等离子体技术处理二甲基甲酰胺废水的实验研究

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随着社会的发展,人类工业领域科学技术的不断进步,制革,医药,化工等行业对二甲基甲酰胺的需求日益增多,但由于二甲基甲酰胺本身的化学稳定性比较好,毒性较强,所以,对于二甲基甲酰胺废水的无害化处理一直是水处理领域的难点问题,也越来越多地受到国内外大量学者的重视与研究。生化法作为传统水处理工艺中,应用最广泛,运营成本较低的水处理方法,直接处理毒性较强二甲基甲酰胺废水比较困难,如果没有预处理,直接进入生化池,则会给生化池的活性污泥造成较大冲击。所以,对于这种难处理废水,开发新工艺,提高传统处理工艺效率与抗冲击性,多种技术的联用就成为热点研究方向。低温等离子体水处理技术是一种效率高,无二次污染的手段,低温等离子体技术产生的大量羟基自由基,超氧自由基,臭氧等强氧化性活性物质,可以高效快速的降解DMF,特别适合用于DMF等毒性强,难生物降解的有机废水。目前,有大量学者将等离子体技术引入到水环境污染的处理,特别是有机废水的处理中。本文利用介质阻挡等离子体反应器对二甲基甲酰胺的降解进行了较全面的实验研究,主要研究结果如下:(1)以DMF的降解率作为评价指标,考察了介质阻挡等离子体反应器电源的放电电压、频率两个主要参数对DMF降解效果的影响,实验证明:放电频率和放电电压越高,DMF的处理效果越好,实验研究确定其电源实验参数放电电压为15kV,放电频率为20kHz。(2)采用单因素控制变量法,分别考察了溶液初始浓度、初始pH值、初始电导率、循环流量、通气量对DMF降解效果的影响,以降解率作为评价指标,实验结果表明:初始浓度越低,DMF的降解效果越好;循环流量和气流量越大,DMF的降解效果越好;在初始电导率为1689μs/cm时,DMF降解效果最好;中性条件下,DMF的降解率没有酸性和碱性条件下好。(3)通过动力学分析表明,等离子体技术对DMF的降解过程符合一级反应动力学;通过其速率常数变化的比较分析,在初始浓度、初始电导率、初始pH、气流量和循环流量五个因素中,初始浓度、初始电导率、初始pH这三个因素对二甲基甲酰胺的降解影响较为显著。(4)通过响应面的分析,等离子体技术对二甲基甲酰胺降解实验的最佳条件为初始浓度为50mg/L、初始电导率为570.01μs/cm、初始pH为9.99,在此条件下,二甲基甲酰胺的降解率为47.86%。等离子体技术对不同有机物的降解效果不同,在相同条件下,对二甲基甲酰胺、苯酚和亚甲基蓝的降解率分别为29.8%、42.89%和83.98%。(5)等离子体技术处理二甲基甲酰胺过程中,其溶液中组分的含量发生变化,总氮(TN)不断增加,pH值不断下降,溶液的电导率不断上升,B/C值基本维持在0.3左右;(6)等离子体技术处理二甲基甲酰胺中,产生的活性物质种类较多,研究表明:活性物质·OH和·O2-起主要的氧化作用,这两种活性物质相比较,·O2-对DMF的降解贡献更大。
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