。

　　2.11 填充物

　　固體填充物的增加有助于傳質(zhì)面積的增加，因此研究填充物顯得尤為重要。在利用固體填充-水-空氣三相的等離子體反應(yīng)器降解靛藍(lán)廢水的過程中，研究了相的變化對降解的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著相的增加，廢水的去除效率逐漸增加。固體填充物分別為電介質(zhì)珠和玻璃珠。然而，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，不同的電介質(zhì)材料在放電過程中表現(xiàn)出不同的化學(xué)增強(qiáng)能力;電介質(zhì)玻璃珠比陶瓷球具有更強(qiáng)的增強(qiáng)性能。當(dāng)存在電場時(shí)，固體填料提供了局部區(qū)域內(nèi)的集中電場。同時(shí)，當(dāng)球體被包裝在一起時(shí)，接觸點(diǎn)處的電場可以被顯著局部地增強(qiáng)。對于氣相來說，氣泡只能通過接觸的固體填料之間的空間而上升向上。一旦接觸點(diǎn)周圍的局部電場超過了空氣的介電強(qiáng)度，首先通常在氣泡中發(fā)生放電，從而導(dǎo)致隨后的水分解。另外，與在放電電極附近的氣泡中主要發(fā)生大部分放電的水氣混合反應(yīng)器不同，三相等離子體反應(yīng)器中的放電在空間上空間分布在反應(yīng)器的間隙中，這有利于在水中排放。因此，固體球填充到反應(yīng)器中會降低系統(tǒng)的擊穿電壓并改變放電的分布。反應(yīng)器中固體填料的存在也促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。一旦放電發(fā)生，產(chǎn)生的活性物質(zhì)直接與存在于等離子體通道中或瞬態(tài)等離子體層中的污染物反應(yīng)，而沒有漫長的擴(kuò)散或遷移路徑。此外，固體球體的存在有助于改善伴隨著等離子體通道傳播的二次過程的綜合利用，例如強(qiáng)烈的紫外線照射，沖擊波等。在有限的體積中同時(shí)存在大量的活性物質(zhì)和污染物的空間可以大大增加它們之間的碰撞可能性，

利用介質(zhì)阻擋放電降解染料分子AR88，O3作為第一步通過親電取代直接攻擊染料特征顏色的N=N不飽和雙鍵;第二步是由第一步產(chǎn)生的中間產(chǎn)物(P1和P2)的氧化。最終的氧化產(chǎn)物可能包括一些小分子有機(jī)化合物和無機(jī)化合物，如二氧化碳、HCO3-、CO32-、NO32-、SO42-等。另一方面，·OH自由基與AR88分子的反應(yīng)可能包括形成·OH加合物作為第一步，隨后從中間產(chǎn)物中除去水分子。形成的不穩(wěn)定產(chǎn)物將通過各種氧化途徑進(jìn)一步降解為更小的分子。由于存在各種反應(yīng)位點(diǎn)，OH·自由基可以引起許多其他反應(yīng)，例如從萘環(huán)直接奪取氫。因此，中間體和最終產(chǎn)品的形成可能是復(fù)雜的。

　　利用滑動(dòng)弧降解AO7的過程中，可能的降解機(jī)理如圖2所示。通過N-N裂解，AO7首先被分解為磺胺苯胺和1-氨基-2-萘酚?；前坊械幕撬峄鶊F(tuán)是熱穩(wěn)定的并且高度溶于水，而1-氨基-2-萘酚在有氧條件下是敏感的。之后，1-氨基-2-萘酚被進(jìn)一步氧化

并最終增加化學(xué)反應(yīng)速率。同時(shí)，固體填料的存在阻礙了上升氣泡的自由通過，完善了反應(yīng)器內(nèi)空氣的分布，并穩(wěn)定了水-空氣混合物的流動(dòng)模式。

　　2.12 添加劑

　　新北地埋式生活污水處理設(shè)備安裝調(diào)試為了驗(yàn)證使用少量有機(jī)酸添加劑提高AO7脫色效率的可行性，研究了乳酸，醋酸和壬酸對AO7脫色效果的影響，在沒有添加有機(jī)酸的情況下，放電等離子體處理4min內(nèi)獲得約69.0%的AO7脫色效率，在相同的處理時(shí)間內(nèi)分別加入2×10-5mol/L乙酸，乳酸和壬酸改善至82.8%、83.5%和88.6%。另外，AO7脫色效率隨著有機(jī)酸濃度的增加而增加。添加壬酸，對AO7脫色效率的增強(qiáng)效果，其次是乳酸添加下降，對于醋酸添加但有機(jī)酸添加的增強(qiáng)效果不太明顯，這可能是由于AO7大部分在后期變色，AO7降解中間體也可能與AO7競爭活性物質(zhì)有關(guān)。

　　各種有機(jī)酸添加對染料廢水脫色率的增強(qiáng)主要是因?yàn)樗啾砻鎻埩Φ淖兓?。如果水相表面張力降低，則相鄰氣泡之間的壓差將降低，這會導(dǎo)致氣泡聚結(jié)率降低以及小氣泡的穩(wěn)定性增加。此外，當(dāng)泡沫表面被一些有機(jī)酸覆蓋時(shí)，泡沫的彈性會增加，其對氣流脈沖的抵抗力會增強(qiáng)，從而導(dǎo)致氣泡恢復(fù)并保持其形狀。因此，加入少量有機(jī)酸會減少小氣泡的合并和蒸發(fā)，并使小氣泡的數(shù)量、氣體-液體界面的接觸面積和水溶液中的氣泡的滯留時(shí)間增加。

　　在研究有機(jī)酸濃度對水溶液表面張力影響的過程中，發(fā)現(xiàn)隨著有機(jī)酸濃度的增加，水溶液表面張力降低。添加無酸的水溶液的表面張力為7.14N/m2;加入0.5×10-5mol/L的壬酸后，水溶液的表面張力降至6.82N/m2，隨著添加的壬酸濃度升至2×10-5mol/L，溶液表面張力進(jìn)一步下降至6.11N/m2。在相同的有機(jī)酸濃度下，分別加入1×10-5mol/L壬酸，乳酸和乙酸的相應(yīng)水相表面張力分別為6.51、6.72和6.78N/m2，壬酸相對應(yīng)的水相表面張力。

　　為染料溶液中含有大量的硫酸根離子，因此硫酸根離子的存在會顯著影響溶液的褪色降解。硫酸根離子與羥基自由基反應(yīng)會生成過氧硫酸根自由基，它的氧化還原電位為E0=2.6V，而羥基自由基的氧化還原電位為E0=2.8V。·SO4-和·OH與有機(jī)化合物主要通過取氫，加氫和電子轉(zhuǎn)移三種機(jī)理發(fā)生反應(yīng)?！O4–更有可能參與電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，而·OH可能參與取氫反應(yīng)或加成反應(yīng)。由于·OH自身氧化還原電位高且無選擇性，可能比·SO4–更具優(yōu)勢，但由于染料分子中硫酸根離子的大量存在，·SO4–的降解能力不容小覷。

了兩個(gè)主要的結(jié)論：直流隔膜放電過程中在特定的電導(dǎo)率(NaCl和NaBr電解液約為600μS/cm)下達(dá)到效率。但是，溶液電導(dǎo)率的進(jìn)一步增加導(dǎo)致染料去除效率的降低。因此，在等離子體降解染料分子的過程需要對電導(dǎo)率值進(jìn)行調(diào)整。溶液電導(dǎo)率的進(jìn)一步增加導(dǎo)致染料去除效率的降低可能是由于當(dāng)電導(dǎo)率增大時(shí)，溶液中的離子越來越多，而離子不能獲得足夠的能量來使其他分子電離，脈沖放電的目的只是為了避免離子的能量損失。離子的電流主要消耗脈沖尾部的能量，對活性物質(zhì)無效。因此，溶液中的直流電阻隨著電導(dǎo)率的增加而變小，離子電流增加，在高電導(dǎo)率下化學(xué)活性物質(zhì)減少。

　　2.7 pH值

　　不同的pH會使各種活性基團(tuán)反應(yīng)的氛圍不同，達(dá)到不同的處理效果。等離子體放電降解染料分子的過程中在3種不同的條件：酸性(pH=4)，基本(pH=10)和中性，沒有酸性或者堿性添加劑(pH≈6.4)的情況下進(jìn)行。發(fā)現(xiàn)脫色率在酸性環(huán)境下更高。在pH=4的環(huán)境下處理了60min之后，脫色率達(dá)到了86.7%，其值比在基本條件下處理的結(jié)果高三倍?！H在脈沖放電系統(tǒng)作用下的的脫色過程中起關(guān)鍵的作用，然而在基本條件下，羥基和有機(jī)物分解產(chǎn)生的碳酸離子(自由基清除劑)發(fā)生反應(yīng)，使得少量的羥基參與有機(jī)物或中間產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，這似乎很矛盾。究其原因是因?yàn)樵谒嵝原h(huán)境下，有更多的·OH產(chǎn)生，從而使得足量的羥基氧化水中的有機(jī)物，而在高pH值的環(huán)境下，·OH產(chǎn)生量少，分解有機(jī)物的氧化反應(yīng)受到限制。

　　2.8 氧化劑

　　過氧化氫分子的存在顯著的影響了染料分子的脫色，過氧化氫不僅可以產(chǎn)生羥基自由基，它的存在對能否形成芬頓反應(yīng)有著至關(guān)重要的作用，所以研究過氧化氫有重要意義。在添加過氧化氫的情況下研究了染料廢水溶液的脫色。發(fā)現(xiàn)染料的脫色作用可以在H2O2存在下加速或抑制，取決于濃度。脫色率脫色效率隨著添加低濃度的H2O2(2mM)而增加，對于高濃度的H2O2(10~40mM)時(shí)，染料的脫色效率隨著H2O2濃度的增加而降低。當(dāng)在溶液中加入較高濃度的H2O2(10mM和40mM)時(shí)，觀察到比在添加低濃度H2O2(2mM)的溶液中低10%的脫色效