DBD等离子体联合改性活性炭处理甲基橙染料废水研究

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随着工业的飞速发展,水资源的污染愈发严重,其中染料废水的排放就是造成水污染的重要原因之一。为了满足日新月异的市场需求,染料在生产和使用的过程中频繁应用到新工艺、新技术以及各种添加剂,致使染料废水越来越难以降解。传统处理方法很难取得理想的效果,如若将未处理的或者处理不达标染料废水排放到自然水域中,会危害到水生物,进一步还会对人类健康构成威胁。介质阻挡放电(DBD)等离子体技术是一种高级氧化技术,处理废水效果理想,但是存在着能量利用率低、设备复杂等缺点,在实际中应用困难。活性炭吸附法应用较广泛,但是它只是将污染物富集起来,是转移污染物,并没有彻底去除,更重要的是还存在着再生重复利用性问题。针对上文所说,本文采用DBD等离子体联合改性活性炭(CTAB-AC)处理甲基橙(MO)模拟染料废水,改性后的活性炭不仅吸附能力增强,更加有效的将污染物富集,增加活性物质与污染物的接触时间,提高降解率,而且活性炭在联合体系中也能得到重复利用。主要成果如下:首先利用单独DBD等离子体处理MO染料废水,实验结果表明:当输入电功率增大时,MO的降解率也是不断增大的;当放电间距慢慢增大时,MO的降解率逐渐降低;当MO溶液的初始浓度和初始电导率越高,MO的降解越难,降解率越低;在酸性条件下,MO的降解效果要比在中性和碱性条件下好。通过多因素正交实验表明,几个因素对MO的降解率影响程度由大到小依次为:输入电功率、溶液初始浓度、初始p H、放电间距。并且得出最佳实验条件为:输入电功率为115w、放电间距为6mm、MO溶液初始浓度为100mg/L、初始p H为3.45,在最佳条件下处理20min后,MO的降解率为83.8%,在最佳处理条件下,MO的降解过程符合一级反应动力学规律。采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性活性炭,最佳改性条件为:CTAB浓度为0.7mmol/L、改性温度为30℃、改性时间为8h。在DBD等离子体联合CTAB-AC处理MO体系中,当输入电功率为115w、放电间距为6mm、MO溶液初始浓度为100mg/L、初始p H为6.53(原始p H)、初始电导率为8.94μs/cm、CTAB-AC投加量为0.5g时,MO的降解率为84.92%,要比不投加CTAB-AC是的降解率提高8.32%。在CTAB-AC的重复利用性实验中,重复利用5次后,对MO的降解率还能达到78%以上,表明其具有良好的稳定性,实际应用潜力较大。通过对不同体系降解MO的比较发现,DBD等离子体与CTAB-AC联合处理体系处理MO的效果最好,单独DBD等离子体处理效果次之,单独活性炭处理效果最差。最后初步探究了联合体系处理MO的机理,实验结果表明,MO在处理过程中COD得到了很好的去除,去除率为53.68%,并且降解过程中p H值是不断降低的,最终会维持在3左右。
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