專利名稱：二氧化鈦薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)境技術(shù)和水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種TiA光催化與脈沖等離子體協(xié)同處理廢水的裝置。
背景技術(shù)：
近年來，高壓脈沖放電等離子體技術(shù)廣泛應(yīng)用于水處理技術(shù)，它是一種集高能電子、濕式氧化、化學(xué)氧化、光催化氧化于一體的耦合型高級氧化技術(shù)。在脈沖放電過程中能同時產(chǎn)生化學(xué)效應(yīng)和物理效應(yīng)，化學(xué)效應(yīng)主要產(chǎn)生OH ·、H ·、0 ·等活性自由基以及02、H202、 O3等活性物質(zhì)，物理效應(yīng)主要形成紫外光、沖擊波以及超聲等。脈沖放電過程中紫外光瞬間產(chǎn)生很難完全利用，光化學(xué)作用對于污染物降解效果并不明顯，目前有研究利用脈沖放電產(chǎn)生的紫外光，在反應(yīng)器中加入TiO2形成光催化，提高紫外光的利用，同時提高污染物的去除。對于TiA協(xié)同催化多集中于粉末或顆粒狀TiO2，但這不利于TiA的回收再利用， 或者將TiO2固定在電極上進(jìn)行放電，但多形成電暈放電，放電強(qiáng)度不大，紫外光產(chǎn)生量也不大，而形成火花放電則容易損壞TiO2，削弱光催化的作用。很少有報道固定化TiO2在多種放電形式下協(xié)同處理廢水的研究。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種脈沖等離子體處理在多種放電形式下均能與 TiO2光催化協(xié)同，同時有利于TiO2回收重復(fù)利用的廢水處理裝置。一種TiA薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置，包括高壓脈沖電源、高壓脈沖放電絕緣筒和儲水池，所述的高壓脈沖放電絕緣筒頂端安裝有帶出氣孔的蓋板，所述的高壓脈沖放電絕緣筒的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，所述的進(jìn)水口、出水口均與儲水池連接。所述的蓋板中間設(shè)有可調(diào)節(jié)的筒頂螺桿，所述的筒頂螺桿的下端連接一水平板式電極。所述的高壓脈沖放電絕緣筒的筒內(nèi)壁固定有生長在金屬鈦(Ti)基質(zhì)上的納米管TiO2 薄膜，薄膜高度優(yōu)選為10-50mm，Ti板基質(zhì)厚度優(yōu)選為0. 3_lmm，基質(zhì)上生長的TW2納米管管徑優(yōu)選為50-100nm。所述的高壓脈沖放電絕緣筒的底部設(shè)有微孔曝氣器和針狀電極，所述的針狀電極的下端與脈沖電源的正極連接，所述的筒頂螺桿的上端與脈沖電源的負(fù)極連接。所述的高壓脈沖電源的電壓為10_50kV，頻率為50-200HZ。所述的高壓脈沖放電絕緣筒的材料優(yōu)選聚乙烯。所述的針狀電極和水平板式電極均為不銹鋼電極，所述的水平板式電極位于水面以上。所述的針狀電極與水平板式電極之間距離優(yōu)選為10_50mm，可形成液下放電和液上放 H1^ ο作為一種優(yōu)選，可在上述裝置的基礎(chǔ)上增加曝氣室。所述的曝氣室通過螺母與高壓脈沖放電絕緣筒的底部相連接；所述的微孔曝氣器和針狀電極穿過曝氣室頂部和高壓脈沖放電絕緣筒的筒底，微孔曝氣器和針狀電極的上部位于高壓脈沖放電絕緣筒內(nèi)，下部位于曝氣室內(nèi)，通過微孔曝氣器向高壓脈沖放電絕緣筒曝氣；所述的曝氣室上設(shè)有進(jìn)氣口 ； 所述的曝氣室的進(jìn)氣口與曝氣裝置相連。所述的曝氣裝置包括流量計、閥門和氣瓶，氣瓶可用氮?dú)?、空氣、氧氣，所述的流量計與曝氣室的進(jìn)氣口相連。本實(shí)用新型裝置中，儲水池中的待處理廢水通過水泵由進(jìn)水口進(jìn)入高壓脈沖放電絕緣筒，再通過絕緣筒的出水口回到儲水池，形成循環(huán)，使待處理廢水在處理過程中混合均勻，確定針狀電極與水平板式電極的間距，可以形成液下放電和液上放電，脈沖電源通過電極在高壓脈沖放電絕緣筒里進(jìn)行放電，改變輸入電壓或者電極距離能形成電暈、流柱、火花放電形式。放電過程中產(chǎn)生的0Η·、Η·、0·、02、H202、03、紫外光、沖擊波以及超聲等能對廢水進(jìn)行降解，特別是火花放電能產(chǎn)生大量的紫外光和活性物質(zhì)，放電強(qiáng)度極大，形成強(qiáng)烈的沖擊波，同時高壓脈沖放電絕緣筒壁上的TW2薄膜能有效利用紫外光，形成光催化反應(yīng)， 促進(jìn)廢水的進(jìn)一步降解。作為優(yōu)選方案，曝氣裝置將空氣通入曝氣室，再通過微孔曝氣器向高壓脈沖放電絕緣筒內(nèi)通入氣體，一方面能促進(jìn)氣體活性物質(zhì)的產(chǎn)生，另一方面氣體的擾動能促進(jìn)氣液傳質(zhì)，增強(qiáng)污染物的降解。本實(shí)用新型的有益效果在于裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，固定化TiA薄膜不受放電強(qiáng)度影響，納米管TiA不被流柱和火花放電產(chǎn)生的強(qiáng)沖擊波破壞，在電暈、流柱、火花放電條件下均能有效利用放電產(chǎn)生的紫外光使反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生更多的活性物質(zhì)，有效提高處理效率。

圖1為本實(shí)用新型裝置的示意圖。圖2為本實(shí)用新型裝置加曝氣室的示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所示，一種TW2薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置，包括高壓脈沖電源1、高壓脈沖放電絕緣筒2、水泵11和儲水池12。所述的高壓脈沖放電絕緣筒2頂端設(shè)有蓋板，所述的蓋板上有出氣孔9，蓋板中間安裝有可調(diào)節(jié)的筒頂螺桿5，筒頂螺桿5的下端連接一水平板式電極4 ；所述的高壓脈沖放電絕緣筒2的筒內(nèi)壁固定有生長在金屬鈦(Ti)基質(zhì)上的納米管TiO2薄膜6，薄膜高度 30mm, Ti板基質(zhì)厚度0. 3mm，基質(zhì)上生長的TW2納米管管徑70nm ；所述的高壓脈沖放電絕緣筒2的側(cè)壁上有進(jìn)水口 7和出水口 8。所述的高壓脈沖放電絕緣筒2的底部設(shè)有微孔曝氣器13和針狀電極3。針狀電極3和水平板式電極4均為不銹鋼電極，水平板式電極4位于水面以上。所述的脈沖電源1的正極與針狀電極3的下端連接，所述的脈沖電源1的負(fù)極與筒頂螺桿5上端連接；所述的高壓脈沖放電絕緣筒2的進(jìn)水口 7通過水泵11與儲水池12 的出水口相連，出水口 8與儲水池12的進(jìn)水口相連。[0023]實(shí)施例2如圖2所示，一種TW2薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置，包括高壓脈沖電源1、高壓脈沖放電絕緣筒2、水泵11、儲水池12和曝氣裝置，曝氣裝置包括依次連接的流量計16、閥門17和氣瓶18。所述的高壓脈沖放電絕緣筒2頂端設(shè)有蓋板，所述的蓋板上有出氣孔9，蓋板中間安裝有可調(diào)節(jié)的筒頂螺桿5，筒頂螺桿5的下端連接一水平板式電極4 ；所述的高壓脈沖放電絕緣筒2的筒內(nèi)壁固定有納米管TW2薄膜6，薄膜高度30mm，Ti板基質(zhì)厚度0. 3mm，基質(zhì)上生長的TW2納米管管徑70nm ；所述的高壓脈沖放電絕緣筒2的側(cè)壁上有進(jìn)水口 7和出水 Π 8。所述的高壓脈沖放電絕緣筒2的底部通過螺母10與曝氣室14相連接；所述的高壓脈沖放電絕緣筒2的筒底與曝氣室14之間布有微孔曝氣器13，通過微孔曝氣器13向高壓脈沖放電絕緣筒2曝氣，不曝氣時可封住微孔曝氣器13底部；所述的曝氣室14上設(shè)有進(jìn)氣口 15 ；所述的脈沖電源1的正極與針狀電極3下端連接，所述的脈沖電源1的負(fù)極與筒頂螺桿5上端連接；所述的高壓脈沖放電絕緣筒2的進(jìn)水口 7通過水泵11與儲水池12的出水口相連，出水口 8與儲水池12的進(jìn)水口相連；所述的曝氣室14的進(jìn)氣口 15與曝氣裝置中的流量計16相連。應(yīng)用例1采用圖1結(jié)構(gòu)裝置，廢水對象為模擬苯酚廢水，其濃度為lOppm。所用的高壓脈沖電源運(yùn)行參數(shù)為峰值電壓20kV，頻率IOOHz，電極距離15mm，其中板式電極距離液面5mm， 形成液上火花放電。TiO2薄膜納米管徑為70nm。經(jīng)過60min反應(yīng)，苯酚降解78%，而不加 TiO2薄膜，苯酚降解68%，相差10%。應(yīng)用例2采用圖2結(jié)構(gòu)裝置，廢水對象為模擬苯酚廢水，其濃度為lOppm。采用空氣作為氣源，氣體流量為 οο /h。所用的高壓脈沖電源運(yùn)行參數(shù)為峰值電壓20kV，頻率100Hz，電極距離15mm，其中板式電極距離液面5mm，形成液上火花放電。TW2薄膜納米管徑為70nm。 經(jīng)過60min反應(yīng)，苯酚降解87%，而不加TiO2薄膜，苯酚降解76%，相差11%。與實(shí)施例1 相比，采用圖2裝置加TW2薄膜通氣時的苯酚降解效果比采用圖1裝置加TW2薄膜不通氣時的高9%，圖2裝置不加TW2薄膜通氣時的苯酚降解效果比圖1裝置不加TW2薄膜不通氣時的高8%。
權(quán)利要求1.一種二氧化鈦薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置，包括高壓脈沖電源 (1)、高壓脈沖放電絕緣筒⑵和儲水池(12)，所述的高壓脈沖放電絕緣筒⑵頂端安裝有帶出氣孔(9)的蓋板，所述的高壓脈沖放電絕緣筒O)的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口(7)和出水口 (8)，所述的進(jìn)水口(7)、出水口⑶均與儲水池(12)相連，其特征在于所述的蓋板中間設(shè)有筒頂螺桿(5)，所述的筒頂螺桿(5)的下端連接一水平板式電極 G)，所述的水平板式電極(4)位于液面以上；所述的高壓脈沖放電絕緣筒O)的內(nèi)壁固定有生長在金屬鈦基質(zhì)上的納米管TiO2薄膜(7)；所述的高壓脈沖放電絕緣筒O)的底部設(shè)有微孔曝氣器(13)和針狀電極(9)；所述的針狀電極(3)的下端與脈沖電源(1)的正極連接，所述的筒頂螺桿(5)的上端與脈沖電源(1)的負(fù)極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置，其特征在于所述的納米管TW2薄膜(7)的薄膜高度10_50mm，Ti板基質(zhì)厚度0. 3_lmm，基質(zhì)上生長的TiR納米管管徑50-100nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置，其特征在于所述的針狀電極⑶與水平板式電極(5)之間距離為10-50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置，其特征在于所述的高壓脈沖電源(1)的電壓為10-50kV，頻率為50-200HZ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一權(quán)利要求所述的二氧化鈦薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置，其特征在于所述的高壓脈沖放電絕緣筒O)的底部通過螺母(10)連接有一曝氣室(14)；所述的微孔曝氣器(1 和針狀電極(3)的下部位于曝氣室(14)內(nèi)；所述的曝氣室(14)上設(shè)有進(jìn)氣口(1 ；所述的進(jìn)氣口(1 與曝氣裝置相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二氧化鈦薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置，其特征在于所述的曝氣裝置包括依次連接的流量計(16)、閥門(17)和氣瓶(18)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種二氧化鈦薄膜催化協(xié)同脈沖等離子體處理廢水的裝置，包括高壓脈沖電源、帶蓋板的高壓脈沖放電絕緣筒和儲水池，所述的蓋板上設(shè)有出氣孔，所述的蓋板中間安裝有筒頂螺桿，所述的筒頂螺桿的下端連接一水平板式電極，所述的高壓脈沖放電絕緣筒的底部設(shè)有微孔曝氣器和針狀電極；所述的高壓脈沖放電絕緣筒的筒內(nèi)壁固定有納米管TiO2薄膜，針狀電極和筒頂螺桿分別接高壓脈沖電源正、負(fù)端，所述的高壓脈沖放電絕緣筒底部還可連接曝氣室。本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，固定化TiO2薄膜不受放電強(qiáng)度影響，在電暈、流柱、火花放電條件下均能有效利用放電產(chǎn)生的紫外光使反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生更多的活性物質(zhì)，有效提高處理效率。
文檔編號C02F1/32GK202226696SQ201120344479
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者叢燕青, 張軼, 王齊 申請人:浙江工商大學(xué)