平板介质阻挡放电低温等离子体处理水溶液中4-氯酚的脱氯机理研究

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利用平板式介质阻挡放电产生低温等离子体,对水溶液中的4-氯酚进行了处理。这种电极形式在废水处理领域中的应用,国内外都未见报道。采用该电极形式,可以很容易地扩大等离子体的体积。   提出低温等离子体可以作为难降解含氯有机化合物的预处理技术,并证明了其可行性。宏观结果显示,在外施电压为4200V,4-氯酚浓度为50mg/L,初始pH值为6.5和空气饱和的条件下,处理时间为3s时,脱氯率达到80%以上时,COD降解率仅为25%。因此介质阻挡放电方法产生的低温等离子体可以使4-氯酚先脱氯,后降解。利用脉冲电子辐解瞬态吸收光谱技术,从微观上进一步佐证了低温等离子体可以使水中的4-氯酚首先脱氯。   当放电气相中有氧气存在时,碱性溶液比中性溶液更有利于4-氯酚的脱氯和降解;在外施电压为4200V,4-氯酚浓度为50mg/L,处理时间为1.2s和氧气饱和的条件下,中性溶液中4-氯酚的脱氯率为55%左右,而相同条件下的碱性(pH=12)溶液中4-氯酚的脱氯率可达85%以上。但在无氧体系中,强碱性溶液反而不利于4-氯酚的脱氯和降解。无论有氧还是无氧体系,酸性溶液都不利于4-氯酚的脱氯。   有氧体系下,4-氯酚在中性溶液中的脱氯和降解依靠O2+、O+、O和O2(1△g)等“O系列活性物种”和OH自由基的联合作用;而4-氯酚在碱性溶液中的脱氯和降解主要依靠O2+、O+、O和O2(1△g)等“O系列活性物种”与4-氯酚在相界面上的作用。   无氧体系下,4-氯酚脱氯和降解主要依靠高能电子轰击水产生的OH自由基和eaq-等活性物种。   放电气氛中有氮气存在时还会产生更难降解的硝基氯酚,因此利用等离子体降解含苯环的有机污染物,需要在无氮的气氛中进行。
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