由圖5可知,電極間距以及電極位置(液面上和液面下)變化可使放電狀態發生明顯變化,產生的臭氧和自由基濃度也隨之變化.在實驗中觀察到氣相中放電效果優于液相放電.當陽極網板在液面之上時,隨間距增大脫色率和COD去除率先增大,而后趨向平穩;因為在氣體中放電可有效促使空氣中氧氣分解并生成高活性原子氧,具有較強氧化作用,因此脫色率增大;隨著間距進一步增大,單位體積內等離子體密度降低,活性粒子濃度減小,所以脫除率趨向平穩.在本實驗中當間距為8mm時COD去除率為68.33%.
2.4廢水初始濃度影響
放電電壓40kV、電極間距8mm.廢水初始濃度與脫色率和COD去除率關系如圖6所示.
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圖6顯示脫色率和COD去除率隨溶液濃度的增加先升高而后降低.在穩定放電條件下等離子中活性物質維持一定濃度,當染料廢水濃度較低時,染料(活性紅)分子與高能電子以及產生的活性物種碰撞而發生降解幾率小.隨溶液濃度增加反應產生的中間產物濃度增高,濃度越大,反應物、中間產物與活性物種之間反應幾率越強,從而使COD去除率和脫色率增大.然而隨溶液濃度進一步增加,由于等離子體密度不變,所以相同時間內染料分子的絕對降解量降低,COD去除率和脫色率隨之減小.
2.5通入空氣流量影響
空氣流量分別為0,16,30,40L/h,放電電壓40kV、放電時間20min、放電間距8mm,空氣通入量與脫色率和COD去除率關系如圖7所示.
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脫色率和COD去除率隨氣體流量增加先升高,再降低.等離子體放電產生的臭氧從氣相向液相傳質為液膜控制,傳質系數隨氣流量增大而增大,因此開始階段增大氣流量有利于臭氧向液相傳質.但氣流量再增加,溶液中氣泡變大、流速加快、停留時間過短,臭氧利用率反而降低,影響COD去除率和脫色率.本實驗數據范圍內,空氣流量在16L/h左右時脫色率和COD去除率最大.
2.6紫外光譜分析
從圖8知隨時間延長吸光度值逐漸減小,染料分子(活性紅)逐漸降解.波段在450~600nm間有大分子有機物,放電處理5min后有機物劇烈降解,等離子產生大量活性粒子破壞其發色基團,大分子降解為小分子有機物,吸光度降解率達80%以上.300nm左右波段為小分子酸等有機物,在反應過程中染料大分子(-N=N-基與苯環共軛體系)有機物被擊碎,產生有機羥酸,吸光度隨反應時間延長逐漸降低,放電0.5h后色度基本完全降解.
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