馬榮, 劉云根, 王妍, 張葉飛

(1.西南林業(yè)大學(xué)機(jī)械與交通學(xué)院, 昆明 650224; 2.云南省山地農(nóng)村生態(tài)環(huán)境演變與污染治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 昆明 650224)

雙酚A(Bisphenol A,BPA)作為普遍應(yīng)用的化工成塑劑,使用量巨大,并可通過生產(chǎn)、生活等諸多環(huán)節(jié)進(jìn)入環(huán)境,全球水體均有檢出。BPA是一種典型的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物,通過攝入、累積等途徑進(jìn)入人體并影響健康,干擾人體內(nèi)激素的合成、釋放、轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝、與受體結(jié)合、功能表達(dá)等一系列生物過程,從而影響有機(jī)體穩(wěn)定性的保持、生殖、發(fā)育或者行為的外源物質(zhì),其環(huán)境激素效應(yīng)帶來的危害已逐漸被各國(guó)和地區(qū)高度重視[1]。BPA通常以較低濃度存在于水環(huán)境中,美國(guó)環(huán)保總局對(duì)人體BPA攝入量提供的參考安全濃度為50 μg/(kg·bw)(bw為體重)[2],水體中低濃度BPA的生態(tài)毒性效應(yīng)已被廣泛證實(shí)[3]。由于BPA具有致癌效應(yīng)、致畸效應(yīng)、致突變效應(yīng),中國(guó)等主要國(guó)家均立法禁止母嬰用品使用BPA。BPA的分子結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,自然條件下極難降解,針對(duì)此類新型污染物的降解去除受到了中內(nèi)外學(xué)界廣泛關(guān)注和研究。成熟的污水處理技術(shù)如生化法、過膜、吸附等對(duì)于BPA等難降解有機(jī)物存在處理效率低、處理效果差、易造成二次污染等主要問題[4],如何找到高效快捷降解BPA等具有難降解、高風(fēng)險(xiǎn)特性的有機(jī)物去除方法已成為當(dāng)前環(huán)境治理中的研究熱點(diǎn)。

自Sidney等[5]研究了液體中的高壓脈沖放電現(xiàn)象以來,高壓脈沖放電作為一種高效且無二次污染的降解技術(shù)已逐漸應(yīng)用到水處理的各類研究中。高壓脈沖放電技術(shù)由各種物理和化學(xué)效應(yīng)構(gòu)成,放電過程通過電離水和空氣分子生成大量等離子體,產(chǎn)生多種氧化劑和氧化形式:如自由基(·H、·O、·OH)、高氧化性分子(H2O2、O3)等以及沖擊波、紫外光、電液空化等現(xiàn)象[6-8],該技術(shù)具有對(duì)環(huán)境和污染物種類不敏感等優(yōu)點(diǎn)。中外學(xué)者運(yùn)用該技術(shù)研究了酚類等多種有機(jī)物的降解過程、作用機(jī)理、處理工藝等[9]。其中Locke設(shè)計(jì)了具有里程碑意義的針板式反應(yīng)裝置,并提出了混合氣—液反應(yīng)器,可在氣—液交界面產(chǎn)生自由基等氧化液相中的污染物[10-12]。Nan等[13]探討了在納米復(fù)合材料水溶液中利用氣-液放電去除BPA的可能性,由于納米離子可以形成更多的空穴電子對(duì),輔助提高了降解反應(yīng)的效果。Yang等利用介質(zhì)阻擋放電的形式設(shè)計(jì)反應(yīng)器,研究了pH等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)BPA去除效果的影響,證明了·OH是反應(yīng)過程中的主要氧化劑,并推測(cè)出BPA降解路徑[14]。采用高壓放電等離子技術(shù)去除難降解有機(jī)物已具有較充分的理論基礎(chǔ),但放電參數(shù)和環(huán)境變量等相關(guān)研究仍需完善。

現(xiàn)搭建高壓脈沖放電反應(yīng)器,并在氣液放電條件下,以BPA水溶液為目標(biāo)降解物,對(duì)放電峰值電壓、頻率、電極間距幾種反應(yīng)器參數(shù)和溶液pH、污染物濃度、溶液電導(dǎo)率3種水質(zhì)指標(biāo)的影響進(jìn)行探索,以BPA去除率為主要依據(jù)選擇最佳反應(yīng)器參數(shù),同時(shí)研究部分理化參數(shù)對(duì)降解效果的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器的搭建如圖1所示,高壓電源提供脈沖高壓,該高壓電源為課題組自制,其放電峰值電壓在10～45 kV區(qū)間連續(xù)可調(diào),放電頻率在30～200 Hz范圍連續(xù)可調(diào)。反應(yīng)器采用低溫等離子放電形式,小功率電源不會(huì)導(dǎo)致放電過程中存在放熱現(xiàn)象。電源正極與石墨針電極相連,負(fù)極接石墨板電極并接地,構(gòu)成經(jīng)典的針—板式放電反應(yīng)器,石墨電極導(dǎo)電性強(qiáng)、耐腐蝕且不會(huì)產(chǎn)生金屬離子進(jìn)入反應(yīng)區(qū)間干擾放電反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)前先將待處理的BPA溶液置于玻璃燒杯容器內(nèi),固定正極懸置于液面之上并可上下移動(dòng)以調(diào)節(jié)電極間距,負(fù)極石墨板位于燒杯外底部,氣—液放電反應(yīng)時(shí)正負(fù)電極均不與溶液直接接觸。實(shí)驗(yàn)中燒杯開口處密封,構(gòu)成封閉環(huán)境,避免外界干擾,燒杯外用黑布包裹進(jìn)行避光處理,避免紫外光干擾降解效果,降解過程中溶液靜置無外力攪拌。

圖1 高壓脈沖放電電源及反應(yīng)器Fig.1 High-voltage pulsed discharge power supply and reactor

1.2 BPA溶液的制備

實(shí)驗(yàn)主要以濃度為10 mg/L的BPA溶液為目標(biāo)處理溶液。稱取精確至 0.001 g的0.010 g 純度為99.9%的BPA顆粒溶于4 mL甲醇中,并轉(zhuǎn)入棕色容量瓶加超純水定容至1 L,超聲10 min備用。

1.3 BPA測(cè)定方法

采用美國(guó)Waters公司的ACQUITY UPLC超高效液相色譜儀對(duì)水中BPA進(jìn)行定量分析。檢測(cè)器為二極管列陣檢測(cè)器(PDA);檢測(cè)波長(zhǎng)為210 nm;色譜柱型號(hào)為ACQUITY UPLC BEH C18 (1.7 μm,2.1×50 mm);柱溫為45 ℃;樣品室溫度為8 ℃;進(jìn)樣體積為2 μL。流動(dòng)相采用水和乙腈等度洗脫(水∶乙腈=9∶11),流速0.4 mL/min,洗脫時(shí)間1 min,保留時(shí)間0.5 min。

2 結(jié)果與分析

每次實(shí)驗(yàn)需量取配制好的BPA溶液100 mL,放電時(shí)長(zhǎng)均為240 min,實(shí)驗(yàn)中每間隔60 min取樣1 mL用以檢測(cè)溶液中BPA含量,計(jì)算得出去除率。

2.1 反應(yīng)器參數(shù)對(duì)BPA去除率的影響規(guī)律

2.1.1 不同峰值電壓下BPA去除率

反應(yīng)容器底部倒入配置好的待測(cè)溶液,設(shè)定兩電極間距1.5 cm,其中燒杯內(nèi)溶液高度約1.0 cm,針電極(正極)尖端距離液面高度0.5 cm,放電頻率固定為200 Hz,放電峰值電壓分別調(diào)整為10、15、20、25、30、35、40、45 kV, BPA的去除率隨時(shí)間變化曲線如圖2所示。由峰值電壓在不同時(shí)刻的BPA去除率可知,BPA去除率隨反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)均有增長(zhǎng),且峰值電壓越高反應(yīng)速率越快。電壓增高可直接導(dǎo)致放電反應(yīng)區(qū)域內(nèi)的高能電子濃度增加,電子束沖擊反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氣體分子和H2O,導(dǎo)致電極間空氣及液面產(chǎn)生多種強(qiáng)氧化性物質(zhì)。已有大量研究表明放電過程中H2O在電子轟擊時(shí)易受激發(fā)解離產(chǎn)生·OH、H3O+、H·、H2等物質(zhì),其中數(shù)量較多且具有極強(qiáng)氧化性的·OH氧化溶液中BPA分子被認(rèn)為是降解過程的最主要反應(yīng),同時(shí)空氣中的O2電離生成的O3等活性物質(zhì)也將氧化液相表面少量的BPA分子,與BPA降解相關(guān)的活性物質(zhì)主要反應(yīng)式為

(1)

(2)

(3)

由于電源為低功率直流脈沖電源,其放電過程并無熱輻射、電液空化等現(xiàn)象,因而低溫等離子體的氧化反應(yīng)是去除BPA的最主要方式。放電電弧位于正極與液面之間,伴隨產(chǎn)生較輕微的液面波動(dòng)進(jìn)而使正極下方液體有小范圍攪動(dòng)現(xiàn)象。

由圖2可知脈沖峰值電壓在25 kV及以下的去除效果較差,240 min的去除率均在40%以下;峰值電壓30 kV以上BPA去除效果較為顯著,去除率均高于73%,電壓40 kV以上則去除率高于90%。此種現(xiàn)象是由于電壓相對(duì)較低時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度不足,表現(xiàn)為目視可見的放電電弧較不明顯。而電場(chǎng)強(qiáng)度直接影響放電區(qū)域內(nèi)參與BPA降解的高能電子密度及活性物質(zhì)數(shù)量,相對(duì)高的峰值電壓可顯著提高BPA的氧化速率。

圖2 不同放電電壓參數(shù)下BPA去除率Fig.2 BPA removal rate at different discharge voltages

2.1.2 不同脈沖重復(fù)頻率下的BPA去除率

脈沖重復(fù)頻率表示單位時(shí)間內(nèi)放電次數(shù),即每秒內(nèi)脈沖放電次數(shù)。電源參數(shù)選取上述實(shí)驗(yàn)效果最優(yōu)峰值電壓45 kV,電極間距1.5 cm,其中溶液高度約1.0 cm,正極距離液面高度0.5 cm,在100～200 Hz頻率范圍內(nèi)間隔25 Hz依次設(shè)置放電頻率為100、125、150、175、200 Hz。

由圖3可知,5種放電頻率下,60 min時(shí)BPA去除率差別較為明顯,但隨反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)增加去除率差別減小,240 min時(shí)去除率為87%～93%,BPA降解效果已較接近?？梢?重復(fù)頻率的增加在反應(yīng)時(shí)間較短時(shí)能較顯著地提高BPA的去除效率,處理時(shí)間越長(zhǎng)則放電頻率對(duì)去除效果的貢獻(xiàn)率越低。根據(jù)式(1)～式(3)活性物質(zhì)的生成機(jī)理,高壓電場(chǎng)中放電頻率增加可在同樣的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生更多的氧化活性物質(zhì),BPA分子有更高的幾率與活性物質(zhì)接觸并被降解,隨BPA分子的逐漸消耗,此幾率不斷降低。由于降解反應(yīng)的中間過程較為復(fù)雜,BPA分子逐步斷鍵、開環(huán)分解為小分子物質(zhì),因此隨反應(yīng)的進(jìn)行原溶液中小分子中間產(chǎn)物含量增長(zhǎng)較快,同時(shí)經(jīng)測(cè)量溶液pH呈不斷下降趨勢(shì),上述現(xiàn)象均會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率的逐步放緩。因此,放電頻率的變化可提高單位時(shí)間內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度,致使溶液中活性物質(zhì)增加,尤其可提高反應(yīng)前期的降解速率。

圖3 不同脈沖重復(fù)頻率參數(shù)下BPA去除率Fig.3 BPA removal rate at different pulse repetition frequencies

2.1.3 不同電極間距下BPA去除率

電源參數(shù)選擇上述實(shí)驗(yàn)中的最優(yōu)參數(shù)(峰值電壓45 kV,重復(fù)頻率200 Hz),正、負(fù)電極垂直距離在1.0～4.5 cm范圍內(nèi)每間隔0.5 cm設(shè)定一級(jí),燒杯中溶液高度均為1.0 cm,得到8種電極間距下BPA的去除效果如圖4所示。

圖4 不同電極間距下BPA去除率Fig.4 BPA removal rate at different electrode spacing

圖5 不同電極間距下放電效果Fig.5 Discharge effects at different electrode spacing

極間距1.5、2、2.5 cm所測(cè)BPA的去除效果較好,其余電極間距在240 min時(shí)BPA去除率均低于49%。間距為1 cm時(shí)陽極的針電極尖端已接觸溶液液面,無法形成氣-液放電條件,雖然此種情況下兩電極間距最短但整體去除率較低,氣-液放電對(duì)有機(jī)溶液的降解效果優(yōu)于液相放電的結(jié)論已有證實(shí)[15],由于液體分子間距遠(yuǎn)小于氣體分子,氣相中高壓電易使氣體分子電離形成電弧放電現(xiàn)象,而液體介質(zhì)內(nèi),形成的等離子體流動(dòng)性較氣相環(huán)境下減弱明顯。反應(yīng)器選用的低功率高壓脈沖電源無法形成強(qiáng)紫外光及氣液空化等條件,液體中活性物質(zhì)生成較少導(dǎo)致降解效果差,因而氣-液放電更有利于更多活性物質(zhì)的大量生成。圖5所示為各電極間距下實(shí)際放電效果,1.5、2、2.5 cm 3種極間距放電時(shí)可明顯觀察到大量呈淡紫色的放電電弧,電弧產(chǎn)生于正電極尖端和液面之間,伴隨放電噪聲明顯,BPA去除效果較優(yōu)。電極間距較大時(shí)電弧肉眼不可見,所觀察的放電效果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表征一致。

2.1.4 反應(yīng)器電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)BPA去除的綜合影響

由反應(yīng)器的物理結(jié)構(gòu)可知,玻璃燒杯底部的阻隔實(shí)質(zhì)上形成了介質(zhì)阻擋形式,由電極、放電間隙以及電介質(zhì)構(gòu)成有損耗電容器,對(duì)激勵(lì)電源等效為阻容性負(fù)載,等效電路圖如圖6所示,其電路相當(dāng)于串聯(lián)諧振電路。由于等效電阻R值較小,該回路的品質(zhì)因素Q值可達(dá)幾十至上百倍[16],品質(zhì)因素較高,即高壓放電過程中的能量損失較小。

U為放電電壓;I為等效電流;L為設(shè)備等效電感;R為反應(yīng)器氣—液電阻;C為與介質(zhì)(燒杯底部)厚度、介電常數(shù)和介質(zhì)有效面積相關(guān)的電容量圖6 放電反應(yīng)器等效電路Fig.6 Equivalent circuit of discharge reactor

由前文研究結(jié)果可知,反應(yīng)器放電峰值電壓較高、頻率較高、電極間距較小時(shí),BPA的去除效率較高。因此在等效電路中,當(dāng)放電脈沖電壓升高,作為高壓電源負(fù)載的玻璃材質(zhì)燒杯,在均勻靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)極化強(qiáng)度較大,將產(chǎn)生較高的局部不均勻電場(chǎng),其電場(chǎng)強(qiáng)度[17]計(jì)算公式為

(4)

式(4)中:E0為初始電場(chǎng)強(qiáng)度;εr為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù);θ為電位角。

式(4)給出了電場(chǎng)中的介質(zhì)極化后產(chǎn)生的局部電場(chǎng)強(qiáng)度E,可知放電電壓及頻率升高后電場(chǎng)強(qiáng)度隨介質(zhì)極化強(qiáng)度而變大,呈正比例放大。因此隨著電壓的升高,阻擋放電的介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)越高,產(chǎn)生的微放電數(shù)量就越多,電場(chǎng)強(qiáng)度也就越高。電壓和頻率越高,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,水溶液中的活性物質(zhì)含量越高[18-19],且由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行,BPA分子量衰減較快,而與活性物質(zhì)相比,水溶液中的BPA分子非常少,反應(yīng)后期對(duì)BPA溶液施加相同的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),降解效率明顯降低。在最佳電場(chǎng)參數(shù)下對(duì)反應(yīng)時(shí)間和BPA濃度進(jìn)行反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程擬合,擬合方程為

(5)

式(5)中:c為反應(yīng)物濃度;n為反應(yīng)級(jí)數(shù);k為反應(yīng)速率常數(shù),得出相應(yīng)參數(shù)k=0.066 2;n=0.797 6;R2=0.987 6。

由圖7可知反應(yīng)速率與BPA濃度呈線性關(guān)系,擬合相關(guān)性較高,BPA降解遵循準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)[20]。

圖7 BPA降解擬合曲線Fig.7 BPA degradation fitting curve

2.2 高壓脈沖放電去除BPA過程總有機(jī)碳分析

根據(jù)最優(yōu)電場(chǎng)參數(shù)范圍,選取電源峰值電壓45 kV、頻率200 Hz、極間距1.5 cm對(duì)10 mg/L的BPA溶液隨降解時(shí)間的總有機(jī)碳(total organic carbon,TOC)含量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。圖8為反應(yīng)開始至240 min溶液內(nèi)TOC的變化情況,進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn),并用TOC百分比含量變化表征。對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行一次擬合,得出一元線性回歸模型:Y=-110.273X+565.921,其中R2=0.964 51,擬合度較高,表征 BPA降解過程中TOC隨時(shí)間線性遞減,而礦化反應(yīng)生成的終產(chǎn)物為CO2和H2O,TOC的減少與有機(jī)物降解后溶液中CO2等分子的釋放有關(guān),礦化過程在固定參數(shù)的放電反應(yīng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)進(jìn)行。此結(jié)果與Kosar等[21]的研究結(jié)果相一致。

圖8 BPA溶液去除過程中TOC含量Fig.8 TOC content during the removal of BPA

2.3 環(huán)境因子及BPA濃度對(duì)放電去除效果的影響

2.3.1 不同BPA初始濃度的去除效果

BPA在各水體中濃度范圍在0～1 000 ng/L,目前已報(bào)道的采樣檢測(cè)中BPA濃度最高值為17.3 mg/L,由日本學(xué)者在垃圾滲濾液中測(cè)出。綜合BPA水溶性及儀器測(cè)量誤差等因素,分別制備并取用10、50、100 mg/L的BPA溶液各100 mL以研究BPA初始濃度對(duì)降解效果的影響,設(shè)置電源電壓45 kV、頻率200 Hz、極間距1.5 cm,得出去除率曲線如圖9所示。高壓脈沖放電對(duì)不同濃度差異的BPA溶液均有較好的去除效果,初始濃度100 mg/L時(shí),反應(yīng)前期的降解速率略快,這與2.1.4節(jié)中所得結(jié)論類似,即固定時(shí)間和電場(chǎng)強(qiáng)度內(nèi)的BPA初始濃度高則降解速率快,但實(shí)驗(yàn)中BPA濃度相較活性物質(zhì)的含量處于較低水平,因此BPA濃度變化對(duì)去除率的貢獻(xiàn)量差別不顯著。

圖9 不同BPA初始濃度的去除率Fig.9 Removal rate of different initial BPA concentrations

2.3.2 BPA溶液初始pH對(duì)去除效果影響

工業(yè)及生活廢水的pH普遍在2.0～11.0,為研究BPA降解與溶液pH之間的關(guān)系,本文研究用HCl及NaOH調(diào)節(jié)BPA溶液的初始pH分別為2.0、4.0、7.0、9.0、11.0。設(shè)置電源電壓45 kV、頻率200 Hz、極間距1.5 cm,取10 mg/L溶液100 mL進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。BPA去除率結(jié)果如圖10所示,當(dāng)pH為7.0和9.0時(shí),180 min溶液去除率已接近100%,表明高壓放電對(duì)于中性及弱堿性的BPA溶液有最佳去除效果。

研究表明,由于在強(qiáng)堿性溶液中·OH可迅速轉(zhuǎn)化為O-[22],使其表現(xiàn)出與·OH不同的化學(xué)反應(yīng)特性。與有機(jī)分子反應(yīng)時(shí)O-表現(xiàn)為親核試劑,可能導(dǎo)致不同的中間產(chǎn)物和不同的反應(yīng)途徑,因此溶液pH為11.0即堿性較強(qiáng)時(shí)的去除效果及機(jī)理與pH在中性及弱堿性時(shí)相差較大。而pH為2.0和4.0的溶液中的H+濃度較高,對(duì)此時(shí)放電產(chǎn)生的大量高能電子有一定的消耗作用,因而整體去除反應(yīng)較慢。

圖10 BPA溶液初始pH對(duì)去除率的影響Fig.10 Effect of initial pH value of BPA solution on the removal rate

BPA的pKa值為9.4[23],當(dāng)溶液pH小于BPA的pKa時(shí)有機(jī)物以不帶電的分子態(tài)存在,但當(dāng)pH為11時(shí),pH大于BPA的pKa,BPA分子上的H+解離,以帶負(fù)電的離子形式存在,親水性增加,此時(shí)帶負(fù)電的BPA離子與水分子間的氫鍵作用更強(qiáng),導(dǎo)致放電過程中BPA離子與水分子間的氫鍵對(duì)活性物質(zhì)起到一定的掩蔽作用,降低了BPA降解速率。但隨著持續(xù)的放電作用,此種掩蔽作用被消除,經(jīng)過較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間也可達(dá)到一定的降解效果。而初始pH為2.0和4.0時(shí),溶液中的H+濃度較高,消耗了大量的活性自由基,也降低了反應(yīng)速率。

2.3.3 溶液中電解質(zhì)濃度對(duì)BPA去除率的影響

工業(yè)和生活廢水中通常有較高含量的電解質(zhì),電解質(zhì)可提高溶液導(dǎo)電性。為驗(yàn)證高壓脈沖放電與溶液電導(dǎo)率的關(guān)系,在配制好的10 mg/L BPA溶液中分別添加濃度為0.10 mol/L和0.01 mol/L的無機(jī)強(qiáng)電解質(zhì)NaCl,與未添加電解質(zhì)的BPA溶液做空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)。3種溶液在高壓脈沖放電條件下的BPA去除率如圖11所示,其去除效果未見顯著差別。

電解質(zhì)含量高低直接影響溶液電導(dǎo)率,實(shí)驗(yàn)測(cè)得放電反應(yīng)前后的電導(dǎo)率變化情況如表1所示。3種溶液初始電導(dǎo)率差別明顯,但經(jīng)放電處理240 min后電導(dǎo)率均增加1.1～1.8 μs/cm,電導(dǎo)率增幅一致,可見放電降解過程中BPA分子的分解以及大量離子的增加是反應(yīng)的必然結(jié)果,放電降解的主要機(jī)理是利用電場(chǎng)區(qū)域生成的活性物質(zhì)的氧化性分解BPA分子,而非對(duì)水溶液通電產(chǎn)生電流放電形成熱解等去除效果。

圖11 電解質(zhì)初始濃度對(duì)BPA去除率的影響Fig.11 Effect of initial electrolyte concentration on BPA removal rate

表1 不同電解質(zhì)濃度下放電前后電導(dǎo)率變化

3 結(jié)論

(1)針對(duì)實(shí)驗(yàn)所構(gòu)建的反應(yīng)器,放電峰值電壓在30 kV以上,正負(fù)電極間距為1.5～2.5 cm的氣-液反應(yīng)對(duì)難降解有機(jī)物BPA的去除效果較優(yōu),重復(fù)頻率的提高在反應(yīng)初期可較顯著增加BPA降解反應(yīng)速率。

(2)根據(jù)等效電路分析,當(dāng)反應(yīng)器峰值電壓較高、電極間距較小時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度較大,從而有利于等離子體的生成并氧化去除溶液中的BPA分子。隨放電反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行,溶液TOC呈線性降低,證明高壓脈沖放電可對(duì)溶液中的BPA分子不斷礦化分解,為難降解有機(jī)物的降解提供更多的方式和依據(jù)。

(3)溶液中BPA的初始濃度和電解質(zhì)含量的變化并未對(duì)高壓脈沖放電主要機(jī)理和反應(yīng)速率產(chǎn)生影響,溶液初始pH的變化則會(huì)對(duì)活性物質(zhì)與BPA分子的反應(yīng)過程發(fā)生改變,BPA在pH為7.0～9.0的去除速率最高,即中性和弱堿性條件下去除效果較為理想,酸性條件不利于放電去除反應(yīng)的進(jìn)行,強(qiáng)堿性條件也會(huì)對(duì)反應(yīng)起抑制作用。