專利名稱：介質(zhì)阻擋放電等離子體、吸附、光催化協(xié)同作用廢水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理裝置，更具體地說是一種介質(zhì)阻擋放電等離子體、吸附、和光
催化協(xié)同作業(yè)進(jìn)行廢水處理的裝置。
背景技術(shù)：
介質(zhì)阻擋放電是產(chǎn)生低溫等離子體的一種常見方法，它是有絕緣介質(zhì)插入放電空 間的一種氣體放電，介質(zhì)可以覆蓋在電極上或者懸掛在放電空間里，當(dāng)在放電電極上施加 足夠高的交流電壓時(shí)，電極間的氣體，即使在很高氣壓下也會(huì)被擊穿而形成介質(zhì)阻擋放電。
介質(zhì)阻擋放電技術(shù)目前主要應(yīng)用在臭氧生產(chǎn)、顯示器的制造、材料表面處理和改 性、氣態(tài)污染物的治理等技術(shù)領(lǐng)域。近年來，將介質(zhì)阻擋放電技術(shù)應(yīng)用到廢水治理方面的研 究引起了廣大學(xué)者的關(guān)注。介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體過程中，不僅可以產(chǎn)生OH， 、H* 、 0 等高活性物質(zhì)，同時(shí)還會(huì)有03、 H202和紫外光的產(chǎn)生。OH 是典型的強(qiáng)氧化劑，是目前 已知可在水處理中應(yīng)用的氧化能力最強(qiáng)的氧化劑，其與水中大多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)較快，同樣， H 和0 均有很高的反應(yīng)活性，可用于水中污染物的去除；03和H202均具有極強(qiáng)的氧化功 能，它們對(duì)水中有機(jī)污染物有很強(qiáng)的氧化能力；紫外光也可實(shí)現(xiàn)對(duì)部分污染物的去除。介 質(zhì)阻擋放電過程中產(chǎn)生的這些活性物質(zhì)，對(duì)采用該方法去除水中污染物起到至關(guān)重要的作 用。怎樣合理的用這些活性物種來處理廢水成為利用介質(zhì)阻擋放電廢水處理反應(yīng)器設(shè)計(jì)的 關(guān)鍵。然而，目前應(yīng)用介質(zhì)阻擋放電技術(shù)處理廢水僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，并且實(shí)驗(yàn)室 設(shè)計(jì)的介質(zhì)阻擋放電技術(shù)廢水處理裝置，對(duì)介質(zhì)阻擋放電過程中產(chǎn)生的這些活性物質(zhì)均沒 有合理、全部的使用。 此外，吸附和光催化技術(shù)也是廢水處理中常用技術(shù)，吸附是指物質(zhì)(主要是固體 物質(zhì))表面吸住周圍介質(zhì)(液體或氣體)中的分子或離子的現(xiàn)象，在污水處理中常用于吸 附廢水中污染物；光催化技術(shù)是利用光能轉(zhuǎn)換成為化學(xué)反應(yīng)所需的能量，來產(chǎn)生催化作用， 目前常用的光催化劑為二氧化鈦，二氧化鈦在光的作用下在其表面產(chǎn)生空穴和電子，以此 降解水中污染物。然而將介質(zhì)阻擋放電技術(shù)與吸附、光催化技術(shù)聯(lián)用，以提高廢水處理效果 和效率，未見相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種介質(zhì)阻擋放電等離子 體、吸附、光催化協(xié)同作用廢水處理裝置，將介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù)與吸附、光催化技 術(shù)聯(lián)用以達(dá)到廢水處理的目的。 本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案 本發(fā)明介質(zhì)阻擋放電等離子體、吸附、光催化協(xié)同作用廢水處理裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 是 將有機(jī)玻璃筒和石英玻璃管設(shè)置為套筒，所述有機(jī)玻璃筒為外套層，負(fù)載有二氧化鈦光催化劑的活性炭纖維固定于有機(jī)玻璃筒的內(nèi)側(cè)壁，在所述有機(jī)玻璃筒的頂部設(shè)置可 以在活性炭纖維的表面形成水膜的水分布器，水槽中的水通過水泵接入所述水分布器；所 述石英玻璃管為中心筒，石英玻璃管中設(shè)置筒狀金屬電極，以形成在所述有機(jī)玻璃筒和石 英玻璃管之間的空腔構(gòu)成介質(zhì)阻擋放電腔；所述金屬電極通過導(dǎo)線與高壓電源電連接，水 分布器及水槽中的水與接地極連通。 本發(fā)明介質(zhì)阻擋放電等離子體、吸附、光催化協(xié)同作用廢水處理裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 也在于 所述金屬電極為金屬管，在所述金屬管的外側(cè)壁上為錫紙層，所述錫紙層與石英 玻璃管的內(nèi)側(cè)壁相貼。 按質(zhì)量比，所述負(fù)載在活性炭纖維表面的二氧化鈦光催化劑的負(fù)載量為 5% -10%。 所述石英玻璃管與水膜之間的間距為4 10mm。 所述高壓電源的電流頻率為30 55kHz、電壓峰值為5000 15000V。 本發(fā)明中，水槽內(nèi)的廢水經(jīng)水泵提升至水分布器后在活性炭纖維的表面形成一薄
層水膜，在金屬電極和接地極之間施加高壓使石英玻璃管與水膜之間的空腔內(nèi)形成介質(zhì)阻
擋放電；一方面，介質(zhì)阻擋放電過程中產(chǎn)生的03、11202、011* 、H* 、0* 、高能電子以及紫外光
與活性炭纖維表面流動(dòng)的廢水中的污染物發(fā)生作用，去除廢水中的污染物，另一方面，固定
于有機(jī)玻璃筒內(nèi)壁的活性炭纖維可有效吸附廢水中的污染物，同時(shí)，介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的
紫外光照射活性炭纖維上負(fù)載的二氧化鈦發(fā)生光催化反應(yīng)，光催化反應(yīng)中產(chǎn)生的高活性物
質(zhì)對(duì)廢水中污染物進(jìn)行降解。 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在 1、本發(fā)明中應(yīng)用的活性炭纖維具有優(yōu)良的污染物吸附性能，可將廢水中的污染物 吸附到表面，同時(shí)，在活性炭纖維表面負(fù)載的二氧化鈦光催化劑經(jīng)介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的紫 外光的照射會(huì)發(fā)生光催化反應(yīng)，生成大量活性自由基，無選擇地與廢水中的污染物反應(yīng)，將 其降解為二氧化碳、水和簡(jiǎn)單有機(jī)物。 2、本發(fā)明中應(yīng)用的活性炭纖維具有優(yōu)良的催化性能，介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體 過程中產(chǎn)生的臭氧和雙氧水可在活性炭纖維表面發(fā)生催化反應(yīng)，生成氧化能力更強(qiáng)的自由 基，同時(shí)，活性炭纖維可提高廢水中的臭氧和雙氧水含量，進(jìn)而提到廢水中污染物的去除率。 3、本發(fā)明裝置在常溫、常壓下操作，反應(yīng)條件溫和、可控制性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單。


圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中標(biāo)號(hào)1、高壓導(dǎo)線；2、水分布器；3、活性炭纖維；4、石英玻璃管；5、金屬電極； 6、有機(jī)玻璃筒；8、高壓電源；9、接地極；10、水泵。
以下通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式
參見圖1 ，本實(shí)施例中，將有機(jī)玻璃筒6和石英玻璃管4設(shè)置為套筒，有機(jī)玻璃筒6為外套層，負(fù)載有二氧化鈦光催化劑的活性炭纖維3固定于有機(jī)玻璃筒6的內(nèi)側(cè)壁，在有機(jī) 玻璃筒6的頂部設(shè)置可以在活性炭纖維3的表面形成水膜的水分布器2，水槽7中的水通過 水泵10接入水分布器2 ;石英玻璃管4為中心筒，石英玻璃管4中設(shè)置筒狀金屬電極5，以 形成在有機(jī)玻璃筒6和石英玻璃管4之間的空腔構(gòu)成介質(zhì)阻擋放電腔；金屬電極5通過導(dǎo) 線與高壓電源8電連接，水分布器2及水槽7中的水與接地極9連通。
具體實(shí)施中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置也包括 作為高壓電極的金屬電極5為金屬管，在金屬管的外側(cè)壁上為錫紙層，錫紙層與 石英玻璃管4的內(nèi)側(cè)壁相貼。 按質(zhì)量比，負(fù)載在活性炭纖維3表面的二氧化鈦光催化劑的負(fù)載量為5% -10%。
石英玻璃管4與水膜之間的間距為4 10mm。 開始處理廢水時(shí)，金屬電極5連通高壓電源8，高壓電源8的電流頻率為30 55kHz，電壓峰值為5000 15000V，金屬電極5和接地極9之間施加的高壓便可在石英玻璃 管4與水膜之間的空腔內(nèi)形成介質(zhì)阻擋放電。介質(zhì)阻擋放電過程中產(chǎn)生的03、 H202、 0H 、 H 、0 、高能電子以及紫外光與活性炭纖維3表面流動(dòng)的廢水中的污染物發(fā)生作用，去除 廢水中的污染物；固定于有機(jī)玻璃筒6內(nèi)壁的活性炭纖維3可有效吸附廢水中的污染物，同 時(shí)，介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的紫外光照射活性炭纖維3上負(fù)載的二氧化鈦發(fā)生光催化反應(yīng)，光 催化反應(yīng)中產(chǎn)生的高活性物質(zhì)對(duì)廢水中污染物進(jìn)行降解。
權(quán)利要求
一種介質(zhì)阻擋放電等離子體、吸附、光催化協(xié)同作用廢水處理裝置，其特征是將有機(jī)玻璃筒(6)和石英玻璃管(4)設(shè)置為套筒，所述有機(jī)玻璃筒(6)為外套層，負(fù)載有二氧化鈦光催化劑的活性炭纖維(3)固定于有機(jī)玻璃筒(6)的內(nèi)側(cè)壁，在所述有機(jī)玻璃筒(6)的頂部設(shè)置可以在活性炭纖維(3)的表面形成水膜的水分布器(2)，水槽(7)中的水通過水泵(10)接入所述水分布器(2)；所述石英玻璃管(4)為中心筒，石英玻璃管(4)中設(shè)置筒狀金屬電極(5)，以形成在所述有機(jī)玻璃筒(6)和石英玻璃管(4)之間的空腔構(gòu)成介質(zhì)阻擋放電腔；所述金屬電極(5)通過導(dǎo)線與高壓電源(8)電連接，水分布器(2)及水槽(7)中的水與接地極(9)連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體、吸附、光催化協(xié)同作用廢水處理裝 置，其特征是所述金屬電極(5)為金屬管，在所述金屬管的外側(cè)壁上為錫紙層，所述錫紙層 與石英玻璃管(4)的內(nèi)側(cè)壁相貼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體、吸附、光催化協(xié)同作用廢水處理裝 置，其特征是按質(zhì)量比，所述負(fù)載在活性炭纖維(3)表面的二氧化鈦光催化劑的負(fù)載量為 5% -10%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體、吸附、光催化協(xié)同作用廢水處理裝 置，其特征是所述石英玻璃管(4)與水膜之間的間距為4 10mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體、吸附、光催化協(xié)同作用廢水處理裝 置，其特征是所述高壓電源(8)的電流頻率為30 55kHz、電壓峰值為5000 15000V。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種介質(zhì)阻擋放電等離子體、吸附、光催化協(xié)同作用廢水處理裝置，其特征是將有機(jī)玻璃筒和石英玻璃管設(shè)置為套筒，有機(jī)玻璃筒為外套層，負(fù)載有二氧化鈦光催化劑的活性炭纖維固定于有機(jī)玻璃筒的內(nèi)側(cè)壁，在有機(jī)玻璃筒的頂部設(shè)置可以在活性炭纖維的表面形成水膜的水分布器，水槽中的水通過水泵接入水分布器；石英玻璃管為中心筒，石英玻璃管中設(shè)置筒狀金屬電極，以形成介質(zhì)阻擋放電腔。本發(fā)明將介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù)與吸附、光催化技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用，達(dá)到廢水處理的目的。
文檔編號(hào)C02F1/28GK101786757SQ201010121669
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者馮景偉, 徐得潛, 胡真虎, 蘇饋?zhàn)? 袁守軍, 鐘華勇 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)