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      低溫等離子水處理技術

      文章編輯:新能環境人氣:362發表時間:2020-01-08【

      低溫等離子水處理技術


      低溫等離子體水處理技術,包括高壓脈沖放電等離子體水處理技術和輝光放電等離子體水處理技術,是利用放電直接在水溶液中產生等離子體,或者將氣體放電等離子體中的活性粒子引入水中,可使水中的污染物徹底氧化、分解。


      水溶液中的直接脈沖放電可以在常溫常壓下操作,整個放電過程中無需加入催化劑就可以在水溶液中產生原位的化學氧化性物種氧化降解有機物,該項技術對低濃度有機物的處理經濟且有效。此外,應用脈沖放電等離子體水處理技術的反應器形式可以靈活調整,操作過程簡單,相應的維護費用也較低。受放電設備的限制,該工藝降解有機物的能量利用率較低,等離子體技術在水處理中的應用還處在研發階段。


      滑動弧等離子體處理有機廢水方法  


      滑動弧等離子體技術降解有機廢水主要有2種方法,一種是將反應器放置于液體上方,放電空間內產生的活性物質經電弧吹入氣液相界面,實現有機物降解,這種方法能量效率相對較低;另一種是經霧化噴嘴將載氣與廢液同時注入反應空間,氣液接觸更加充分,實現氣液兩相放電,有機物降解效果和能量利用率更高。


      嚴建華等利用氣液兩相滑動弧放電等離子體裝置,降解制藥廢水和DSD酸的濃縮廢液,研究表明高濃度有機廢水的COD、BOD5去除率均達99%以上。杜長明等通過氣液兩相滑動弧放電等離子體處理酸性橙Ⅱ、中性紅和堿性艷藍3種染料,研究了其脫色效果、降解效果、降解路徑及反應動力學。500mL,200mg/L的染料廢水,在放電電壓10kV、空氣流速0.8m3/h的條件下,放電60min,三種染料的脫色率分別為84.1%、72.7%與89.7%,取得較好效果。


      滑動弧反應器放電區域大、反應接觸面廣,同時能量轉化率高、可連續操作;但其多數還只是在實驗室研究階段,實際工業廢水處理的案例較少。還需要進一步研究放電參數、廢水組成、反應器結構等對有機廢水降解的影響規律,以有效提高能量利用率和有機物降解率。


      輝光放電等離子體處理有機廢水  


      輝光放電水處理裝置如圖6所示,在特定反應器內,當兩電極間的電壓足夠高時,陽極針狀電極與周圍電解液之間產生輝光、紫外線和沖擊波,使周圍溶劑迅速汽化形成穩定的蒸汽鞘,持續產生如·OH、H2O2、·H等高活性粒子,這些活性粒子在一般的電化學反應中不易得到,但在輝光放電中可源源不斷產生,并被輸送到電極附近的溶液中,使水體中的有機物氧化,并進一步降解為CO2、H2O和無機鹽,特別適用于有機廢水的消毒和凈化。


      輝光放電最顯著特征是非法拉第特性,即被轉化的物質量遠超過按法拉第電量計算所得值。此外等離子體氣體鞘層空間中含有大量的自由基、分子、原子、離子等粒子,其中高能水生活性物質對非法拉第現象的產生具有重要作用。劉永軍等以4-氯苯酚的硫酸鈉溶液為模擬廢水,采用接觸輝光放電等離子體技術對其降解,實驗發現在4-氯苯酚降解過程中產生大量H2O2,4-氯苯酚的降解速率和H2O2生成速率隨電流升高而加快,H2O2的生成加速了有機物降解。


      輝光放電技術在有機廢水降解方面有顯著優勢,如降解時間短、速率快、能耗低等特點,也為工業化學合成和電解制氫提供了新方法、新思路。但其技術本身也存在一些問題,一是在提高有機物降解率的方法上針對性和目的性不強;二是放電過程及反應機理復雜,放電時易受探測裝置和其他非可控因素影響,理化參數在線檢測準確度不高。因此需繼續深入研究其機理,優化工藝參數和反應器結構設計。


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