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脉冲放电-催化对染料废水脱色的实验研究

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集萃印花网  2011-07-09

    【集萃网观察】高压脉冲气液两相放电技术是一种集多种高级氧化技术(如高能电子辐射、化学氧化、光化学氧化等)于一体的新型水处理技术，它的特点是通过反应产生具有极强 氧化性的羟基自由基(OH ·)将有机污染物有效地分解.反应体系不需辅以高温、高压或外加光源等技术手段，应用范围广，几乎可以无选择地氧化常规方法难降解的有机废水，处理效率 高.因而，这一技术已成为环境保护领域的研究热点.

　　实验采用线一板式高压脉冲放电联合光催化剂处理模拟罗丹明B废水，主要研究脉冲电压峰值、脉冲频率、电极间距、曝气量、TiO2 添加量等因素对罗丹明B脱色率的影响.

　　1 实验装置与测试方法

　　脉冲放电反应器为线板式结构 ，如图1所示，反应器采用绝缘有机玻璃制作;板电极为不锈钢板，接地;放电线为较细的不锈钢线;线板间距、线线间距可调，其中线线间距最小可调为5mm;放电线放置在被处理溶液里，板电极固定在液面之上，并通过曝气头往溶液里进行鼓气.

　　

　　实验的系统图、实验仪器及试剂、实验测试计算方法具体见文献.

　　2 实验结果与分析

　　实验采用线一板式高压脉冲放电反应器进行模拟罗丹明B废水脱色的研究，在反应器内添加和不添加 TiO。催化剂条件下，分别进行了脉冲电压峰值、脉冲频率、电极间距、曝气量等主要实验条件因素对罗丹明 B脱色率的影响，并进一步考察了TiO。添加量的影响.在实验过程中，罗丹明B染料废水溶液的处理量为 400 mL，废水初始pH值为3.4，溶液初始质量浓度为50 mg/L，脉冲频率为6O Hz不变.

　　2.1 脉冲电压的影响

　　图2显示没有催化剂TiO2存在时，开始随电压增大，脱色率明显增大，当电压继续增加时，脱色率变化不大;当TiO2存在时随电压的继续增大，脱色率却明 显增大.这是因为没有催化剂存在时，当电压达到一定值后，增大电压反而降低能量利用率，增大了能量消耗，从而脱色率提高不明显.但在催化剂存在情况下，高 值电压下放电产生的紫外光更强，光催化效果更好，故脱色率提高.

　　2.2 线板间距的影响

　　图3显示线板间距对脱色率有较大影响，随着线板间距的增加，罗丹明B的脱色率先增大再减小.这是因为电极间距太小时，容易发生溶液被击穿和火花放电现象， 能量的利用率下降，导致脱色效率的降低.当线板电极间距过大时，线板间距之间的电场强度降低，放电强度减弱，导致降解罗丹明B效果降低.放电反应器较佳线 板间距为8 mm。

　　

　　

　　2.3 线线间距的影响

　　线线间距的改变会影响反应器的放电特性，从而影响罗丹明B脱色效果.中国印花网从图4可以看出，在线板间距一定时，随着线线间距的增大，罗丹明B脱色率降低.线线间 距为5 mlTl时处理效果最好，因为在线线间距为 5 mm时，气一液两相放电较强烈，流光分布也较均匀.同时，线距小，增加了放电线的长度，使得脉冲能量更容易释放，因而导致处理效果较好.在催化剂存在情况 下，线线间距为5 mm时更加发挥了放电紫外光的催化作用.

　　2.4 曝气量的影响

　　如图5所示：开始时，随着曝气量的逐渐增大，脱色率也逐渐增大，这是因为曝气量的增大，反应器内的气泡数量也增多，使得气液放电更加容易，增加了放电的强 度，导致脱色率的增加.但当曝气量达到一定值时，再增大曝气量，这时的脱色率开始下降，因为曝气量太大，会造成放电反应器中分子态的活性物质与污染物分子 间的接触时间变短，使这部分活性物质的利用率下降，导致处理效果的减弱.在催化剂存在情况下，曝气起到搅拌溶液的作用，从而使TiO2能充分和放电紫外光 接触.

　　

　　

　　

    2.5 TiO2投放量的影响

　　从图6可知，开始时，罗丹明B脱色率随着催化剂投加量的增加而增大，继续增加催化剂的投加量，脱色率会下降.其原因是催化剂的投加量过大造成溶液中悬浮颗 粒过多降低了紫外光的透射性，使TiO2不能充分利用放电紫外光，另外由于悬浮颗粒过多，造成污染物分子和活性分子之问的碰撞几率降低，导致了脱色效率的 降低.适量TiO2的投加，可以充分利用放电所辐射的紫外光.实验中的TiO2投加量为1.8 g/L 时，脱色率最大达 99.65% .

　　

　　1)在线一板脉冲放电或线一板脉冲放电联合催化剂条件下，脉冲电压、脉冲频率和曝气量对罗丹明B染料废水脱色效率有较大影响，随着它们 的增大，脱色率增大，当达到一定值继续增加时，脱色率增加不明显或降低;线板反应器电极的线板间距、线线间距对罗丹明B 染料废水脱色效率也有较大影响，选择适当的线板间距、线线间距的值将有效地提高脱色率，减小能耗.

　　2)脉冲放电联合光催化剂TiO2对罗丹明B的处理效果明显优于单独脉冲放电.TiO2 的投放量对罗丹明B的脱色效率有明显的影响，在处理时间为30 min时，TiO2 投放量为1.8 g/L可以有效地发挥催化和脉冲放电的联合作用，使脱色率达99.65 .

　　来源：董冰岩 ，谢文涓

  
  

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