介质阻挡放电等离子体技术处理废水中有机药物的研究

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药品及个人护理品(Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs)是近十几年来受到关注的新兴有机污染物,药品的大量使用、人和动物的排泄、废弃药品的不合理处置、制药废水的排放、洗浴用品和化妆防护品等个人护理品的大量使用都是水环境中PPCPs的来源。介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)等离子体技术是用于处理难降解有机废水的新型高级氧化技术,为了更有效的利用DBD产生的物理效应(紫外辐射、热能等),提高DBD对有机物的降解效果和体系的能量效率,本研究将TiO2和过硫酸盐加入到处理体系中,协同DBD降解废水中的有机药物卡马西平。主要研究结果如下:(1)卡马西平降解率随放电电压的增大而升高,随载气流速或废水初始pH的增大而先升高后减小。最优实验条件为交流电压10 kV,载气流速1.5 L/min,初始pH=5。(2)废水中含盐量的升高会降低DBD对卡马西平的降解效果和体系能量效率,而且Na2SO4对DBD体系降解卡马西平的抑制作用更大。(3)无盐废水中,TiO2/DBD协同体系与单独DBD体系相比,提高了卡马西平的降解率、H2O2生成量和体系能量效率,400 mg/L TiO2条件下,TiO2/DBD协同体系的能量效率是单独DBD体系的1.28倍。在高盐(10000 mg/L NaCl)废水中,TiO2/DBD协同体系不能有效提高卡马西平的降解率和体系能量效率。(4)无盐废水中,过硫酸盐/DBD协同体系与单独的DBD体系相比,卡马西平的降解率、H2O2生成量和体系能量效率都有提高,而当S2O82-浓度升至2000 mg/L及以上时不能再进一步促进卡马西平的降解。在高盐(10000 mg/L NaCl)废水中,S2O82-浓度为100和500 mg/L时不能有效促进卡马西平的降解,而浓度为1000、2000和5000 mg/L时,处理15 min后卡马西平降解率分别提高了9.1%、26.7%和36.7%,且5000 mg/L S2O82-浓度下过硫酸盐/DBD协同体系的能量效率是单独DBD体系的2.53倍。(5)采用HPLC-MS分析废水中卡马西平的降解产物。处理10 mg/L CBZ、10mg/L CBZ+400 mg/L TiO2、10 mg/L CBZ+10000 mg/L NaCl+5000 mg/L S2O82-三类模拟废水时卡马西平的降解产物分别有6种(P180、P198、P251、P267、P271、P287)、4种(P180、P253、P271、P287)和6种(P180、P198、P251、P253、P267、P271)。
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