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《大连理工大学》 2010年
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DBD等离子体降解活性炭吸附的有机物及活性炭再生研究

屈广周  
【摘要】: 活性炭(AC)吸附与介质阻挡放电(DBD)等离子体技术分别作为传统与新兴水处理技术,一直受到各国学者的关注。随着人们对这两种技术的深入研究发现:AC吸附只是将污染物质从一相转移到另一相,本质上并没有达到彻底去除污染物的目的,且AC需要再生,而目前的AC再生方法又存在许多不足;DBD等离子体技术虽然能够有效的降解水体中的有机污染物,但是存在能耗高的问题,从而限制了其工业化的应用。针对两种技术存在的问题,扩展DBD等离子体技术在废水处理中的广泛应用,本论文将AC吸附与DBD等离子体技术相结合,用于水中难降解有机污染物的去除,同时实现了两个过程:一是DBD等离子体对AC上吸附的有机物的降解;二是DBD等离子体对AC的再生。主要开展的工作及研究结果如下: 1.设计了一种AC填充DBD等离子体反应器。通过对影响反应器放电特性的因素(如介质材料、介质厚度、电极间距以及AC等)的考察和优化,获得较佳的反应器结构参数。考察了DBD等离子体对新AC的形貌、微晶结构和吸附能力的影响,结果表明:DBD等离子体对AC表面具有刻蚀作用,但不会显著影响AC的微晶结构,不同载气下产生的等离子体对AC吸附性能的影响是不同的。 2.研究了DBD等离子体对吸附在AC上五氯酚(PCP)的降解作用,考察了放电电压、电源频率、载气种类和AC处理量等参数对AC上PCP降解效果的影响。结果表明:增加放电电压和电源频率可以提高PCP的降解率;O2作为载气的处理效果好于N2和空气作为载气的处理效果;气体流量和AC的处理量存在着一个最优值;增加AC的含水率,有利于AC上PCP的降解。在考察AC上PCP降解规律的同时,对DBD等离子体再生AC的可行性进行了研究,结果显示:DBD等离子体可以用于“废AC”的再生,并且具有较高的再生效率。 3.采用热重(TG)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线光电能谱(XPS)傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、气相色谱-质谱联用(GC/MS)等分析了DBD等离子体对AC上PCP的降解产物,并探讨了降解途径,从而推断其降解机理为DBD产生的高能电子和·OH、O3等活性物种使PCP脱氯脱羟基,生成氯代酚(如TetraCP、TriCP、DiCP等)和氯代苯(如四氯苯、三氯苯等)等中间产物,并在·OH、O3等活性物种的进一步作用下使苯环开环最终降解成酸、醛或酮等小分子的有机物以及H2O和CO2等。 4.考察了AC吸附/DBD等离子体再生循环次数对吸附偶氮染料酸性橙Ⅱ(A07)AC再生的影响。通过测定不同吸附/再生循环后AC对AO7的吸附量和吸附速率分析此方法的再生效率,结果显示:DBD等离子体可以有效地恢复AC的吸附能力,经过多次连续吸附/再生循环后,AC仍保持较高的吸附性能。通过分析DBD等离子体再生对活性炭表面物理和化学特性及对AO7吸附能力的影响发现:AC孔隙结构和表面化学含氧官能团的变化以及AC上的残留物导致了该方法的再生效率随着再生次数的增加而下降。能耗分析显示:DBD等离子体再生AC技术是一种经济可行的再生工艺,具有广泛的工业化应用前景。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X703

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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1 杜胜勇;活性炭协同接地极雾化电晕放电特性及预处理采油废水的研究[D];东北师范大学;2012年
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7 傅磊;氢等离子体制备纳米硬质合金粉末的研究[D];清华大学;1997年
8 李明东;以煤层气为冷却剂的等离子体裂解煤制乙炔方案研究[D];清华大学;2004年
9 袁承勋;等离子体中太赫兹波传输特性理论研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 李志超;大尺度激光等离子体相互作用的实验研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王加伟;DBD时空演化与等效电路模型的关联性研究[D];大连海事大学;2011年
2 汪明霞;二氯甲烷在活性炭上的吸附及其穿透曲线模拟研究[D];华中农业大学;2005年
3 陶冶;DBD等离子体对除去废气中NO_X的研究[D];长春理工大学;2012年
4 张晓明;城市污水回用于电厂锅炉补给水的预处理工艺特性分析与调试研究[D];西安建筑科技大学;2005年
5 于富玲;颗粒活性炭吸附染料的影响因素和分形特征的研究[D];北京林业大学;2005年
6 魏代波;电化学法再生活性炭试验研究[D];西南交通大学;2007年
7 苑鑫;活性炭血液灌流对急性重度有机磷农药中毒治疗作用的研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2005年
8 史丽红;丙酮回收用活性炭吸附性能研究[D];南京工业大学;2004年
9 邵海燕;活性炭用于循环流化床烟气脱硫脱硝的试验研究[D];山东大学;2008年
10 刘宇飞;活性炭和沸石滤柱对邻苯二甲酸酯的去除效果试验研究[D];重庆大学;2008年
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