高壓放電等離子體協(xié)同碳基Fe-Cu雙金屬及過硫酸鹽降解水中偶氮染料.pdf

1、與傳統(tǒng)的方法相比，高壓放電等離子體具有操作更簡單、效率高、適用范圍更廣等顯著優(yōu)點(diǎn)。高壓放電等離子體中存在大量不同種類的活性粒子，比普通的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的活性粒子種類更多、活性更強(qiáng)，更易于和所接觸的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。本文以偶氮染料活性紅(RR120)為目標(biāo)污染物，分別研究了高壓放電等離子體協(xié)同碳基Fe/Cu雙金屬，以及高壓放電等離子體協(xié)同過硫酸鹽對(duì)水中RR120的降解，分析了影響RR120降解的主要因素，探討了RR120的協(xié)同降解機(jī)理;同時(shí)

2、，建立了高壓放電等離子體協(xié)同降解水中RR120的響應(yīng)曲面法模型，并模擬了多因素連續(xù)變化時(shí)對(duì)RR120降解效率的影響。
　　首先，通過水熱法合成了催化劑碳基Fe/Cu雙金屬，并采用X射線衍射、Brunauer-Emmett-Teller表面積和掃描電子顯微鏡對(duì)合成催化劑進(jìn)行了表征，研究了高壓放電等離子體協(xié)同碳基Fe/Cu雙金屬對(duì)水中偶氮染料RR120的降解機(jī)理。實(shí)驗(yàn)主要研究其降解動(dòng)力學(xué)以及空氣流量、初始濃度、催化劑的量和放電功率對(duì)R

3、R120去除率的影響，同時(shí)采用氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)測定了RR120的降解產(chǎn)物。采用偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)偽一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)適合描述RR120的降解過程。在空氣流量為60L/h，功率為40W，初始濃度為50mg/L，催化劑的量為30mg時(shí)，RR120的去除率可達(dá)到最大值。與單獨(dú)的高壓放電等離子體系統(tǒng)相比，高壓放電等離子體協(xié)同F(xiàn)e/Cu雙金屬降解RR120降解效率提高了40.6％。高壓放電等離子體協(xié)同F(xiàn)e/Cu雙金屬降解RR12

4、0過程中，溶液的pH值從4.58降低到2.26，電導(dǎo)率從66.3增加到574.7μS/cm。采用GC-MS測定了RR120的降解產(chǎn)物，并根據(jù)檢測到的降解產(chǎn)物解析了RR120的降解途徑，RR120降解過程中主要發(fā)生開環(huán)反應(yīng)、共軛結(jié)構(gòu)破壞、脫氯、羥基化反應(yīng)。
　　其次，研究了高壓放電等離子體協(xié)同過硫酸鹽對(duì)水中偶氮染料RR120的降解機(jī)理。與單獨(dú)高壓放電等離子體體系和單獨(dú)過硫酸鹽體系降解RR120相比，高壓放電等離子體協(xié)同過硫酸鹽降解R

5、R120的降解效率分別提高了21.5％和98.0％。同時(shí)研究了初始pH、放電功率、初始濃度以及過硫酸鹽添加量對(duì)RR120降解效率的影響;研究結(jié)果表明，65W的放電功率、酸性條件、過硫酸鹽添加量為4mmol/L時(shí)效果最佳。高壓放電等離子體協(xié)同過硫酸鹽降解RR120的過程遵循偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)，降解過程中溶液pH值降低、電導(dǎo)率增加。采用GC-MS測定了RR120的降解產(chǎn)物，RR120降解過程中主要發(fā)生開環(huán)反應(yīng)、共軛結(jié)構(gòu)破壞、脫氯、羥基化反應(yīng)。