等離子體技術(shù)用于污水深度處理

1、汪健 MG1425054等離子體技術(shù)用于污水深度處理主要內(nèi)容參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)未來展望未來展望處理應(yīng)用處理應(yīng)用技術(shù)介紹技術(shù)介紹技術(shù)介紹近年來，等離子體物理的發(fā)展為材料、能源、信息、環(huán)境空間、空間物理、地球物理等科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的技術(shù)和工藝。等離子體是物質(zhì)存在的第四種狀態(tài)，它由電離的導(dǎo)電氣體組成，其中包括六種典型的粒子，即電子、正離子、負(fù)離子、激發(fā)態(tài)的原子或分子、基態(tài)的原子或分子以及光子。事實(shí)上等離子體就是由上述大量正負(fù)帶電粒子和中性粒子組成的，并表現(xiàn)出集體行為的一種準(zhǔn)中性氣體，也就是高度電離的氣體。無論是部分電離還是完全電離，其中的負(fù)電荷總數(shù)等于正電荷總數(shù)，所以叫等離子體（徐學(xué)基，199

2、6）。等離子體類型1.輝光放電（Glow Discharge）：輝光放電屬于低氣壓放電，工作壓力一般都低于10 mbar，每種氣體都有其典型的輝光放電顏色，熒光燈的發(fā)光即為輝光放電。因其受低氣壓的限制，工業(yè)應(yīng)用難于連續(xù)化生產(chǎn)且應(yīng)用成本高昂，目前應(yīng)用范圍僅局限于實(shí)驗(yàn)室、燈光照明產(chǎn)品和半導(dǎo)體工業(yè)等。2.電暈放電（Corona Discharge） ：在曲率半徑很大的尖端電極附近，由于局部電場強(qiáng)度超過氣體的電離場強(qiáng)，使氣體發(fā)生電離和激勵，因而出現(xiàn)電暈放電。3.介質(zhì)阻擋放電（DBD）：有絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電，又稱介質(zhì)阻擋電暈放電或無聲放電。由于DBD在產(chǎn)生的放電過程中會產(chǎn)生大量的

3、自由基和準(zhǔn)分子，如OH、O、NO等，它們的化學(xué)性質(zhì)非?；钴S，很容易和其它原子、分子或其它自由基發(fā)生反應(yīng)而形成穩(wěn)定的原子或分子，在DBD電極結(jié)構(gòu)中，采用管線式的電極結(jié)構(gòu)還可制成O3發(fā)生器，因而，可利用這些自由基的特性來處理有機(jī)污染物，在環(huán)保方面也有很重要價值，現(xiàn)在人們已越來越重視對DBD的研究與應(yīng)用。 4.滑動電弧放電（Glide Arc Discharge）：電源在兩電極上施加高壓引起電極間流動的氣體在電極最窄部分電擊穿，一旦擊穿發(fā)生電源就以中等電壓提供足以產(chǎn)生強(qiáng)力電弧的大電流，電弧在電極的半橢圓形表面上向右膨脹，不斷伸長直到不能維持為止。電弧熄滅后重新起弧，周而復(fù)始，其視覺觀看滑動電弧放電等

4、離子體就像火焰一般?；瑒与娀》烹姷入x子體通常應(yīng)用于材料的表面處理和有毒廢物清除和裂解。 等離子體類型Pulsed discharge plasma reactorsa:液相放電反應(yīng)器b:氣相放電反應(yīng)器c:氣液混相放電反應(yīng)器d:線板放電反應(yīng)器e:靜電霧化環(huán)網(wǎng)反應(yīng)器f:氣溶膠反應(yīng)器DC pulseless corona discharge reactorsa:浸沒式毛細(xì)管點(diǎn)電極反應(yīng)器b:多線板反應(yīng)器c:線柱濕壁反應(yīng)器DBD reactorsa:多管流電極反應(yīng)器b:棒柱反應(yīng)器c:同心柱反應(yīng)器d:轉(zhuǎn)鼓反應(yīng)器 Glow discharge reactorsa:接觸輝光放電反應(yīng)器b:兩室接觸輝光放電反應(yīng)器

5、c:浸沒式輝光放電反應(yīng)器d:直流隔膜輝光放電反應(yīng)器低溫等離子體技術(shù)處理污染物原理在外加電場的作用下，放電產(chǎn)生的大量高能電子轟擊污染物分子，使其電離、解離和激發(fā)，然后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵涡》肿游镔|(zhì)，或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無毒無害或低毒低害的物質(zhì)，從而使污染物得以降解去除。高能電子及自由基的作用高壓放電過程中形成大量高能電子，在有水分子存在時，高能電子在極短時間內(nèi)（10-7s）與水反應(yīng)形成大量自由基和O3，在高壓放電等離子體中自由基種類很多，主要有羥基自由基OH、水合電子eaq-、O、HO2等，它們都具有強(qiáng)的氧化性（Sunetal.，1997）。 臭氧的

6、作用臭氧具有很強(qiáng)的水溶性，其在水中的溶解度約為氧氣的13倍，O3溶于水后發(fā)生一系列反應(yīng)生成OH，氧化有機(jī)物（Lukeet al.，2005）。 雙氧水和紫外光的作用雙氧水是一種強(qiáng)氧化劑，H2O2在UV照射下或與Fe2+聯(lián)合作用均可產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的OH。在放電過程中，由于高能電子的轟擊作用，可以在水溶液中生成H2O2，并在UV的作用下進(jìn)一步分解為OH。UV直接照射水體產(chǎn)生OH的的效率是非常低的，但是水中有溶解性O(shè)3存在時，即會有較高的OH產(chǎn)生率（unkaet al.，1999）。 等離子體協(xié)同催化加處理污水Carbon materials：活性炭材料具有特殊的吸附和催化特性，應(yīng)用于等離子體協(xié)同

7、處理污水中，其過程如下。等離子體協(xié)同催化加處理污水Metal oxide：許多金屬氧化物具有一定的催化功能，并能在特定條件下產(chǎn)生激發(fā)態(tài)，促進(jìn)反應(yīng)過程的進(jìn)行；納米二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N具有普遍應(yīng)用的光催化劑，可在等離子體產(chǎn)生的UV激發(fā)下產(chǎn)生活性物質(zhì)，促進(jìn)等離子體處理污水的能力。等離子體協(xié)同催化加處理污水Metal ions:金屬離子如亞鐵離子Fe2+可在羥基自由基OH的存在下形成芬頓效應(yīng)，促進(jìn)反應(yīng)過程的進(jìn)行；而等離子體本身就會激發(fā)產(chǎn)生大量的羥基自由基，亞鐵離子在這種條件下加速反應(yīng)過程。未來展望1.等離子體處理污水的基本原理研究：目前等離子體處理污水主要是利用產(chǎn)生的活性自由基、UV以及臭氧等，至于反應(yīng)機(jī)

8、理尚不得知，需加強(qiáng)進(jìn)一步的基本原理研究。2.大尺寸等離子體反應(yīng)器的設(shè)計(jì)：目前等離子體反應(yīng)器還停留在小規(guī)模小尺寸應(yīng)用上，這阻礙了等離子體的應(yīng)用發(fā)展。3.與其他更經(jīng)濟(jì)的技術(shù)聯(lián)用：目前等離子體高能耗也是一大問題，與生物法等相比缺乏經(jīng)濟(jì)性，可考慮與其他技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1 M. Capocelli, E. Joyce, A. Lancia, T.J. Mason, D. Musmarra, M. Prisciandaro, Sonochemical degradation of estradiols: incidence of ultrasonic frequency, Chem. Eng.

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