论文部分内容阅读
高压脉冲放电等离子体水处理技术是目前水处理领域中最有发展前途的高级氧化技术之一。它具备高温热解、光化学氧化、液电空化降解、超临界水氧化降解等多种水处理方法的综合效应。其在放电时产生的大量羟基自由基具备链式反应能力,反应迅速而无选择性,因而具有去除率高、实用性广、无二次污染等优点。本文选取TNT作为炸药废水的代表物质,采用气相放电、多针-板式电极对其进行了脉冲放电处理的实验研究。考察了脉冲放电峰值电压、脉冲频率、TNT初始浓度、溶液pH值、添加催化剂等因素对TNT降解效果的影响。同时,对TNT的降解产物进行了分析测试,并对降解机理进行了探讨。希望通过实验研究,为该技术的放大试验研究和工业化应用提供基础数据和设计依据。本文的主要内容及取得的成果和结论如下:a)提高脉冲峰值电压,增加放电频率,可有效提高TNT降解率。b)溶液初始oH值对TNT降解有一定的影响,中性条件下效果最好。c)在脉冲电压为9.75kV,脉冲频率为125HZ,电极间距为20mm的实验条件下,初始浓度为30mg/L的TNT水溶液处理60min后,降解率达到66.1%。d)添加适量的Fe2+对TNT降解效率有明显的促进作用,当Fe2+浓度为0.15mmol/L,处理60min后可以使TNT降解率达到84.0%,比相同条件下不加Fe2+提高了17.9%;而添加H2O2对TNT降解有抑制作用,H2O2浓度越高,其抑制作用越明显。e)本文考察了TNT水溶液降解前后的COD值随处理时间的变化。初始浓度为100mg/L的TNT水溶液处理2h后,TNT降解率为87%,COD降解率为80%。降解后,溶液COD值明显降低,表明溶液中的有机物明显减少。由此可以判断,利用该法处理水中TNT,不只是TNT形式上的转化,而是TNT被有效降解为小分子物质。f)利用离子色谱仪、气质联用仪和液相色谱仪等现代分析仪器对TNT降解产物进行了分析,并结合不同学者在机理研究方面的成果,对TNT降解机理进行了初步地讨论。脉冲放电水处理技术中起主要作用的粒子包括:O、O3、·OH自由基等,其分解过程比较复杂。本文研究了添加自由基抑制剂——叔丁醇对TNT降解效率的影响,实验结果表明,添加叔丁醇使TNT降解效率明显降低,由此可见·OH自由基在TNT降解过程中起着重要的作用。对TNT降解产物的分析表明,降解后溶液中TNT浓度明显降低,中间产物少,被降解为乙酸、硝酸等小分子有机酸。由此可以推断,TNT的反应机理以·OH为主,受羟基自由基的攻击,生成2,4,6-三硝基苯甲酸、1,3,5-三硝基苯,并进一步被氧化、开环,最终生成甲酸、硝酸等低分子酸和小分子无机物。