電源的電壓和功率，從而控制輸出電流。高壓電源的電壓為60?120V，電流0.35?0.5A，放電頻率為50Hz。
[0042]本發(fā)明實施例中采用的石英玻璃制作圓柱形反應(yīng)容器7，底面直徑為6cm，高12cm，針式中空高壓電極3采用12號中空鋼針，連接電源高壓極，空氣通過中空鋼針進(jìn)入反應(yīng)器7中。接地電極5設(shè)在高壓電極上方。反應(yīng)器7的左下端由針式中空高壓電極3直接穿過，氣體由針式中空高壓電極3進(jìn)入反應(yīng)器7中，通過空氣流量計2可以調(diào)節(jié)氣體流量。反應(yīng)器7的右下段為內(nèi)徑3_的取樣口 8，用于取樣測定。反應(yīng)器7的右上端為內(nèi)徑為5_的排氣孔6，用于排氣。放電過程中，空氣在高壓電極處被電離，同時產(chǎn)生紫外光和可見光誘導(dǎo)鎢酸鉍催化劑產(chǎn)生光催化活性，產(chǎn)生氧化性基團(tuán)進(jìn)入水溶液中，發(fā)生反應(yīng)。未被消耗的活性物質(zhì)如臭氧隨空氣從反應(yīng)器7的排氣孔6排出。
[0043]將含有鄰苯二甲酸二甲酯的水樣通入反應(yīng)器中，水樣需沒過接地電極，在鎢酸鉍催化劑存在的條件下先將空氣通入到所述針式中空高壓電極中并使鎢酸鉍催化劑在廢水中處于懸浮狀態(tài)，然后打開高壓電源連接所述針式中空高壓電極進(jìn)行電暈放電，利用放電過程產(chǎn)生的紫外光和可見光誘導(dǎo)鎢酸鉍催化劑活性，產(chǎn)生氧化性基團(tuán)協(xié)同放電過程中產(chǎn)生的等離子體，催化氧化廢水中難降解的鄰苯二甲酸二甲酯；鄰苯二甲酸二甲酯的測定方法采用美國惠普公司生產(chǎn)的高效液相色譜檢測。
[0044]實施例一
[0045]將濃度為50mg/L、100mg/L、150mg/L(pH 分別為 6.51,6.82,6.72)的鄰苯二甲酸二甲酯水樣10mL加入到如圖1所示的反應(yīng)裝置中使水面沒過所述接地電極，通入空氣，打開磁力攪拌器，并接通電源，電源輸出功率為50W，空氣流量2L/h，在放電30min時，經(jīng)檢測，加入0.07g催化劑時，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為96 %、92.3 %、90.6 %。未加入催化劑其他處理工藝相同時，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為78.9%、65.2%、60.5%。加入鶴酸秘催化劑時，含鄰苯二甲酸二甲醋水樣的初始濃度為50mg/L?150mg/L的處理效果均可達(dá)到90%以上，具有良好的去處效果。
[0046]實施例二
[0047]將濃度為100mg/L(pH為6.82)的鄰苯二甲酸二甲酯水樣10mL加入如圖1所示的反應(yīng)裝置中使水面沒過所述接地電極，通入空氣，打開磁力攪拌器，并接通電源，電源輸出功率為52W，空氣流量2L/h，在放電分別為20min、30min、40min時，經(jīng)檢測，加入催化劑0.07g時，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為89.6%、92.3%、94.1 %，未加入催化劑其他處理工藝相同時，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為60.5 %、65.2 %、68.9 %。加入鎢酸鉍催化劑時，反應(yīng)時間為20min?40min均可達(dá)到高的處理效果。
[0048]實施例三
[0049]將濃度為100mg/L(pH為6.82)的鄰苯二甲酸二甲酯水樣10mL加入如圖1所示的反應(yīng)裝置中使水面沒過所述接地電極，通入空氣，打開磁力攪拌器，并接通電源，電源輸出功率分別為40W、50W、64W，空氣流量2L/h，在放電30min時，經(jīng)檢測，加入0.07g催化劑時，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為85 %、92.3 %、96 %，未加入催化劑其他處理工藝相同時，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為56%、65.3%,72.5%。等離子體結(jié)合鎢酸鉍催化劑具有良好的去除效果。
[0050]實施例四
[0051]第一組實驗:將濃度為100mg/L(pHS6.82)的鄰苯二甲酸二甲酯水樣10mL加入如圖1所示的反應(yīng)裝置中使水面沒過所述接地電極，通入空氣，打開磁力攪拌器，并接通電源，電源輸出功率為50W，空氣流量為2L/h，加入催化劑量分別為0.05g、0.07g、0.09g、放電30min，經(jīng)檢測，加入相應(yīng)催化劑后，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為88.9%,92.3%,89.1%。第二組實驗:將0.05g、0.07g、0.09g的催化劑分別置于反應(yīng)容器中，斷開高壓電源，等離子體不放電，研宄催化劑的吸附作用，經(jīng)檢測，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為3%、5%、8%。等離子體協(xié)同催化劑處理的降解率為90%左右，而單獨等離子體處理的降解率為65.3%，單獨催化劑的吸附作用也只有5%左右，由此可見，催化劑的吸附作用很弱，在等離子體協(xié)同催化劑放電體系中催化劑的催化作用起主要作用，等離子體放電產(chǎn)生的紫外光和可見光對此催化劑有很好的誘導(dǎo)效果，加入少量的催化劑就可有很好的處理效果。等離子體和催化劑結(jié)合使用具有顯著的協(xié)同增效作用。
[0052]實施例五
[0053]將濃度為100mg/L(pH為6.82)的鄰苯二甲酸二甲酯水樣10mL加入如圖1所示的反應(yīng)裝置中使水面沒過所述接地電極，通入空氣量分別為1.6L/h、2L/h、4L/h，打開磁力攪拌器，并接通電源，電源輸出功率為50W，在放電30min時，經(jīng)檢測，加入0.07g催化劑時，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為88 %、92.3 %、94.5 %，未加入催化劑其他處理工藝相同時，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為61%、65.3%、68%。等離子體結(jié)合鎢酸鉍催化劑具有良好的處理效果。
[0054]實施例六
[0055]調(diào)整濃度為100mg/L的鄰苯二甲酸二甲酯水樣10mL的pH，使溶液的pH為3.03、7.01,9.18，分別加入如圖1所示的反應(yīng)裝置中使水面沒過所述接地電極，通入空氣，打開磁力攪拌器，并接通電源，電源輸出功率為50W，空氣流量為2L/h，加入催化劑量為0.07g，放電時間為30min，經(jīng)檢測，加入催化劑時，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為96.9 %、92.3%、86.4%。未加入催化劑其他處理工藝相同時，鄰苯二甲酸二甲酯的降解率分別為70.1%、65.3%,60.1%。酸性溶液有利于提高鄰苯二甲酸二甲酯的降解率，堿性條件會降低鄰苯二甲酸二甲酯的降解率。
[0056]實施例七
[0057]將濃度為100mg/L(pH為6.82)的鄰苯二甲酸二甲酯水樣10mL加入如圖1所示的反應(yīng)裝置中使水面沒過所述接地電極，通入空氣，打開磁力攪拌器，并接通電源，電源輸出功率為50W，空氣流量為2L/h，加入催化劑量分別為0.07g，放電反應(yīng)30min后，對反應(yīng)后的溶液進(jìn)行抽濾，將所得的催化劑再次利用進(jìn)行反應(yīng)，重復(fù)利用三次，分別測得降解率為92.3%,90.1%,89%,87.6%,由此可得此催化劑的重復(fù)利用率非常高，且降解率不會發(fā)生太大的降低。
[0058]可見等離子體協(xié)同鎢酸鉍催化劑對鄰苯二甲酸二甲酯廢水具有良好的去除效果，鎢酸鉍的加入可以大大提高降解率，降低了預(yù)期成本。該方法可將鄰苯二甲酸二甲酯降解成二氧化碳和水及一些小分子有機(jī)物，對環(huán)境無污染，具有廣泛的應(yīng)用前景，也可能替代當(dāng)前傳統(tǒng)處理工藝，成為未來環(huán)保領(lǐng)域中的未來趨勢。
【主權(quán)項】
1.一種采用低溫等離子體協(xié)同鎢酸鉍催化劑降解鄰苯二甲酸二甲酯的方法，其特征在于將含鄰苯二甲酸二甲酯的廢水加入到針式中空高壓電極和接地電極之間且沒過所述的接地電極，在鎢酸鉍催化劑存在的條件下先將空氣通入到所述針式中空高壓電極中并使鎢酸鉍催化劑在廢水中處于懸浮狀態(tài)，然后打開高壓電源連接所述針式中空高壓電極進(jìn)行電暈放電，利用放電過程產(chǎn)生的紫外光和可見光誘導(dǎo)鎢酸鉍催化劑活性，產(chǎn)生氧化性基團(tuán)協(xié)同放電過程中產(chǎn)生的等離子體，催化氧化廢水中難降解的鄰苯二甲酸二甲酯；其中空氣通量1.2?6L/h，高壓電源的電壓為60?120V，電流0.35?0.5A，放電頻率為50Hz。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的鎢酸鉍催化劑采用以下步驟制備:(I)用去離子水溶解Na2WO4.2H20和Bi (NO3) 3.5H20，分別制成Na2WO4.2H20溶液和Bi (NO3) 3.5H20溶液；(2)將Na2WO4.2H20溶液逐滴加入到Bi (NO3) 3.5H20溶液中制成混合溶液，混合溶液中Na2WO4.2H20和Bi (NO3) 3.5H20的摩爾比為1:2 ; (3)向上述混合溶液中加入十二烷基硫酸鈉攪拌均勻后裝入聚四氟乙烯內(nèi)膽中靜置2?4h，在160°C?180°C下加熱20h?24h后冷卻過濾得到淡黃色沉淀物，將沉淀物用水洗滌烘干得到鎢酸鉍催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(I)中所述Na2W04.2H20溶液的濃度為 0.05 ?0.08mol/L，所述 Bi (NO3) 3.5H20 溶液的濃度為 0.1 ?0.15mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述十二烷基硫酸鈉與所述混合溶液的質(zhì)量體積比為5?7g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的空氣通量1.5?4L/h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述廢水的處理時間為15min?60min，優(yōu)選為 20min ?40mino
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述含鄰苯二甲酸二甲酯的廢水的濃度為50 ?200mg/L，優(yōu)選為 80mg/L ?100mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的含鄰苯二甲酸二甲酯的廢水的pH為2?10，優(yōu)選條件為3?8。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述高壓電源的輸出功率優(yōu)選為30W?701
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述鎢酸鉍催化劑與廢水的質(zhì)量體積比為 0.5 ?0.9g/Lo
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用低溫等離子體協(xié)同鎢酸鉍催化劑降解鄰苯二甲酸二甲酯的方法，將含鄰苯二甲酸二甲酯的廢水加入到針式中空高壓電極和接地電極之間且沒過所述的接地電極，在鎢酸鉍催化劑存在的條件下先將空氣通入到所述針式中空高壓電極中并使鎢酸鉍催化劑在廢水中處于懸浮狀態(tài)，然后打開高壓電源連接所述針式中空高壓電極進(jìn)行電暈放電，利用放電過程產(chǎn)生的紫外光和可見光誘導(dǎo)鎢酸鉍催化劑活性，產(chǎn)生氧化性基團(tuán)協(xié)同放電過程中產(chǎn)生的等離子體，催化氧化廢水中難降解的鄰苯二甲酸二甲酯。該方法是低溫等離子體與光催化聯(lián)用，無需投加大量化學(xué)試劑，可實現(xiàn)等離子體氧化、催化劑吸附、催化劑催化降解的協(xié)同作用，提高鄰苯二甲酸二甲酯的降解率。
【IPC分類】C02F1-78, C02F1-72, C02F1-467, C02F1-46
【公開號】CN104671357
【申請?zhí)枴緾N201510039542
【發(fā)明人】孫亞兵, 張夢怡, 蔣浩, 吳濤陽
【申請人】南京大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月26日