一種采用交流電源進行微等離子體弧放電催化水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及液相等離子體放電催化水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電場作用下，液相放電過程產(chǎn)生的等離子體中含有大量高能活性粒子，對許多分子有破壞作用。這些高能活性粒子與催化劑相結(jié)合，能有效提高放電處理效果，促進有機分子分解，因而成為污染處理技術(shù)研宄和開發(fā)的熱點。
[0003]微弧放電，以鈦為陽極的“等離子體一催化”模式，即結(jié)合電極原位生成的二氧化鈦，形成一個自然集成的放電催化協(xié)同系統(tǒng)。此方法將等離子體與催化劑結(jié)合起來，更充分發(fā)揮放電過程中產(chǎn)生高能粒子、高能環(huán)境的作用，呈現(xiàn)出反應(yīng)的多樣性、協(xié)同性及催化劑對OH自由基生成反應(yīng)的良好選擇性。
[0004]嚴志宇等公開了一種微等離子體弧放電催化水處理方法，將二氧化鈦催化劑原位生成于放電的電極上，實現(xiàn)了單極脈沖電源下液相放電與催化更好的協(xié)同作用，可用于廢水中有機污染物的降解。任偉正等采用了 550V直流電源對艷紅B溶液進行了放電處理，最大脫色率可達93 %。上述研宄中多采用直流或直流脈沖電源進行微弧放電，液相等離子體-催化協(xié)同作用只發(fā)生在陽極及其附近區(qū)域，反應(yīng)中產(chǎn)生大量的高能基團，如OH自由基也聚集在陽極區(qū)域，而陰極則只發(fā)生還原反應(yīng)。因此這種水處理技術(shù)反應(yīng)區(qū)域小，效率較低，且陽極腐蝕較快。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)上述提出的現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)區(qū)域小，效率較低，且陽極腐蝕較快等技術(shù)問題，而提供一種采用交流電源進行微等離子體弧放電催化水處理方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0007]一種采用交流電源進行微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟:
[0008]I)在待處理液中加入添加劑；
[0009]2)打開通風(fēng)系統(tǒng)及磁力攪拌系統(tǒng)；
[0010]3)將電極I和電極II插入到反應(yīng)池中；
[0011]4)將含有添加劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0012]5)接通所述電極I和所述電極II之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0013]6)分析水處理效果；
[0014]7)水處理結(jié)束，
[0015]上述方法根據(jù)待處理液的狀態(tài)不同可分為靜態(tài)處理方法和動態(tài)處理方法，
[0016]所述靜態(tài)處理方法具有如下步驟:
[0017]I)在待處理液中加入添加劑；
[0018]2)打開通風(fēng)系統(tǒng)及磁力攪拌系統(tǒng)；
[0019]3)將電極I和電極II插入到反應(yīng)池中；
[0020]4)將含有添加劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0021]5)接通所述電極I和所述電極II之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0022]6)分析水處理效果:定時取樣化驗待處理液的水質(zhì)變化，按預(yù)先的計算處理時間，并結(jié)合化驗結(jié)果，確定處理結(jié)束時間；
[0023]7)水處理結(jié)束:逐漸降低電源電壓至10-20V后，再依次關(guān)閉電源、磁力攪拌系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)，
[0024]所述動態(tài)處理方法具有如下步驟:
[0025]I)在待處理液中加入添加劑:在待處理液體輸入管道里加入添加劑；
[0026]2)打開通風(fēng)系統(tǒng)及磁力攪拌系統(tǒng)；
[0027]3)將電極I和電極II插入到反應(yīng)池中；
[0028]4)將含有添加劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0029]5)接通所述電極I和所述電極II之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0030]6)分析水處理效果:分析從反應(yīng)池流出的處理后的水質(zhì)，根據(jù)化驗結(jié)果，調(diào)節(jié)液體進出反應(yīng)池的流量，使處理效果滿足要求；
[0031]7)水處理結(jié)束:停止向所述反應(yīng)池中輸入待處理液，逐漸降低電壓至10-20V后，再依次關(guān)閉電源、磁力攪拌系統(tǒng)及通風(fēng)系統(tǒng)，
[0032]所述添加劑的濃度為0.5_50g/L，所述添加劑為硅酸鈉、碳酸鈉、鋁酸鈉或硫酸鈉中的一種或數(shù)種。
[0033]所述電極I的材質(zhì)與所述電極II的材質(zhì)中至少有一種含有鈦元素。
[0034]所述電源是電壓峰值為80V_lkV、交換頻率為KT3-1O5Hz的交流電源，將交流電源施加在所述電極I和所述電極II上，可使所述電極I和所述電極II都放電，增加了放電區(qū)域、減緩腐蝕。
[0035]所述電極I的材質(zhì)采用工業(yè)純鈦，鈦鋁合金或其它鈦合金中的一種，所述電極II的材質(zhì)采用工業(yè)純鈦，鈦鋁合金、其它鈦合金或工業(yè)純鋁中的一種，通過所述電極I和所述電極II對反應(yīng)體系施加電壓，使含鈦元素的電極表面能夠原位生成負載型催化劑進行放電催化，
[0036]所述工業(yè)純鈦的牌號為TA1, 了4或TA 3中的一種；
[0037]所述鈦鋁合金是鋁含量為2.0%?80%，余量為鈦和其他不可避免的微量元素的鈦鋁合金，作為優(yōu)選，所述鈦鋁合金的牌號為TA4、TA5, TA6, 了~或TA 8中的一種；
[0038]所述其他鈦合金為鈦含量大于80%以上的鈦合金，作為優(yōu)選，所述其他鈦合金的牌號為 TB。TB2、TC1, TC2、TC3、TC4、TC5、TC6、TC7、TC8、1^9或 TC 1Q中的一種；上述牌號參考國標(GB 3620.1-2007)，
[0039]所述工業(yè)純鋁的牌號為1^、1^、1^、1^、1^、1^6或1^中的一種，上述牌號參考國標(GB/T 16474-2011)。
[0040]所述電極I和所述電極II之間的電極間距為2-50mm。
[0041]所述電極I位于待處理液中的電極表面積為5mm2-ldm2;所述電極II位于待處理液中的電極表面積為5mm2-ldm2。
[0042]所述電極I為針狀電極或板狀電極；所述電極II為針狀電極或板狀電極。
[0043]上述各參數(shù)應(yīng)根據(jù)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、待處理液的水質(zhì)，按照動力學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)分析、以及放電穩(wěn)定性和實際處理效果，確定其最佳值。
[0044]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0045]本發(fā)明采用交流電源下的微弧放電催化水處理技術(shù)，則可讓兩極交替發(fā)生液相微弧放電，使得兩電極區(qū)域都能產(chǎn)生液相等離子體-催化作用，相比于直流電源單極放電，本發(fā)明可增加水處理區(qū)域。另外，正負電壓的交替對放電電極產(chǎn)生適當(dāng)?shù)耐Ｐ外g化也能緩解電極腐蝕，形成更利于放電-催化的膜層結(jié)構(gòu)，且交流電源相比單極性脈沖電源更簡易、易獲得，并且能耗更低。
[0046]基于上述理由本發(fā)明可在環(huán)境工程水處理技術(shù)等領(lǐng)域廣泛推廣。
【附圖說明】
[0047]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0048]圖1是本發(fā)明的【具體實施方式】中的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0049]圖1為本發(fā)明的【具體實施方式】中的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括反應(yīng)池4，所述反應(yīng)池4下部設(shè)有磁力攪拌系統(tǒng)6，所述反應(yīng)池4內(nèi)裝有待處理液1，所述攪拌系統(tǒng)6磁力控制用于攪拌所述待處理液I的攪拌子7，所述裝置還包括電極I 2和電極II 3，所述電極I 2和所述電極II 3之間連接有交流電源5。
[0050]實施例1
[0051]一種采用交流電源進行微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟:
[0052]I)在待處理液I中加入添加劑；
[0053]2)打開通風(fēng)系統(tǒng)及磁力攪拌系統(tǒng)6 ;
[0054]3)將電極I 2和電極II 3插入到反應(yīng)池4中；
[0055]4)將含有添加劑的待處理液I加入到所述反應(yīng)池4中；
[0056]5)接通所述電極I 2和所述電極II 3之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0057]6)分析水處理效果:定時取樣化驗待處理液I的水質(zhì)變化，按預(yù)先的計算處理時間，并結(jié)合化驗結(jié)果，確定處理結(jié)束時間；
[0058]7)水處理結(jié)束:逐漸降低電源電壓至10-20V后，再依次關(guān)閉電源、磁力攪拌系統(tǒng)6和通風(fēng)系統(tǒng)，
[0059]所述添加劑的濃度為15g/L，所述添加劑為硅酸鈉，
[0060]所述電極I 2的材質(zhì)為鋁含量為30%，余量為鈦和其他不可避免的微量元素的鈦鋁合金，所述電極II 3的材質(zhì)為工業(yè)純鋁，牌號為L1,
[0061]所述電源是電壓峰值為500V、交換頻率為50Hz的交流電源5。
[0062]所述電極I 2和所述電極II 3之間的電極間距為15mm。
[0063]所述電極I 2位于待處理液I中的電極表面積為1