TiO2-HNTs催化剂协同介质阻挡放电等离子体降解亚甲基蓝废水

为进一步提高介质阻挡放电等离子体（DBD）降解亚甲基蓝（MB）的效率,研究了采用介质阻挡放电等离子体和光催化剂协同技术。实验采用溶胶-凝胶法制备TiO₂-HNTs复合光催化材料,并利用XRD、FTIR、TGA方法对催化剂进行表征分析。考察了该材料的光催化性能,以及它与介质阻挡放电的联合降解过程中操作因素的影响,并对反应进行动力学研究。研究结果表明,TiO₂-HNTs复合光催化材料与介质阻挡放电产生协同作用,并能有效地提高MB的去除率,处理60min后,协同体系对MB的降解率为85.37%,MB的降解过程符合表观一级反应动力学方程。MB的去除率与MB的初始浓度,TiO₂-HNTs的投加量、煅烧温度、放电功率和通气量有关。当MB的初始浓度为100mg/L、TiO₂-HNTs的投加量为70mg/L、煅烧温度为300℃、放电功率为200W、通气量为200mL/min时,MB的去除效果较好。     

平行磁场对介质阻挡放电降解亚甲基蓝废水影响

以亚甲基蓝溶液作为模拟印染废水,通过改变放电电压、充气速率、处理时间等初始条件,考察了亚甲基蓝溶液的pH、电导率、COD等参数的变化,并借助高效液相色谱仪分析亚甲基蓝部分降解产物的浓度变化,研究了介质阻挡放电条件下,平行磁场的加入对亚甲基蓝降解效果的影响.实验结果表明:外加磁场所产生的洛伦兹力会影响等离子体中电子的行为...     

介质阻挡放电等离子体处理酸性大红GR废水

采用一种以待处理废水为接地极的介质阻挡放电反应器,对模拟酸性大红GR废水进行降解试验,考察了峰值电压、放电频率、放电间距、作用时间及溶液初始浓度等因素对酸性大红GR降解效果的影响,并对降解机理进行了初步探讨。试验结果表明,在废水初始质量浓度为30 mg/L,pH=2,放电间距6 mm,放电电压8 kV,放电频率10 kHz的条件下,放电处理20 min后脱色率达到76.4%;向反应体系中加入Fe2+有利于提高染料废水的脱色效果,溶液中Fe2+浓度为0.48 mmol/L时,放电处理20 min后脱色率达到92.1%。废水脱色率随处理时间的延长而提高,COD的变化则呈现上升-下降-上升-下降的趋势。酸性大红GR废水经放电处理后的中间产物主要为甲酸、乙酸、苯、对苯二酚、1-萘醌、6-萘酚、邻苯二甲酸(酐)、对羟基苯甲酸等,表明酸性大红GR分子上的C-N键断裂后,苯环在.OH的攻击下开环。降解产物中存在少量的羟基苯胺和对硝基苯胺,表明有少部分酸性大红GR的降解是通过N=N的断裂开始的。     

多电极介质阻挡放电等离子体处理印染废水中试研究

采用多电极介质阻挡放电低温等离子体处理印染废水进行中试研究。考察容积为15 L的反应器在不同的输入电压、脉冲频率、溶液初始浓度、气体流速等条件下对甲基橙溶液的降解效果。结果表明,降解效果随输入功率电压的增加而先增加后降低,且在100 V时降解效果最佳,50 mg/L的甲基橙溶液20 min的脱色效率为98.08%,200 mg/L的甲基橙溶液60 min的脱色效率为99.12%;对50 mg/L的甲基橙溶液20 min COD的降解率为29%,连续降解60 min COD的降解率达57%。同时,气体流速也是工业应用中需要重视的影响因素之一。     

辉光放电电解等离子体处理次甲基蓝废水

利用辉光放电电解等离子体技术对次甲基蓝废水的降解进行了研究,详细考察了电压、染料浓度、pH值、催化剂对次甲基蓝降解效果的影响。实验发现,次甲基蓝废水的优化降解条件为:工作电压610 V,pH值3.0,Fe2+催化作用下降解效率明显提高。利用紫外-可见吸收光谱监测了次甲基蓝的降解过程,结果表明,次甲基蓝先被降解成小分子,小分子继而被进一步降解。     

平行板双介质阻挡放电等离子体处理氮氧化物影响因素

通过自行设计的双介质阻挡反应器产生的等离子体对氮氧化物去除过程进行了研究。考察峰值电压为14~21 kV,NO的初始质量分数为400~600μg/g,O2的体积分数为0~8%,气体流量在600~1 600 mL/min,等离子产生方式,即O2单独经过等离子体,O2与N2共同经过等离子体,O2、N2和NO共同经过等离子体对氮氧化物去除的影响。结果表明:提高峰值电压有利于氮氧化物脱除,增加氧的体积分数和气体流速,抑制了氮氧化物的脱除。     

磁性埃洛石复合材料的制备及其对亚甲基蓝吸附性能研究

利用简单的化学共沉淀法成功合成了磁性埃洛石复合材料,并用静态批示法对其吸附亚甲基蓝的行为进行研究。采用红外光谱仪( FT-IR)、透射电子显微镜( TEM)、X射线衍射仪( XRD)和振动样品磁强计( VSM)对磁性埃洛石进行表征,考察了埃洛石/FeCl3·6H2 O质量比、吸附剂投入量、亚甲基蓝初始浓度、溶液初始pH值和吸附时间等因素对亚甲基蓝在磁性埃洛石上吸附的影响,并进行了吸附动力学研究。结果表明：Fe3 O4纳米粒子成功地复合到埃洛石的表面;溶液初始pH值对磁性埃洛石吸附亚甲基蓝的影响较大;磁性埃洛石复合材料对亚甲基蓝的吸附行为符合准二级动力学模型。     

介质阻挡放电等离子体处理C.I.活性黄145废水的研究

本文采用介质阻挡放电等离子体技术对模拟C.I.活性黄145废水进行降解实验,考察了峰值电压、放电频率、气体流量、作用时间等因素对该染料废水色度、COD等处理效果的影响,并初步探讨C.I.活性黄145降解的降解机理。结果表明,介质阻挡放电可有效去除废水色度(去除率95%),COD去除率虽不高(去除率30%~40%),但生化可行性有一定提高(B/C由0.04上升到0.32)。通过降解机理的探讨表明,介质阻挡放电可将染料大分子降解为小分子的酸。     

介质阻挡放电和旋转电晕放电等离子体二甲醚转化的对比

采用介质阻挡放电（DBD）和旋转电晕放电（RCD）技术研究了二甲醚的转化,发现两者差异很大。从产物分布、转化率及能耗上看,利用RCD所获得的二甲醚的转化率高,几乎不受二甲醚停留时间的影响,且氢气、一氧化碳和不饱和烃的含量大,几乎没有液相产物,而利用DBD能获得较多的液相产物,包括一些醇、醛和含有甲氧基的有机化合物,如甲醛、甲醇和二甲氧基乙烷,且大部分组成都是含有甲氧基的化合物,液相产物的选择性高达32.23％,但是能耗较大。从放电特性上看,RCD能获得较强的脉冲电压和电流,使能量更加集中。     

δ型二氧化锰/埃洛石的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

利用埃洛石(HNTs)和δ型二氧化锰(δ-MnO2)两者各自优异的特性,在HNTs表面负载δ-MnO2,成功制备了δ-MnO2/HNTs复合材料。通过X射线衍射、Fourier红外光谱、N2吸附-脱附曲线、高分辨透射电子显微镜、激光粒度仪和吸附试验分别对HNTs、制备的MnO2和MnO2/HNTs复合材料进行了研究,探讨了MnO2负载量、pH值和吸附剂用量等因素对亚甲基蓝吸附性能的影响。结果表明:负载在HNTs上的MnO2为δ型,且表面富含羟基,δ-MnO2/HNTs复合材料对亚甲基蓝有优异的吸附能力。吸附动力学数据很好地符合准二级速率方程,吸附模型符合Langmuir吸附等温线。     

双杆介质阻挡放电降解酸性红73废水

研究一种双杆式介质阻挡放电在不同条件下对酸性红73的降解效果,考察了能量密度、初始电导率、初始pH、初始质量浓度和放置时间等因素对染料降解率的影响,并对反应中生成的活性粒子（H₂O₂和O₃）进行了检测。降解实验前后的紫外-可见吸收光谱图表明介质阻挡放电能够破坏酸性红73分子中的偶氮双键和萘环等。实验结果表明：能量密度的增加可以提高酸性红73降解率,当能量密度为265.8kJ/L时,降解率为70.0%,能量效率最高可达2.84mg/（kW·h）。酸性红73的初始质量浓度的增加可以提高反应的能量效率。放电过程中产生的过氧化氢与处理时间呈正相关增长,并可持续存在一段时间进一步引起染料褪色,臭氧则随着时间的增长先增大后减小。     

介质阻挡放电等离子体对PP非织造布的改性

利用常压介质阻挡放电(DBD)设备,研究了工作气体、放电电压、处理时间、试样布置方式等对聚丙烯(PP)熔喷非织造布吸水率和处理效果均匀性的影响。结果表明:PP非织造布试样在90kV下用氩等离子体处理40s,吸水率达672%,在氩气中混入少量氧气(Ar/O2体积比为10/1),吸水率可提高至717%;试样吸水率随处理时间及放电电压的增加均提高,可以通过增大放电电压来有效地降低处理时间;随着DBD等离子体处理强度的增加,PP非织造布整体亲水性和表观均匀性均得到有效提高;试样布满放电区域有利于提高其吸水率和处理效果的均匀性。     

Continuous flow removal of acid fuchsine by dielectric barrier discharge plasma water bed enhanced by activated carbon adsorption

Continuous processes which allow for large amount of wastewater to be treated to meet drainage standards while reducing treatment time and energy consumption are urgently needed. In this study, a dielectric barrier discharge plasma water bed system was designed and then coupled with granular activated carbon (GAC) adsorption to rapidly remove acid fuchsine (AF) with high efficiency. Effects of feeding gases, treatment time and initial concentration of AF on removal efficiency were investigated. Results showed that compared to the N2 and air plasmas treatments, O2 plasma processing was most effective for AF degradation due to the strong oxidation ability of generated activated species, especially the OH radicals. The addition of GAC significantly enhanced the removal efficiency of AF in aqueous solution and shorten the required time by 50%. The effect was attributed to the ability of porous carbon to trap and concentrate the dye, increasing the time dye molecules were exposed to the plasma discharge zone, and to enhance the production of OH radicals on/in GAC to boost the degradation of dyes by plasma as well as in situ regenerate the exhausted GAC. The study offers a new opportunity for continuous effective remediation of wastewater contaminated with organic dyes using plasma technologies.     

Hydrophobic coating of silicate phosphor powder using atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma

A stable superhydrophobic coating was successfully deposited on commercial silicate‐based orange phosphor by using atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma with hexamethyldisiloxane (HMDSO) and HMDSO/toluene mixture as precursors. Owning to the good optical properties, the deposited film acts not only as a hydrophobic protective layer but also as an antireflection optical thin film capable of improving the phosphor photoluminescence efficiency. The plasma‐polymerized film based on Si?O?Si backbone containing methyl and phenyl nonpolar functional groups exhibited high‐water‐repellent characteristics. It was found that the water contact angle gradually increased with increasing the aging time and remained unchanged at about 140° after 1‐month aging. Besides, the thermal stability of the coated phosphor under high‐temperature condition was substantially enhanced by the aging. The findings of this work can contribute to improving the durability and reliability of the phosphor, eventually the long‐term stability of phosphor‐based light emitting diodes in practical applications. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 829–838, 2014     

双介质阻挡放电低温等离子体对模拟堆肥气体中氨气的去除

针对固体废物堆肥设施氨气污染问题,本文首次运用双介质阻挡放电低温等离子体（DDBD）技术去除模拟堆肥气体中的氨气。考察了输入功率、氨气流速、氨气初始浓度、反应器放电间隙、氧气含量等参数对氨气去除率和低温等离子体系统能量效率的影响,并分析了副产物的生成情况及其影响因子。研究结果表明,氨气去除率与输入功率和氧气含量呈正相关,与氨气流速和氨气初始浓度呈负相关。低温等离子体系统的能量效率与氨气流速、氨气初始浓度、氧气含量均正相关,但随输入功率的增加先升高后降低。研究发现,在所设定的反应条件下,4mm放电间隙反应器的能耗最低,能量效率最高。O₃和NO_x是DDBD去除氨气的反应副产物,其浓度均与氧气含量呈正相关,均呈现随输入功率的增加先升高后降低的趋势。     

微波诱导活性炭纤维氧化处理亚甲基蓝废水

以活性炭纤维为催化剂,采用微波诱导氧化工艺处理亚甲基蓝废水,考察了活性炭纤维用量、微波辐射时间、溶液浓度、pH值、盐含量、过氧化氢加入量等因素对处理效果的影响。结果表明,0.05 g活性炭纤维与400 mg/L 25 mL废水混合,在微波功率1 000 W,辐射时间120 s的条件下,亚甲基蓝的去除率达到98.2%,pH、盐和过氧化氢加入量对处理效果有不同的影响。微波诱导氧化、活性炭纤维吸附、单独微波辐射和沸水浴加热四种不同工艺的对比实验表明,微波诱导氧化工艺具有明显的优越性,不会对环境造成二次污染,机理是通过吸附和高温氧化协同作用。氧化动力学过程符合一级反应规律。活性炭纤维催化活性随着使用时间增加而减弱,连续使用29 min,催化能力几乎消失。     

Hydrogen from steam methane reforming by catalytic nonthermal plasma using a dielectric barrier discharge reactor

A scaled-up dielectric barrier discharge (DBD) reactor has been developed and demonstrated for the production of hydrogen from steam methane reforming (SMR) by catalytic nonthermal plasma (CNTP) technology. Compared to SMR, CNTP offers conversion at ambient pressure (101.325 kPa), low temperature with better efficiency, making it suitable for distributed hydrogen production with small footprint. There have been several lab-scale DBD reactors reported in the literature. Dimension of the scaled-up DBD reactor is about six times the lab-scale version and can produce 0.9 kg H₂/day. The scale-up is, however, nonlinear; several technical innovations were required including spray nozzle for homogeneous introduction of steam, perforated tube central electrodes for generation of homogeneous plasma. Conversion efficiency of the scaled-up DBD reactor is 70–80% at 550°C and 500 W. A continuous run of 8 hr was demonstrated with typical product gas composition of 69% H₂, 6% CO₂, 15% CO, 10% CH₄.     

介质阻挡放电脱硫脱硝过程特性

氮氧化物和硫氧化物在介质阻挡放电(DBD)反应器中的脱除率与很多因素有关,如氧气含量、相对湿度和烟气中SO_2的初始浓度等。本文通过改变SO_2初始浓度、氧气含量和相对湿度来研究脱除氮氧化物和硫氧化物过程中的反应机理。结果发现,在N_2/SO_2/NO体系中SO_2初始浓度在较大范围内变化对NO和SO_2的脱除率影响很小;而N_2/NO/SO_2/H_2O体系中相对湿度的增加对SO_2的脱除的影响较NO的影响大,增加烟气中相对湿度能明显减少SO_2在烟气中的浓度;N_2/NO/SO_2/O_2体系中氧气的增加对SO_2的脱除效率影响不明显,但能促进NO氧化成NO_2或者其他的氮氧化物,同时,在一定的条件下,也能加速NO的生成。探讨NO和SO_2的反应机理,发现SO_2的反应主要与OH和水合电子有关,而NO的反应与O、N等活性基相关。     

Catalysis assisted plasma decomposition of benzene using dielectric barrier discharge

Atmospheric non‐thermal plasma generated by dielectric barrier discharge was applied to decompose benzene with a sheet type catalyst of platinum supported by alumina. The experimental results indicated that an enhancement of the decomposition by the catalyst was achieved at low concentration of benzene. Ozone produced in the plasma seemed not to contribute to the decomposition. The deactivation of the catalyst was also observed due to decomposition products such as CO and a solid deposit. However a heating treatment could regenerate the catalyst. The results suggested the plasma‐catalyst hybrid reactor was the effective method to solve volatile organic compound (VOCs) problem.