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等離子體處理廢水的反應動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展

         等離子體處理廢水的反應動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展

電工技術(shù)學(xué)會(huì )等離子體專(zhuān)委會(huì ) 

近期,中國電工學(xué)會(huì )等離子體及應用專(zhuān)委會(huì )委員、河海大學(xué)陳秉巖博士與廈門(mén)大學(xué)陳強博士,研究了等離子體用于水環(huán)境治理與污染物處理的反應動(dòng)力學(xué)規律,并取得新進(jìn)展。研究結果表明:電弧等離子體射流降解苯酚和對硝基苯酚溶液,當溶液流速較低時(shí)屬于擴散控制反應,當溶液流速較高時(shí)轉化為活化能控制反應;增加放電反應器供電電壓、提高溶液初始溫度、改變溶液初始pH值和使用催化劑,均可以降低氣液兩相放電反應系統的活化能,從而有效提升有機物降解的反應速率和放電能量利用率。相關(guān)研究結果發(fā)表在環(huán)境科學(xué)類(lèi)國際頂尖期刊Journal of Hazardous Materials上。以上研究成果,是該研究組在放電活性成分產(chǎn)生及其環(huán)境應用、放電光電特性及其診斷等研究成果(Plasma Sci. Technol., 2016, 18: 41-50. (Highlights paper); PlasmaSci. Technol., 2018, 20: 024005. (Highlights paper); IEEE T. Plasma Sci., 2019,47: 837-846.; Plasma Sci. Technol., 2018, 20: 024009.; IEEE T. Plasma Sci.,2016, 44: 3369-3378.; Plasma Sci. Technol., 2016, 18: 278-286.; Plasma Sci.Technol., 2014, 16: 1126-1134.)之后取得的又一重要進(jìn)展。Journalof Hazardous Materials由荷蘭阿姆斯特丹的愛(ài)思唯爾(Elsevier)于1975年出版,快速發(fā)表具有較高影響力的環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究論文,該期刊為中科院分區環(huán)境科學(xué)1區期刊(IF:6.434@2017-2018)。

在水中和與水接觸的放電等離子體,通常伴隨著(zhù)非常復雜的物理和化學(xué)過(guò)程,其在水環(huán)境污染治理、生物醫學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域中有良好的應用前景。等離子體用于廢水治理,氣液兩相放電活性成分及其反應動(dòng)力學(xué)過(guò)程扮演著(zhù)重要角色。課題組的研究發(fā)現,電弧等離子體射流插入流動(dòng)的廢水溶液中,增加溶液流速有利于提高氣相等離子與液相之間的擴散與傳質(zhì)速率,從而促進(jìn)廢水中的苯酚和對硝基苯酚的清除效率;然而,當氣相和液相之間的擴散速率達到并超過(guò)反應速率時(shí),持續增加擴散速率無(wú)法提高廢水降解反應速率和能量利用率。此時(shí),可以通過(guò)改變溶液初始pH值、使用催化劑、提升反應溫度等方式降低反應系統的活化能,從而提升廢水降解反應速率。在未來(lái)的等離子體與水相互作用的應用中,可以通過(guò)改變氣液兩相流的反應動(dòng)力學(xué)參數和等離子體源的活性成分和劑量,調控氣液兩相放電系統的反應動(dòng)力學(xué)過(guò)程,獲得不同的處理效果,最終獲得高效利用放電能量的最佳調控參量。

課題組的相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金項目(Nos.: 11274092, 11874140)、中國高校創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)教育改革研究基金項目(No.: 16CCJG01Z004)、中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費項目(No.: 2017B15214)的資助。


        
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等離子體射流處理流動(dòng)含氣有機溶液的主要反應過(guò)程

 
說(shuō)明: ba78b8daa2ff6595f44683e652533591

擴散速率影響等離子體射流處理流動(dòng)狀態(tài)的苯酚和對硝基苯酚廢水的降解規律


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                 活化能影響等離子體射流處理流動(dòng)狀態(tài)的苯酚和對硝基苯酚廢水的降解規律

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