低温等离子体协活性炭纤维对水中罗丹明B的去除研究.pdf

低温等离子体协同活性炭纤维对水中罗丹明 B 的去除研究 摘 要 近年来，印染行业快速发展，其产生的难生物降解、有毒有害的印染工业 废水是造成环境污染的主要来源之一，印染废水中含有染料、浆料、助剂、油 剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等多种物质，染料废水是其中的重要 组分，由于染料品种多、结构复杂，使得染料废水处理难度较大。活性炭纤维 是一种高效的吸附材料，用来处理染料废水，具有良好的去除效果，但工业化 应用处理成本高。高级氧化技术是新型的废水处理技术，对难降解污染物具有 普遍适用性和降解彻底性。介质阻挡放电等离子技术是高级氧化技术的一种， 该技术具有处理效果好、氧化速率快等优点，有广阔的应用前景。本文以罗丹 明B 为研究对象，采用介质阻挡放电等离子体与活性炭纤维协同去除水中罗丹 明B ，并研究其协同去除机理。 首先，考察了溶液初始pH 、盐度、温度及吸附时间对活性炭纤维去除罗丹 明B 效果的影响。实验发现随着pH 的增加，罗丹明B 的吸附量随之降低，NaCl 浓度对吸附量影响不大，Langmuir 等温线和假二阶动力学模型更适合于描述活 性炭纤维对罗丹明 B 的吸附，该吸附是吸热过程且可用内扩散模型来描述。介 质阻挡放电等离子体的放电功率对活性炭纤维的改性效果影响最大，改性活性 炭纤维吸附量的最大提升效果达到了 20% ，Langmuir 等温线和假二阶动力学模 型同样更适用于改性活性炭纤维对罗丹明 B 的吸附，随着pH 和盐度的增加， 改性活性炭纤维的吸附量降低。 其次，考察了电源输入功率、气体通入量、罗丹明 B 的初始浓度及溶液初 始 pH 对介质阻挡放电等离子体反应器去除罗丹明 B 效果的影响。实验结果表 明，气体通入量增加、溶液初始pH 及溶液初始浓度降低都有利于罗丹明 B 降 解率的提高。提高输入功率可以增加罗丹明 B 的降解率，但较高的输入功率反 而会使降解率降低。放电过程中生产的•OH 、O 和 H O 对罗丹明 B 的去除起 3 2 2 着重要作用，添加自由基清除剂叔丁醇和异丙醇，降低了罗丹明B 的去除率， 随着O 和H O 的生成量增加，罗丹明B 的去除率提高。采用液相色谱-质谱联 3 2 2 用（LC-MS ）技术分析了介质阻挡放电等离子体作用下罗丹明 B 降解过程中的 中间产物，结果表明罗丹明B 分子上逐步脱除乙基，其共轭结构被破坏可能是 罗丹明B 降解的主要方式。 最后，考察了不同初始pH 、活性炭纤维投加量以及活性炭纤维重复使用次 数对介质阻挡放电等离子体协同活性炭纤维去除罗丹明 B 的影响，通过单独的 介质阻挡放电等离子体去除效果和吸附去除效果对比，发现活性炭纤维在各初 始pH 下均有良好的协同效果，加大活性炭纤维的投加量对协同效果影响不大， 活性炭纤维在协同处理中表现出较好的重复利用效果。通过对处理前后的活性 炭纤维进行红外光谱分析，发现协同处理后活性炭纤维表面的酸性官能团增加。 采用 LC-MS 技术测定了介质阻挡放电等离子体与活性碳纤维协同作用下罗丹 明B 降解的中间产物，得出罗丹明B 分子上逐步脱除乙基，其共轭结构被破坏 可能是罗丹明B 去除的主要方式。 关键词：罗丹明B ；活性炭纤维；等离子改性；介质阻挡放电；协同效应 Synergistic removal of aqueous rhodamine B by low temperature plasma and activated carbon fiber ABSTRACT In recent years, with the rapid development of printing and dyeing industr y, the produced nonbiodegradable, toxic and hazardous wastewater became one of the major source s of environmental pollution . The wastewater of pr