一種鉍酸鈉協(xié)同等離子體處理有機廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種處理含有機污染物廢水的方法，具體涉及一種鉍酸鈉協(xié)同等離子體處理有機廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，放電等離子體技術(shù)在廢水處理中得到了廣泛的研宄與應(yīng)用。其原理是在放電過程中產(chǎn)生高能電子，攜帶大量能量的電子會與放電周圍的氣體或液體發(fā)生碰撞，將能量傳遞給這些原子和分子，使其發(fā)生電離、電子雪崩變成激發(fā)態(tài)的基團，從而產(chǎn)生大量處于活化狀態(tài)的粒子、光子、自由基等，如.0H、.H、.02Η、Η202、03等。一方面，高能電子能夠與污染物分子直接碰撞，使污染物活化處于激發(fā)態(tài)，甚至離解。另一方面，放電過程中產(chǎn)生的氧化性活性粒子與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使之氧化降解。作為高級氧化水處理技術(shù)中的一種，等離子體技術(shù)與其它高級氧化技術(shù)相比有諸多優(yōu)點，如水溶液中放電可以在常溫常壓下操作，無需加入催化劑就可以在水溶液中產(chǎn)生多種化學(xué)氧化性物質(zhì)，該項技術(shù)對低濃度有機物的處理經(jīng)濟且有效。
[0003]國內(nèi)外學(xué)者利用等離子體技術(shù)對不同污染物降解進行了研宄，包括2，4 - 二硝基酚、苯酚及其衍生物和各種抗生素、農(nóng)藥和染料等，但是單獨使用等離子體降解廢水存在著處理時間長，僅對低濃度有機污染物效果好，放電過程中活性物質(zhì)不能被充分利用，能量利用率較低等缺點。如何提高能量利用率進而降低能耗、對水中有機污染物有效降解是近幾年研宄的熱點。
[0004]在產(chǎn)生等離子體的電弧和介質(zhì)阻擋放電過程中會輻射出大量的紫外光、可見光及紅外光流光，可在反應(yīng)體系中投加光催化劑，充分利用放電過程中的能量，提高處理效率。在各種光催化劑中，T12研宄最為廣泛，但其禁帶寬度約為3.2eV，只能吸收利用波長小于387nm的紫外光。鈣鈦礦型金屬氧化物鉍酸鈉(NaB13)是一種新型有效的光催化劑，具有較強的光催化活性。
[0005]中國專利CN 101734814 B(—種快速降解有機染料廢水的方法)中介紹了在加酸調(diào)節(jié)至酸性的廢水中加入鉍酸鈉攪拌進行反應(yīng)，投加量lg/L _4g/L，不同染料廢水的TOC去除率為16% -34%，該方法不需要外加能源，但鉍酸鈉投加量較高，深度礦化能力有限。公布號為CN 103626278 A的專利中介紹了采用鉍酸鈉快速氧化與鉍酸鈉太陽光催化兩步聯(lián)用法處理染料廢水的方法，TOC去除率可達52%，但反應(yīng)時間較長?，F(xiàn)有技術(shù)中尚未見將鉍酸鈉與放電等離子體技術(shù)相結(jié)合的相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是將放電等離子體技術(shù)與鉍酸鈉光催化結(jié)合起來，提供一種快速有效處理有機廢水的方法。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0008]一種鉍酸鈉協(xié)同等離子體處理有機廢水的方法，向有機廢水中投加鉍酸鈉試劑，混合均勻后將廢水置于等離子體放電裝置中進行處理。
[0009]其中所述的等離子體放電裝置的放電形式優(yōu)選電弧放電或介質(zhì)阻擋放電。
[0010]等離子體放電裝置的放電輸出電壓優(yōu)選6 - 20kV，放電處理時間優(yōu)選5 -1Omino
[0011]等離子體放電裝置的電源優(yōu)選采用AC-DC- AC結(jié)構(gòu)整流逆變，工頻220V交流電壓經(jīng)整流逆變電路和高壓變壓器后變成幅值O?20kV、頻率I?10kHz可調(diào)的交流電壓。
[0012]采用介質(zhì)阻擋放電的等離子體放電裝置為柱一板結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，包括介質(zhì)阻擋放電高壓電源、高壓陶瓷電極、石英玻璃皿、接地電極不銹鋼圓盤、底座、支架、介質(zhì)間距調(diào)節(jié)桿及螺母。
[0013]廢水置于直徑200mm、高50mm的石英玻璃皿中。高壓電極為柱狀陶瓷電極，表面為陶瓷涂層所包裹，直徑25_，高壓陶瓷電極通過高壓線與交流電源相連，置于反應(yīng)槽石英玻璃皿的上方，通過介質(zhì)間距調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)高壓陶瓷電極頂端到液面的距離。高壓陶瓷電極與廢水液面接觸。低壓電極為緊貼石英玻璃皿底部的接地電極不銹鋼圓盤。
[0014]采用電弧放電的等離子體放電裝置為針對水面的電弧放電形式(如圖2所示)，包括高壓電源，銅棒電極和石英玻璃皿；廢水置于直徑100mm、高50mm石英玻璃皿中，柱狀銅棒做高壓電極，待處理廢水做地電極，固定電極端部距液面8mm。
[0015]所述的方法，以處理有機廢水的體積計，所述的鉍酸鈉(NaB13.2Η20)投加量優(yōu)選0.2 - 0.8g/Lo
[0016]所述的有機廢水pH值優(yōu)選6.2 - 10。
[0017]所述處理時間優(yōu)選5 -1Omin。
[0018]所述處理溫度優(yōu)選15 - 28 °C，處理壓力為常壓。
[0019]本發(fā)明的有益效果如下:
[0020]I)本發(fā)明中將鉍酸鈉置于等離子體水處理反應(yīng)器中，利用放電過程中輻射出的流光，發(fā)生光催化反應(yīng)，生成大量活性自由基，降解水中有機污染物生成簡單有機物、二氧化碳和水。通過光催化氧化與高級氧化協(xié)同耦合的雙重作用，顯著提高了廢水中有機物的去除效率。
[0021]2)本發(fā)明中所用到鉍酸鈉為黃色無定形粉末，可直接購得，能多次連續(xù)使用。
[0022]3)整套體系在常溫、常壓下運轉(zhuǎn)，操作簡單，反應(yīng)時間短。
【附圖說明】
[0023]圖1為介質(zhì)阻擋放電等離子放電處理裝置的示意圖，其中:1 一介質(zhì)阻擋放電高壓電源2—高壓陶瓷電極3—石英玻璃皿4一接地電極不銹鋼圓盤5—底座6—支架7—介質(zhì)間距調(diào)節(jié)桿8—螺母
[0024]高壓陶瓷電極的表面為陶瓷涂層所包裹，高壓陶瓷電極通過高壓線與交流電源相連，置于反應(yīng)槽石英玻璃皿的上方，通過介質(zhì)間距調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)高壓陶瓷電極頂端到液面的距離。
[0025]圖2為電弧放電等離子體處理裝置示意圖，其中:1 -高壓電源，2 -銅棒電極，3 -石英玻璃皿；固定電極端部距液面8mm。
【具體實施方式】
[0026]實施例1:
[0027]配制100mg/L的苯胺模擬廢水，pH值為6.5。稱取0.2g NaB13.2H20加入250mL溶液中，攪拌均勻，于暗處靜置30min后裝入圖1所示介質(zhì)阻擋放電裝置中。調(diào)節(jié)交流電源輸出電壓為20kV，放電頻率17Hz，高壓電極與液面接觸，常溫常壓下反應(yīng)lOmin。結(jié)果表明廢水中的苯胺去除率可達62.81%，TOC去除率為45.12%。在相同實驗條件下，單獨使用介質(zhì)阻擋放電處理模擬苯胺廢水的去除率為42.16%, TOC去除率為29%。單獨投加0.2gNaB13.2H20在日光燈下光照1min苯胺的去除率為5.11%，TOC去除率為0.9%。
[0028]實施例2:
[0029]配制100mg/L的苯胺模擬廢水，pH值為6.5。取250mL模擬廢水，用0.lmol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH為10，稱取0.2g NaB13.2Η20加入溶液中，攪拌均勻，于暗處靜置30min后裝入圖1所示介質(zhì)阻擋放電裝置中。調(diào)節(jié)交流電源輸出電壓為20kV，放電頻率17Hz，高壓電極與液面接觸，常溫常壓下反應(yīng)lOmin。結(jié)果表明廢水中苯胺去除率為44.39%，TOC去除率為28.64%。在相同實驗條件下，單獨使用介質(zhì)阻擋放電處理模擬苯胺廢水的去除率為29.76%，TOC去除率為12.34%。單獨投加0.2g NaB13.2Η20在日光燈下光照1min苯胺的去除率為3.06%，TOC去除率為0.07%。
[0030]實施例3:
[0031]配制25mg/L的苯胺模擬廢水，pH值為6.5。稱取0.05g NaB13.2H20加入250mL溶液中，攪拌均勻，于暗處靜置30min后裝入圖1所示介質(zhì)阻擋放電裝置中。調(diào)節(jié)交流電源輸出電壓為18kV，放電頻率17Hz，高壓電極與液面接觸，常溫常壓下反應(yīng)lOmin。結(jié)果表明苯胺廢水中的苯胺去除率可達91.24%，TOC去除率為54.87%。在相同實驗條件下，單獨使用介質(zhì)阻擋放電處理模擬苯胺廢水的去除率為80.22%，TOC去除率為6.29%。單獨投加0.05g NaBi03.2H20在日光燈下光照1min苯胺的去除率為10.35%, TOC去除率為2.17%。
[0032]實施例4:
[0033]配制50mg/L的剛果紅模擬廢水，pH值為6.3。稱取0.1g NaB13.2Η20加入250mL溶液中，攪拌均勻，于暗處靜置30min后裝入圖2所示電弧放電裝置中。調(diào)節(jié)交流電源輸出電壓為8kV，常溫常壓下反應(yīng)8min。結(jié)果表明廢水的TOC去除率可達到95.23%。在相同實驗條件下，單獨使用電弧放電處理模擬剛果紅廢水TOC的去除率為69.0%。單獨投加0.1gNaBi03.2H20在日光燈下光照8min TOC去除率為L 71%。
[0034]實施例5:
[0035]配制50mg/L的甲基橙模擬廢水，稱取0.025g NaB13.2H20加入50mL溶液中，攪拌均勻，于暗處靜置30min后裝入圖2所示電弧放電裝置中。調(diào)節(jié)交流電源輸出電壓為6kV，常溫常壓下反應(yīng)5min。結(jié)果表明廢水的TOC去除率可達到92.03 %。在相同實驗條件下，單獨使用電弧放電處理模擬剛果紅廢水的TOC去除率為73.48%。單獨投加0.025gNaBi03.2H20在日光燈下光照5min TOC去除率為O。
[0036]上述實施例為本發(fā)明的五個實施例子，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的發(fā)明本質(zhì)所做的改變、修飾或替代，均應(yīng)為等效的置換，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鉍酸鈉協(xié)同等離子體處理有機廢水的方法，其特征在于向有機廢水中投加鉍酸鈉試劑，混合均勻后將廢水置于等離子體放電裝置中進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的等離子體放電裝置的放電形式為電弧放電或介質(zhì)阻擋放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于等離子體放電裝置的放電輸出電壓6 - 20kV，放電處理 5 -1Omin0
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于等離子體放電裝置的電源采用AC-DC -AC結(jié)構(gòu)整流逆變，工頻220V交流電壓經(jīng)整流逆變電路和高壓變壓器后變成幅值O?20kV、頻率I?10kHz可調(diào)的交流電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于以處理有機廢水的體積計，所述的鉍酸鈉投加量為0.2 - 0.8g/Lo
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的有機廢水pH值為6.2 - 10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述處理時間為5-1Omino
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特征在于所述處理溫度為15-28°C，處理壓力為常壓。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉍酸鈉協(xié)同等離子體處理有機廢水的方法。向有機廢水中投加鉍酸鈉試劑，混合均勻后將廢水置于等離子體放電裝置中進行處理。本發(fā)明的目的是將放電等離子體技術(shù)與鉍酸鈉光催化結(jié)合起來，提供一種快速有效處理有機廢水的方法。利用電弧和介質(zhì)阻擋放電過程中產(chǎn)生的流光作為光源，誘導(dǎo)鉍酸鈉產(chǎn)生活性粒子，增加反應(yīng)體系中的活性成分，提高有機污染物的氧化分解效率和礦化能力。
【IPC分類】C02F1-30, C02F1-78, C02F1-46, C02F1-72
【公開號】CN104671328
【申請?zhí)枴緾N201510051641
【發(fā)明人】徐炎華, 武海霞, 周侗, 梁文, 康治金
【申請人】南京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月30日