脈沖放電等離子體水處理技術(shù)

1、脈沖放電等離子體水處理技術(shù)脈沖放電等離子體水處理技術(shù)Wastewater Treatment by Pulsed Discharge Plasma System小組成員Contents脈沖放電等離子體簡(jiǎn)介T(mén)he Introduction of Pulsed Discharge Plasma1脈沖放電等離子體機(jī)理概況The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma2應(yīng)用及展望The Application and Outlook3Part 1脈沖放電等離子體簡(jiǎn)介T(mén)he Introduction of Pulsed Discharge Plasma1The Intr

2、oduction of Pulsed Discharge PlasmaPart 1The Introduction of Pulsed Discharge Plasma 水污染處理中廣泛關(guān)注的問(wèn)題之一是對(duì)難降解有水污染處理中廣泛關(guān)注的問(wèn)題之一是對(duì)難降解有機(jī)物的處理。以羥基自由基為氧化劑的高級(jí)氧化技術(shù)機(jī)物的處理。以羥基自由基為氧化劑的高級(jí)氧化技術(shù)是去除難降解有機(jī)物的有效手段。是去除難降解有機(jī)物的有效手段。 脈沖放電等離子體水處理技術(shù)幾乎是各種高級(jí)氧脈沖放電等離子體水處理技術(shù)幾乎是各種高級(jí)氧化技術(shù)的天然組合，它集合了化技術(shù)的天然組合，它集合了高能電子轟擊、羥基自高能電子轟擊、羥基自由基氧化、紫外光

3、降解、臭氧氧化由基氧化、紫外光降解、臭氧氧化等多種效應(yīng)于一體，等多種效應(yīng)于一體，對(duì)有機(jī)污染物的處理具有高效率、重復(fù)性好、無(wú)選擇對(duì)有機(jī)污染物的處理具有高效率、重復(fù)性好、無(wú)選擇性等優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)有機(jī)污染物的降解具有廣泛的適用性，性等優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)有機(jī)污染物的降解具有廣泛的適用性，因而吸引了越來(lái)越多的研究者關(guān)注，應(yīng)用前景廣闊。因而吸引了越來(lái)越多的研究者關(guān)注，應(yīng)用前景廣闊。Part 1The Introduction of Pulsed Discharge Plasma 通過(guò)加熱的方法可以使物質(zhì)在固、液、氣三相之間轉(zhuǎn)通過(guò)加熱的方法可以使物質(zhì)在固、液、氣三相之間轉(zhuǎn)變，稱(chēng)為相變。當(dāng)溫度進(jìn)一步增高，原子變，稱(chēng)為相變

4、。當(dāng)溫度進(jìn)一步增高，原子( (分子分子) )間的熱運(yùn)間的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與電離能相當(dāng)?shù)臅r(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生較多的電離過(guò)程從動(dòng)動(dòng)能與電離能相當(dāng)?shù)臅r(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生較多的電離過(guò)程從而變成了電離氣體，系統(tǒng)的基本組元變成了離子、電子、而變成了電離氣體，系統(tǒng)的基本組元變成了離子、電子、原子、分子以及自由基等物質(zhì)，其在整體上是呈近似電中原子、分子以及自由基等物質(zhì)，其在整體上是呈近似電中性的物質(zhì)狀態(tài)，這就是等離子體狀態(tài)。性的物質(zhì)狀態(tài)，這就是等離子體狀態(tài)。固體 冰冰液體 水水氣體 水汽水汽等離子體 電離氣體電離氣體00C1000C100000CPart 1The Introduction of Pulsed Discharg

5、e Plasma宇宙中90物質(zhì)處于等離子體態(tài)星星云云極極光光太太陽(yáng)陽(yáng)表表面面閃閃電電Part 1The Introduction of Pulsed Discharge Plasma 高壓脈沖放電是研究最多的電暈放電形式。高壓脈沖放電是研究最多的電暈放電形式。 由高電壓脈沖電源產(chǎn)生的極強(qiáng)電流在水中以極短的由高電壓脈沖電源產(chǎn)生的極強(qiáng)電流在水中以極短的時(shí)間時(shí)間( (納秒級(jí)納秒級(jí)) )向放電通道輸入，形成電子雪崩，巨大的向放電通道輸入，形成電子雪崩，巨大的脈沖電流使通道內(nèi)形成高能密度，由此引起局部高溫。脈沖電流使通道內(nèi)形成高能密度，由此引起局部高溫。 在放電過(guò)程中，電子與中性氣體分子和原子進(jìn)行非在放

6、電過(guò)程中，電子與中性氣體分子和原子進(jìn)行非彈性碰撞，使這些中性分子的激發(fā)、分解和電離更為強(qiáng)彈性碰撞，使這些中性分子的激發(fā)、分解和電離更為強(qiáng)烈，產(chǎn)生高氧化活性物質(zhì)烈，產(chǎn)生高氧化活性物質(zhì)(OH (OH 、H H2 2O O2 2等活性粒子等活性粒子) )、紫、紫外輻射、高能電子轟擊等，達(dá)到去除有機(jī)物的目的。外輻射、高能電子轟擊等，達(dá)到去除有機(jī)物的目的。高壓脈沖放電：高壓脈沖放電：Part 1The Introduction of Pulsed Discharge Plasma脈沖放電等離子體水處脈沖放電等離子體水處理系統(tǒng)一般有兩個(gè)部分理系統(tǒng)一般有兩個(gè)部分組成，一是脈沖電源供組成，一是脈沖電源供電設(shè)備

7、，另一個(gè)是等離電設(shè)備，另一個(gè)是等離子體反應(yīng)器。子體反應(yīng)器。高壓脈沖電源用于產(chǎn)生高壓脈沖電源用于產(chǎn)生等離子體；等離子體；反應(yīng)器則利用產(chǎn)生的活反應(yīng)器則利用產(chǎn)生的活性物質(zhì)以及伴隨產(chǎn)生的性物質(zhì)以及伴隨產(chǎn)生的熱、光、波等效應(yīng)來(lái)凈熱、光、波等效應(yīng)來(lái)凈化水質(zhì)?；|(zhì)。Part 1The Introduction of Pulsed Discharge Plasma 高壓脈沖放電產(chǎn)生的等離子體直接用于水處理始于高壓脈沖放電產(chǎn)生的等離子體直接用于水處理始于 1987 1987 年年 Cle ments Cle ments 的開(kāi)創(chuàng)性工作。的開(kāi)創(chuàng)性工作。2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代中期，各國(guó)學(xué)者在此領(lǐng)域的研究較為活

8、躍年代中期，各國(guó)學(xué)者在此領(lǐng)域的研究較為活躍，研究重點(diǎn)集中在放電的物理效應(yīng)和化學(xué)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究以研究重點(diǎn)集中在放電的物理效應(yīng)和化學(xué)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究以及水體的殺菌消毒、難生化處理的污染物的降解、染料脫及水體的殺菌消毒、難生化處理的污染物的降解、染料脫色的應(yīng)用性研究。色的應(yīng)用性研究。近年來(lái)隨著等離子體應(yīng)用和脈沖功率技術(shù)的發(fā)展，以及近年來(lái)隨著等離子體應(yīng)用和脈沖功率技術(shù)的發(fā)展，以及污水處理環(huán)保的推動(dòng)，各國(guó)科學(xué)家對(duì)脈沖放電等離子體技污水處理環(huán)保的推動(dòng)，各國(guó)科學(xué)家對(duì)脈沖放電等離子體技術(shù)開(kāi)展了廣泛深入的研究。歐盟委員會(huì)啟動(dòng)了一個(gè)名為術(shù)開(kāi)展了廣泛深入的研究。歐盟委員會(huì)啟動(dòng)了一個(gè)名為“ytriDytriD”(Dir

9、ty(Dirty倒拼，意為倒拼，意為“消除污染消除污染”) )第第6 6框架計(jì)劃框架計(jì)劃的環(huán)保行動(dòng)，積極積極開(kāi)展污染物處理技術(shù)研究。其中參的環(huán)保行動(dòng)，積極積極開(kāi)展污染物處理技術(shù)研究。其中參加國(guó)有德國(guó)、比利時(shí)、荷蘭、以色列以及俄羅斯，就快脈加國(guó)有德國(guó)、比利時(shí)、荷蘭、以色列以及俄羅斯，就快脈沖放電等離子體用于難降解污水處理廠開(kāi)展了廣泛的研究，沖放電等離子體用于難降解污水處理廠開(kāi)展了廣泛的研究，得到了可觀的研究成果。污水中苯酚的去除率達(dá)到得到了可觀的研究成果。污水中苯酚的去除率達(dá)到9999，一些難降解的廢水一些難降解的廢水BODBODCODCOD比例提高，以便于進(jìn)一步利用比例提高，以便于進(jìn)一步利用生

10、物降解。生物降解。Part 1The Introduction of Pulsed Discharge Plasma日本日本GunmaGunma大學(xué)大學(xué)Masayuki SatoMasayuki Sato對(duì)脈沖放電等離子體污水對(duì)脈沖放電等離子體污水處理開(kāi)展了系列研究，發(fā)現(xiàn)在水中通入氣泡可降低脈沖處理開(kāi)展了系列研究，發(fā)現(xiàn)在水中通入氣泡可降低脈沖電壓、處理效果更佳。試驗(yàn)驗(yàn)證了在通有氧氣泡的芝加電壓、處理效果更佳。試驗(yàn)驗(yàn)證了在通有氧氣泡的芝加哥天藍(lán)印染廢水中進(jìn)行脈沖等離子體放電處理，可達(dá)哥天藍(lán)印染廢水中進(jìn)行脈沖等離子體放電處理，可達(dá)9595的脫色效果。的脫色效果。法國(guó)科學(xué)家法國(guó)科學(xué)家T TH HDa

11、ngDang研究了脈沖電壓以及能耗對(duì)處理研究了脈沖電壓以及能耗對(duì)處理效果的影響，發(fā)現(xiàn)更高的脈沖電壓對(duì)一氯酚有更好的降效果的影響，發(fā)現(xiàn)更高的脈沖電壓對(duì)一氯酚有更好的降解效率。對(duì)于含鹽較高的污水，通過(guò)添加解效率。對(duì)于含鹽較高的污水，通過(guò)添加FeCl2FeCl2發(fā)生發(fā)生FentonFenton反應(yīng)產(chǎn)生更多的自由基，可以提高降解效率。反應(yīng)產(chǎn)生更多的自由基，可以提高降解效率。Part 1The Introduction of Pulsed Discharge Plasma浙江大學(xué)有關(guān)學(xué)者近年來(lái)也開(kāi)展了脈沖放電降解水中苯浙江大學(xué)有關(guān)學(xué)者近年來(lái)也開(kāi)展了脈沖放電降解水中苯乙酮、對(duì)氯苯酚以及與臭氧聯(lián)用等的基礎(chǔ)性

12、實(shí)驗(yàn)研究口乙酮、對(duì)氯苯酚以及與臭氧聯(lián)用等的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)研究口引，證明了脈沖放電降解的有效性，最終使這引，證明了脈沖放電降解的有效性，最終使這2 2種物質(zhì)的種物質(zhì)的降解率達(dá)到降解率達(dá)到9090和和9696。研究發(fā)現(xiàn)向反應(yīng)器通入氣體對(duì)。研究發(fā)現(xiàn)向反應(yīng)器通入氣體對(duì)苯乙酮的降解非常有利，提高了苯乙酮降解率，并計(jì)算苯乙酮的降解非常有利，提高了苯乙酮降解率，并計(jì)算得到了光降解、熱解、氧化降解反應(yīng)速率常數(shù)。得到了光降解、熱解、氧化降解反應(yīng)速率常數(shù)。目前國(guó)內(nèi)研究水平與國(guó)際水平還存在一定差距，在機(jī)理目前國(guó)內(nèi)研究水平與國(guó)際水平還存在一定差距，在機(jī)理和應(yīng)用方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)缺乏系統(tǒng)深入的研究，特別是還缺少和應(yīng)用方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)缺乏

13、系統(tǒng)深入的研究，特別是還缺少高效、可靠的快脈沖電源關(guān)鍵技術(shù)，使得這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)高效、可靠的快脈沖電源關(guān)鍵技術(shù)，使得這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)有達(dá)到推廣應(yīng)用的程度。為了使快脈沖放電等離子體技有達(dá)到推廣應(yīng)用的程度。為了使快脈沖放電等離子體技術(shù)進(jìn)一步走向應(yīng)用，目前迫切需要解決其中涉及的關(guān)鍵術(shù)進(jìn)一步走向應(yīng)用，目前迫切需要解決其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)問(wèn)題。Part 2脈沖放電等離子體機(jī)理概況The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma2The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma電子理論：電子理論：當(dāng)高壓電場(chǎng)施加于電極上時(shí)，電極當(dāng)高壓電場(chǎng)施加于

14、電極上時(shí)，電極間隙的自由電子會(huì)被加速，加速的電子可以與周間隙的自由電子會(huì)被加速，加速的電子可以與周?chē)x子化的分子碰撞生成更多的自由電子，形成圍離子化的分子碰撞生成更多的自由電子，形成等離子體通道。等離子體通道。Part 2The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma熱力學(xué)熱力學(xué)( (氣泡氣泡) )理論：理論：強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域的電流引起強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域的電流引起液體的加熱并蒸發(fā)，進(jìn)而形成氣泡，此時(shí)水溶液液體的加熱并蒸發(fā)，進(jìn)而形成氣泡，此時(shí)水溶液中放電通過(guò)氣泡傳播的行為與其在氣相中的傳播中放電通過(guò)氣泡傳播的行為與其在氣相中的傳播過(guò)程相近。電場(chǎng)作用首先在每一個(gè)氣泡內(nèi)形成擊過(guò)程

15、相近。電場(chǎng)作用首先在每一個(gè)氣泡內(nèi)形成擊穿，最終導(dǎo)致水溶液中產(chǎn)生更高的熱量和更多的穿，最終導(dǎo)致水溶液中產(chǎn)生更高的熱量和更多的氣泡，直至水溶液的完全擊穿。氣泡，直至水溶液的完全擊穿。Part 2The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma 電子理論中所描述的被加速的電子稱(chēng)為高能電子電子理論中所描述的被加速的電子稱(chēng)為高能電子(e(e- -，e e- -可以與其周?chē)臍怏w分子發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，如可以與其周?chē)臍怏w分子發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，如活化、分解、電子捕收和離子化。活化、分解、電子捕收和離子化。Part 2The Mechanism of Pulsed Di

16、scharge Plasma答辯人：XXXPart 2The Mechanism of Pulsed Discharge Plasmae-e-O2H2Oe-e-e-O3OH2O2OHHPart 2The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma物理作用物理作用l紫外光紫外光l放電高壓放電高壓l沖擊波沖擊波Part 2The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma化學(xué)作用化學(xué)作用l羥基自由基羥基自由基l雙氧水雙氧水H H2 2O O2 2l臭氧臭氧0 03 3Part 2The Mechanism of Pulsed Discha

17、rge Plasma 羥基自由基羥基自由基(OH)(OH)是一種重要的活性氧，從分子是一種重要的活性氧，從分子式上看是由氫氧根（式上看是由氫氧根（OHOH- -）失去一個(gè)電子形成。羥基）失去一個(gè)電子形成。羥基自由基具有極強(qiáng)的得電子能力也就是氧化能力，氧化自由基具有極強(qiáng)的得電子能力也就是氧化能力，氧化電位電位2.8v2.8v。是自然界中僅次于氟的氧化劑。是自然界中僅次于氟的氧化劑。 Part 2The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma H H2 2O O2 2: :在紫外光照射下或與亞鐵離子在紫外光照射下或與亞鐵離子(Fe(Fe2+2+) )聯(lián)合作用聯(lián)合作

18、用均可以產(chǎn)生能氧化有機(jī)物的心均可以產(chǎn)生能氧化有機(jī)物的心H“H“在水溶液的脈沖放電過(guò)在水溶液的脈沖放電過(guò)程中，因?yàn)橛懈吣茈娮拥霓Z擊作用，可以在水溶液中生程中，因?yàn)橛懈吣茈娮拥霓Z擊作用，可以在水溶液中生成雙氧水，并在紫外光的作用下進(jìn)一步分解為成雙氧水，并在紫外光的作用下進(jìn)一步分解為OHOH，氧，氧化降解有機(jī)物。化降解有機(jī)物。Part 2The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma 0 03 3是一種強(qiáng)氧化性氣體，易溶于水，其在水中的溶是一種強(qiáng)氧化性氣體，易溶于水，其在水中的溶解度約為氧氣的解度約為氧氣的1313倍。倍。0303以其高的氧化電位，能氧化降以其高的氧

19、化電位，能氧化降解多種難生物降解的有機(jī)物，特別是對(duì)染料分子的助色解多種難生物降解的有機(jī)物，特別是對(duì)染料分子的助色基團(tuán)和發(fā)色基團(tuán)有良好的選擇性和氧化性，基團(tuán)和發(fā)色基團(tuán)有良好的選擇性和氧化性，0 03 3的這一特的這一特性促成了其在放電廢水處理中的重要作用。性促成了其在放電廢水處理中的重要作用。Part 2The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma 一是一是原生過(guò)程原生過(guò)程，即基本和初始過(guò)程。包括高能電子，即基本和初始過(guò)程。包括高能電子的沖擊的沖擊( (打碎大分子或開(kāi)環(huán)打碎大分子或開(kāi)環(huán)) )、強(qiáng)場(chǎng)及電解作用、強(qiáng)場(chǎng)及電解作用( (存在部存在部分放電形式中分放電形

20、式中) )，放電產(chǎn)物有紫外線、臭氧、自由基等。，放電產(chǎn)物有紫外線、臭氧、自由基等。 二是二是次生過(guò)程次生過(guò)程，包括紫外線、臭氧、自由基以及它，包括紫外線、臭氧、自由基以及它們的聯(lián)合作用、部分放電形式產(chǎn)生的激波作用，次生過(guò)們的聯(lián)合作用、部分放電形式產(chǎn)生的激波作用，次生過(guò)程主要由原生過(guò)程的產(chǎn)物產(chǎn)生。程主要由原生過(guò)程的產(chǎn)物產(chǎn)生。 三是三是再生過(guò)程再生過(guò)程，包括化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物再次受放電影，包括化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物再次受放電影響的過(guò)程及反應(yīng)產(chǎn)物離開(kāi)放電區(qū)域以后發(fā)生的反應(yīng)過(guò)程，響的過(guò)程及反應(yīng)產(chǎn)物離開(kāi)放電區(qū)域以后發(fā)生的反應(yīng)過(guò)程，主要由廢水的化學(xué)成分決定。主要由廢水的化學(xué)成分決定。 四是四是附屬過(guò)程附屬過(guò)程，包括電

21、極和容器材料參與的反應(yīng)過(guò)，包括電極和容器材料參與的反應(yīng)過(guò)程。程。Part 2The Mechanism of Pulsed Discharge PlasmaPart 3在水處理中的應(yīng)用The Application of Pulsed Discharge Plasma3The Introduction of Pulsed Discharge PlasmaPart 3The Introduction of Pulsed Discharge Plasma 國(guó)內(nèi)外利用高壓脈沖放電技術(shù)處理水中不同污染物國(guó)內(nèi)外利用高壓脈沖放電技術(shù)處理水中不同污染物的研究較多，主要集中于有毒有害的生物難降解的有機(jī)的研究較

22、多，主要集中于有毒有害的生物難降解的有機(jī)污染物的處理，例如苯環(huán)類(lèi)有機(jī)物污染物的處理，例如苯環(huán)類(lèi)有機(jī)物( (苯酚、苯、甲苯、氯苯酚、苯、甲苯、氯酚、硝基酚、苯胺和多氯聯(lián)苯等酚、硝基酚、苯胺和多氯聯(lián)苯等) )、四氯乙烯、甲基叔丁、四氯乙烯、甲基叔丁基醚、乙烷基苯、蔥醒和有機(jī)染料基醚、乙烷基苯、蔥醒和有機(jī)染料( ( 如甲基藍(lán)和甲基橙如甲基藍(lán)和甲基橙) ) 等，等， 其中還包括殺菌消毒的研究。其中還包括殺菌消毒的研究。 高壓脈沖放電方式按外加電壓可分為交流、直流、高壓脈沖放電方式按外加電壓可分為交流、直流、脈沖脈沖3 3種種; ; 按介質(zhì)與反應(yīng)的相態(tài)可分為按介質(zhì)與反應(yīng)的相態(tài)可分為氣相氣相( (液膜表面

23、的液膜表面的氣體放電氣體放電) )、液相液相( (水中放電水中放電) )、氣液混合兩相氣液混合兩相放電等幾種。放電等幾種。Part 3The Introduction of Pulsed Discharge Plasma 氣相放電是指放電在氣相中發(fā)生氣相放電是指放電在氣相中發(fā)生的放電方式。如圖的放電方式。如圖1 1所示，反應(yīng)器內(nèi)所示，反應(yīng)器內(nèi)的空間一般可分成的空間一般可分成 2 2個(gè)區(qū)域：在高壓個(gè)區(qū)域：在高壓電極附近為等離子區(qū)域，放電開(kāi)始后，電極附近為等離子區(qū)域，放電開(kāi)始后，高壓電極首先將其附近的氣體分子電高壓電極首先將其附近的氣體分子電離，產(chǎn)生高活性的粒子。若存在氣體離，產(chǎn)生高活性的粒子。若

24、存在氣體為空氣，則可生成為空氣，則可生成 O O、H H、OHOH、和、和O O3 3等等活性粒子，在等離子區(qū)以外的區(qū)域，活性粒子，在等離子區(qū)以外的區(qū)域，電場(chǎng)強(qiáng)度比等離子區(qū)的弱，在這個(gè)區(qū)電場(chǎng)強(qiáng)度比等離子區(qū)的弱，在這個(gè)區(qū)域，氣體分子利用電能產(chǎn)生域，氣體分子利用電能產(chǎn)生 O O、O O2 2- -、 O O3 3- -、H H- -和和OHOH- -等負(fù)離子，這些離子在電等負(fù)離子，這些離子在電場(chǎng)力的作用下快速向液體表面運(yùn)動(dòng)，場(chǎng)力的作用下快速向液體表面運(yùn)動(dòng)，與水反應(yīng)生成與水反應(yīng)生成OHOH、OOHOOH、O O3 3等，等， 氧化降解水中污染物。氧化降解水中污染物。氣相放電氣相放電Part 3The

25、 Introduction of Pulsed Discharge Plasma 國(guó)內(nèi)朱承駐等人自制了水膜表面介質(zhì)放電反應(yīng)器， 利用不銹鋼針作為內(nèi)電極，石英玻璃作為介質(zhì)，研究了在內(nèi)電極通氧氣的條件下降解水中甲基紫甲基紫，結(jié)果表明甲基紫的降解率與電壓和處理時(shí)間呈線性關(guān)系，與甲基紫初始溶液濃度呈指數(shù)關(guān)系，溶液的 pH 值隨處理時(shí)間的增加而下降，100mg/L甲基紫經(jīng)等離子體處理3s，其降解率可達(dá) 95% 以上，COD下降了50%。 Hoeben等人利用氣相放電降解苯酚廢水苯酚廢水，研究表明苯酚可有效降解，生成產(chǎn)物為苯二酚、乙醛、有機(jī)酸、水及二氧化碳， 并且對(duì)分別通入氬氣和空氣2種氣體時(shí)的降解進(jìn)行研

26、究。Sano等人利用直流電暈放電針對(duì)平板結(jié)構(gòu)反應(yīng)器在氣相中產(chǎn)生等離子體處理苯酚，實(shí)驗(yàn)表明氣相中O2的存在對(duì)降解有利，并指出降解過(guò)程中 O3并不起主要作用，放電電極為負(fù)極時(shí)更有利于有機(jī)物降解。實(shí)驗(yàn)還考察了氣體停留時(shí)間、正負(fù)電極間距、O2的濃度等因素對(duì)降解效果的影響。Part 3The Introduction of Pulsed Discharge Plasma 液相放電的整個(gè)放電過(guò)程均液相放電的整個(gè)放電過(guò)程均在溶液中進(jìn)行，在溶液中進(jìn)行， 一般在極不均勻一般在極不均勻電場(chǎng)中由尖電極產(chǎn)生。近年來(lái)發(fā)電場(chǎng)中由尖電極產(chǎn)生。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的改進(jìn)形式是液電空化技展起來(lái)的改進(jìn)形式是液電空化技術(shù)，即尖電極在水中

27、放電的同時(shí)術(shù)，即尖電極在水中放電的同時(shí)向溶液中通入氣體，如圖向溶液中通入氣體，如圖2 2所示。所示。向反應(yīng)器中通入氣體，由于氣體向反應(yīng)器中通入氣體，由于氣體的密度很小，介電常數(shù)為的密度很小，介電常數(shù)為1 1，而液，而液體的介電常數(shù)為體的介電常數(shù)為8080，因而，在液，因而，在液體中氣泡的存在是有利的，易于體中氣泡的存在是有利的，易于引起氣泡的局部放電，最終導(dǎo)致引起氣泡的局部放電，最終導(dǎo)致等離子體通道的形成，氣泡的局等離子體通道的形成，氣泡的局部放電還增加了反應(yīng)活性分子，部放電還增加了反應(yīng)活性分子，易于污染物的降解。易于污染物的降解。液相放電液相放電Part 3The Introduction

28、of Pulsed Discharge Plasma 國(guó)內(nèi)方面，國(guó)內(nèi)方面， 許正等人驗(yàn)證了用脈沖等離子技許正等人驗(yàn)證了用脈沖等離子技術(shù)降解術(shù)降解TNTTNT的可行性。的可行性。 浙江大學(xué)的文岳中等人進(jìn)行了浙江大學(xué)的文岳中等人進(jìn)行了苯乙酮苯乙酮的實(shí)驗(yàn)，的實(shí)驗(yàn)，最高降解率達(dá)最高降解率達(dá) 92% 92% ，而后又進(jìn)行了高壓脈沖放電，而后又進(jìn)行了高壓脈沖放電與臭氧氧化聯(lián)用降解水中對(duì)氯苯酚的實(shí)驗(yàn)，與臭氧氧化聯(lián)用降解水中對(duì)氯苯酚的實(shí)驗(yàn)， 結(jié)果結(jié)果表明增加臭氧濃度及降低電極間距，提高了降解表明增加臭氧濃度及降低電極間距，提高了降解效率。效率。Part 3The Introduction of Pulsed

29、Discharge Plasma混合兩相放電：混合兩相放電：氣中噴霧氣中噴霧 該放電形式一般是該放電形式一般是在極在極 不均勻電場(chǎng)中由不均勻電場(chǎng)中由尖尖( ( 線線) ) 電極產(chǎn)生，如電極產(chǎn)生，如圖圖3 3所示，所示， 利用機(jī)械噴利用機(jī)械噴霧形成氣液混合霧形成氣液混合 兩相兩相體，使放電易于發(fā)生，體，使放電易于發(fā)生，同時(shí)放電產(chǎn)生的活同時(shí)放電產(chǎn)生的活 性性粒子和液體有大的接觸粒子和液體有大的接觸面積。面積。Part 3The Introduction of Pulsed Discharge Plasma 此種放電方式處理印染廢水印染廢水的研究，用直接藍(lán)2B染料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以直接藍(lán)2B和活性艷紅X-

30、3B進(jìn)行脫色實(shí)驗(yàn)， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)等離子體可有效破壞染料發(fā)色基團(tuán)。 周愛(ài)姣等進(jìn)行了垃圾滲濾液垃圾滲濾液的處理研究，發(fā)現(xiàn)放電1次，COD 升高20% ，BOD5升高 59.7%，提高了滲濾液的可生化性，不調(diào)節(jié)pH值時(shí)放電1次的氨氮 去除率為30%40%，調(diào)節(jié)pH后去除率可達(dá)到60%以上。 李為等進(jìn)行了放電等離子體與飼養(yǎng)酵母聯(lián)合處理味精廢水味精廢水的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn) COD Cr 的去除 率比單獨(dú) 使用飼養(yǎng)酵母法處理增加了38.3%。 江白茹等對(duì)焦化廢水焦化廢水的處理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，廢水中氰化物和酚的處理效果較好，氰化物去除率達(dá)90%以上，酚的去除率達(dá)70%以上，并且提高了焦化廢水的可生化性。 Yee 等人利用

31、高壓脈沖放電等離子體與好氧生物法耦合降解四氯乙烯和四氯乙烯和2 2、4-4-二氯苯酚二氯苯酚，實(shí)驗(yàn)表明前段放電處理能有效脫氯，有利于后續(xù)的生化處理。Part 3The Introduction of Pulsed Discharge Plasma 水中氣泡水中氣泡此種放電形式即電極置此種放電形式即電極置于水中同時(shí)在水中吹進(jìn)于水中同時(shí)在水中吹進(jìn)微小氣泡時(shí)的放電，現(xiàn)微小氣泡時(shí)的放電，現(xiàn)以玻璃器壁形以玻璃器壁形 成介質(zhì)成介質(zhì)阻擋放電，如圖阻擋放電，如圖4 4所示。所示。氣體以微小的氣泡分散氣體以微小的氣泡分散于水中，有利于放電產(chǎn)于水中，有利于放電產(chǎn)生的高生的高 能電子、臭氧、能電子、臭氧、 活性粒子

32、以及紫外光與活性粒子以及紫外光與水充分接觸，易于產(chǎn)生水充分接觸，易于產(chǎn)生羥基等自由基羥基等自由基。Part 3The Introduction of Pulsed Discharge Plasma催化劑的應(yīng)用催化劑的應(yīng)用 利用液電體系的化學(xué)與物理性質(zhì)，投加催化劑可以促利用液電體系的化學(xué)與物理性質(zhì)，投加催化劑可以促進(jìn)更多活性物質(zhì)的產(chǎn)生，達(dá)到提高污染物去除率和電源功進(jìn)更多活性物質(zhì)的產(chǎn)生，達(dá)到提高污染物去除率和電源功效的目的效的目的. . 因此，近幾年來(lái)開(kāi)始了這方面的研究，將催化因此，近幾年來(lái)開(kāi)始了這方面的研究，將催化劑引入到高壓脈沖放電反應(yīng)器中以提升反應(yīng)器性能。劑引入到高壓脈沖放電反應(yīng)器中以提升反

33、應(yīng)器性能。均相催化：均相催化：向反應(yīng)器中加入向反應(yīng)器中加入 FeFe2+2+，F(xiàn)eFe2+2+和放電產(chǎn)生的和放電產(chǎn)生的H H2 2O O2 2、紫外光發(fā)生光助芬頓反應(yīng)，促進(jìn)了羥基自由基的產(chǎn)率，紫外光發(fā)生光助芬頓反應(yīng)，促進(jìn)了羥基自由基的產(chǎn)率， 羥基自由基的增多使得苯酚的降解加快，大幅度提高了降羥基自由基的增多使得苯酚的降解加快，大幅度提高了降解率。但難于把解率。但難于把FeFe2+2+和和 FeFe3+3+從處理后溶液中分離出來(lái)，需從處理后溶液中分離出來(lái)，需要進(jìn)一步的后續(xù)處理，這可能會(huì)限制它的應(yīng)用。要進(jìn)一步的后續(xù)處理，這可能會(huì)限制它的應(yīng)用。Part 3The Introduction of Pu

34、lsed Discharge Plasma非均相催化非均相催化活性炭：活性炭：在液相針在液相針- - 板反應(yīng)器中加入顆粒粒活性炭后苯板反應(yīng)器中加入顆粒?；钚蕴亢蟊椒拥娜コ试黾咏拥娜コ试黾咏? 1倍，模型計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較證明倍，模型計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較證明活性炭對(duì)苯酚降解具有催化作用?；钚蕴繉?duì)苯酚降解具有催化作用。分子篩：分子篩：氣液混合反應(yīng)器中投加不同得分子篩催化劑，氣液混合反應(yīng)器中投加不同得分子篩催化劑，發(fā)現(xiàn)加入鐵型分子篩后得聯(lián)合處理過(guò)程具有協(xié)同效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)加入鐵型分子篩后得聯(lián)合處理過(guò)程具有協(xié)同效應(yīng)。溶膠凝膠法制做了負(fù)載鎳或鈷的活性炭，并將它們分別溶膠凝膠法制做了負(fù)載鎳或鈷的活性炭，

35、并將它們分別作為地電極使用時(shí)提高了苯酚的降解率，并且負(fù)載鎳的作為地電極使用時(shí)提高了苯酚的降解率，并且負(fù)載鎳的活性炭地電極大大提高了活性炭地電極大大提高了TOCTOC的去除率。的去除率。TiOTiO2 2催化劑：催化劑：脈沖放電與二氧化鈦光催化劑的聯(lián)合作用脈沖放電與二氧化鈦光催化劑的聯(lián)合作用可有效地產(chǎn)生羥基、臭氧、過(guò)氧化氫等活性物種，提高可有效地產(chǎn)生羥基、臭氧、過(guò)氧化氫等活性物種，提高了苯酚、了苯酚、4-4-氯酚的降解。氯酚的降解。Part 3The Introduction of Pulsed Discharge Plasma混合催化混合催化 在液電體系和氣液混合放電體系中引入活性在液電體系和氣液混合放電體系中引入活性炭與炭與FeFe2+2+離子，在液電體系中發(fā)現(xiàn)離子，在液電體系中發(fā)現(xiàn) FeFe2+2+離子加速了離子加速了H H2 2O O2 2的分解，同時(shí)活性炭的吸附、傳質(zhì)和表面反應(yīng)的分解，同時(shí)活性炭的吸附、傳質(zhì)和表面反應(yīng)促進(jìn)了苯酚的降解；在氣液混合放電體系發(fā)現(xiàn)至促進(jìn)了苯酚的降解；在氣液混合放電體系發(fā)現(xiàn)至于氣相得多孔網(wǎng)狀玻璃質(zhì)炭的地電極促進(jìn)臭氧的于氣相得多孔網(wǎng)狀玻璃質(zhì)炭的地電極促