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随着染料工业的迅速发展,目前在纺织工业中使用的染料已达数万种。PVA浆料、人造丝皂化物、表面活性剂及大量新型助剂的广泛应用,使染料废水中含有大量难降解有机化合物,再加上印染废水水量大、有机物含量高、色度高、碱性大及水质变化大的特点,在这些印染废水中的染料分子中,由于其具有特定的复杂分子结构、强色稳定性以及多变的性质,因此大部分都不能得到有效的降解,增加了其处理难度及处理费用,使印染废水成为国内外公认的难处理工业废水之一。在染料废水处理技术中,常用的高级氧化技术包括Fenton法、电化学氧化法、光催化氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法等。虽然某些方法已经应用于工程,但是成本也较高,而且也会产生二次污染,所以必须寻求一种成本低、降解效率高的新型高级氧化技术。低温等离子体水处理技术是近30年兴起的新型水处理高级氧化技术,它同时具有物理效应和化学效应,不仅能去除气相中的污染物,也适用于液相和固相,因具有处理效率高、操作简便、与环境兼容等特点而引起国内外研究者的广泛关注并投入了大量的实验研究。它的最大优点是能在常温常压下,通过放电直接或者间接的产生水化电子、过氧化氢、羟基自由基等一系列的具有强氧化性的活性基团,从而能有效的降解难生化降解的有机物。
本文研究采用辉光放电形式来生成等离子体,研究内容主要包括三部分:一是在检测在不同输出电压水平下辉光放电过程中过氧化氢的生成;二是在实验室中模拟了实际废水的组成,考察了辉光放电方式降解甲基橙的效果,分别考察了输出电压、溶液电导率、亚铁离子等因素对降解效果的影响,摸索非平衡等离子体对染料废水降解的一般规律;三是采用辉光放电等离子对印染废水进行进降解试验研究,详细考察了亚铁离子的加入对降解效果的影响,分析了辉光放电水处理技术在应用于实际工业废水的技术可行性。
主要得出以下结论:
1.在辉光放电过程中不同输出电压下,过氧化氢生成量是不同,电压越高越利于过氧化氢的生成。当输出电压达到550V时,过氧化氢的生成量有明显的提高,由450V时的0.0029mol/L提高到0.0083mol/L,这说明电压550V是大于针状电极气泡的击穿电压,而在电压提高至650V时过氧化氢的生成量为0.011mol/L;
2.在辉光放电降解甲基橙模拟废水的过程中,认为降解是有辉光放电过程中产生的羟基自由基引起的,而输出电压是产生羟基自由基的关键因素,在输出电压为750V时,甲基橙模拟废水的最大降解效率可达53%,而输出电压超过650V时电极易被熔化,一般选择输出电压为550V,在550V时降解效率为40%。
3.高电导率能够有利于放电,提高甲基橙模拟废水的降解效率,但当电导率超过800μs/cm时,电导率对甲基橙模拟废水的降解影响就很小了。
4.在辉光放电过程中,甲基橙模拟废水的pH值由6.5降至3.8左右,这说明降解过程有羧酸类物质生成导致溶液pH值下降。
5.亚铁离子的加入能明显提高甲基橙模拟废水的降解效果,这是因为亚铁离子和辉光放电过程生成的过氧化氢形成Fenton反应,在输出电压为550V时,亚铁离子加入量为5mg时的降解效率为51%。
6.在辉光放电降解印染废水的过程中,发现仅是采用辉光放电水处理技术时,因为过氧化氢的生成导致废水CODcr有一定的升高,而废水的BOD和SS几乎没有变化的,说明辉光放电对印染废水几乎没有降解效果的;而在亚铁离子的加入后,印染废水出现明显的降解效果,当亚铁离子加入量为50mg时,印染废水的CODcr和BOD的去除率分别为41.2%和42.4%,而废水的SS由原来的55mg/L增加147mg/L。