纳秒脉冲放电处理有机染料废水的实验研究_仇聪颖

纳秒脉冲放电处理有机染料废水的实验研究*仇聪颖1，管显涛1，刘振1，朱安娜2，闫克平1（1.浙江大学工业生态与环境研究所，杭州310028；2.军事科学院防化研究院国民核生化灾害防护国家重点实验室，北京102205）摘要：随着印染行业的快速发展，印染废水的排放与日俱增。由于废水中的有机物具有成分复杂、难以降解的特点，若未经有效处理直接排放，会对生态环境造成严重的污染和危害。试验设计了一种多针-网式反应器循环处理有机组分为酸性红73（AR73）的模拟废水，其采用自行设计的基于TLT（TransmissionLineTransformer）的高压重频纳秒脉冲电源驱动。电源可以产生峰值电压为50kV，脉宽40ns，上升沿20ns的纳秒脉冲信号，工作频率可达500Hz。试验考察了峰值电压、放电频率、染料初始质量浓度及作用时间等因素对AR73降解效果的影响。为评价处理效果，采用紫外分光光度法分别测量了废水中剩余染料浓度、过氧化氢浓度等指标。结果表明，在初始浓度30mg/L，循环流量3.4L/min，放电间距30mm，峰值电压44.26kV，放电频率200Hz条件下处理30min，AR73降解率可以达到83.20%，单次脉冲注入能量为11.73mJ，过氧化氢浓度为47.36μmol/L，反应器脱色能效（G50）可以达到31.07g·kW−1·h−1。增大放电电压可以进一步提高AR73降解率，溶液中活性物质浓度提高，但是能量效率有所下降。关键词：纳秒脉冲；电晕放电；低温等离子体；染料降解；高级氧化中图分类号：X791文献标志码：Adoi:10.11884/HPLPB202032.190390DegradationoforganicdyesbynanosecondpulseddischargeplasmaQiuCongying1，GuanXiantao1，LiuZhen1，ZhuAnna2，YanKeping1（1.InstituteofIndustrialEcologyandEnvironment,ZhejiangUniversity,Hangzhou310028,China;2.ResearchInstituteofChemicalDefense,AcademyofMilitarySciencePLAChina,StateKeyLaboratoryofNBCProtectionforCivilian,Beijing102205,China）Abstract：Organiccompounds(especiallydyescompounds)aremajorpollutantsintheindustrialwastewaterandhavegainedagreatconcernduetotheirhazardousinfluenceontheenvironmentandmankind’shealth.Amultiplepin-planetypepulsedcoronadischargereactorwasusedtodegradeBrilliantCrocein(AcidRed73,AR73)continuously.ThereactorwasenergizedbyarepetitiveTLTbasednanosecondpulsedpowersource.Thesourcecanproducepulseswithapeakvoltageof50kV,apulsewidthof40ns,andarisetimeof20nsatarepetitionrateofupto500Hz.Toevaluatethedischargeperformance,residualdyeconcentrationandhydrogenperoxide(H2O2)wereanalyzedbyUVspectrophotometry.Thehighvoltageof44.26kVamplitudeandfrequencyof200Hzwereappliedtotheneedleswhilewastewaterfilmwasusedasthegroundelectrode.WhentheinitialconcentrationofAR73was30mg/Landtheflowratewas3.4L/min,thedegradationpercentageofAR73couldreachupto83.20%after30minutesoftreatmentwiththeneedle-waterdistanceof30mm.Underthiscondition,theinputenergyperpulsewas11.73mJ,theconcentrationofH2O2wa