一種改變電極位置進(jìn)行微等離子體弧放電催化水處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改變電極位置進(jìn)行微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟：在待處理液中加入添加劑；打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)；將陽極和陰極水平放入到反應(yīng)池中，所述陽極位于所述陰極的下方；將含有添加劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；接通所述陽極和所述陰極之間的電源；分析水處理效果；水處理結(jié)束。本發(fā)明的陽極置于陰極下，陽極電解產(chǎn)生的O2垂直于陽極方向向上逃逸，對等離子體及活性物質(zhì)的傳播起到促進(jìn)作用，由于陽極在下，承受的液體壓力較大，增加了氣泡在陽極的停留，有利于液相放電，且深度增大，則在氣泡逸出液體的傳質(zhì)路徑更長，可以與液體更為充分的接觸并反應(yīng)，有利于處理效果的提高。
【專利說明】
一種改變電極位置進(jìn)行微等離子體弧放電催化水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改變電極位置進(jìn)行微等離子體弧放電催化水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電場作用下，液相放電過程產(chǎn)生的等離子體中含有大量高能活性粒子，對許多分子有破壞作用。這些高能活性粒子與催化劑相結(jié)合，能有效提高放電處理效果，促進(jìn)有機(jī)分子分解，因而成為污染處理技術(shù)研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。
[0003]以含鈦的閥金屬作為陽極進(jìn)行的微弧放電，可在陽極上原位生成的二氧化鈦，在放電產(chǎn)生的等離子體中發(fā)揮催化作用，強(qiáng)化羥基自由基的形成。也就是說，放電系統(tǒng)形成了一個自然集成的液相等離子體-催化協(xié)同系統(tǒng)。同時，陽極上因電解產(chǎn)生的O2氣體，提供易放電的氣相空間，O2為OH自由基提供反應(yīng)物；因浮力向上從陽極逃逸中，對等離子體及活性物質(zhì)的傳播起到促進(jìn)作用。氣泡的壓力和在陽極停留時間是和周圍液體壓力相關(guān)。
[0004]和其他模式的液相放電不同，微弧放電是陽極形成的絕緣氧化膜擊穿的過程，受陽極電解產(chǎn)生的O2影響大，O2的狀態(tài)將影響放電的強(qiáng)度。O2的狀態(tài)包括氣泡內(nèi)壓力、氣泡在陽極的滯留情況、氣泡從陽極的逃逸特點(diǎn)。因此，優(yōu)化O2的狀態(tài)將使液相等離子體-催化系統(tǒng)更好的協(xié)同，發(fā)揮氣泡提供利于放電的氣相、提供O2源、促進(jìn)物質(zhì)傳輸?shù)淖饔谩?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)微弧放電特點(diǎn)，更好地優(yōu)化反應(yīng)器，發(fā)揮系統(tǒng)的協(xié)同作用，本專利提供一種改變電極位置進(jìn)行微等離子體弧放電催化水處理方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0007]—種改變電極位置進(jìn)行微等離子體弧放電催化水處理方法，其特征在于具有如下步驟:
[0008]S1、在待處理液中加入添加劑；
[0009]S2、打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)；
[0010]S3、將陽極和陰極水平放入到反應(yīng)池中，所述陽極位于所述陰極的下方，所述陽極盡可能位于所述反應(yīng)池的最深處，且不與所述反應(yīng)池接觸，陽極置于陰極下，陽極電解產(chǎn)生的O2垂直于陽極表面向上逃逸，對等離子體及活性物質(zhì)的傳播起到促進(jìn)作用，在同樣浸沒深度下，陽極在下放置模式比其他放置模式(或陰陽兩級垂直放置、或陰極在下的水平放置，或斜放)處理效果更理想。又由于陽極在下，承受的液體壓力較其他放置模式大，增加了氣泡在陽極的停留，有利于液相放電，陽極盡可能位于液相更深處，且深度增大，則在氣泡逸出液體的傳質(zhì)路徑更長，可以與液體更為充分的接觸并反應(yīng)，有利于處理效果的提高；[0011 ] S4、將含有添加劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0012]S5、接通所述陽極和所述陰極之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電，通過所述陽極和所述陰極對反應(yīng)體系施加電壓，使陽極表面能夠原位生成負(fù)載型催化劑進(jìn)行放電催化；
[0013]S6、分析水處理效果；
[0014]S7、水處理結(jié)束，
[0015]上述方法根據(jù)待處理液的狀態(tài)不同可分為靜態(tài)處理方法和動態(tài)處理方法，
[0016]所述靜態(tài)處理方法具有如下步驟:
[0017]I)在待處理液中加入添加劑；
[0018]2)打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)；
[0019]3)將陽極和陰極水平放入到反應(yīng)池中，所述陽極位于所述陰極的下方，所述陽極盡可能位于所述反應(yīng)池的最深處，且不與所述反應(yīng)池接觸；
[0020]4)將含有添加劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0021]5)接通所述陽極和所述陰極之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0022]6)分析水處理效果:定時取樣化驗待處理液的水質(zhì)變化，按預(yù)先的計算處理時間，并結(jié)合化驗結(jié)果，確定處理結(jié)束時間；
[0023]7)水處理結(jié)束:逐漸降低電源電壓至10-20V后，再依次關(guān)閉電源、攪拌系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，
[0024]所述動態(tài)處理方法具有如下步驟:
[0025]I)在待處理液中加入添加劑:在待處理液體輸入管道里加入添加劑；
[0026]2)打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)；
[0027]3)將陽極和陰極水平放入到反應(yīng)池中，所述陽極位于所述陰極的下方，所述陽極盡可能位于所述反應(yīng)池的最深處，且不與所述反應(yīng)池接觸；
[0028]4)將含有添加劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0029]5)接通所述陽極和所述陰極之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0030]6)分析水處理效果:分析從反應(yīng)池流出的處理后的水質(zhì)，根據(jù)化驗結(jié)果，調(diào)節(jié)液體進(jìn)出反應(yīng)池的流量，使處理效果滿足要求；
[0031]7)水處理結(jié)束:停止向所述反應(yīng)池中輸入待處理液，逐漸降低電壓至10-20V后，再依次關(guān)閉電源、攪拌系統(tǒng)及冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。
[0032]所述添加劑的濃度為0.5_50g/L，所述添加劑為硅酸鈉、碳酸鈉、鋁酸鈉或硫酸鈉中的一種或數(shù)種。
[0033]所述陽極的材質(zhì)為含鈦的閥金屬及其合金。
[0034]所述閥金屬為鈦、鎂或鋁。
[0035]所述陽極的形狀為板狀或針狀。
[0036]所述陽極位于待處理液中的電極表面積為5mm2-ldm2。
[0037]所述陽極與所述陰極之間的電極間距為2_50mm。
[0038]所述電源為電壓為SOV-1kV的直流電源或電壓峰值為SOV-1kV的單極脈沖電源。
[0039]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0040]陽極置于陰極下，陽極電解產(chǎn)生的O2垂直于陽極方向向上逃逸，對等離子體及活性物質(zhì)的傳播起到促進(jìn)作用，在同樣浸沒深度下，陽極在下放置模式比其他放置模式(或陰陽兩級垂直放置、或陰極在下的水平放置，或斜放)處理效果更理想。又由于陽極在下，承受的液體壓力較其他放置模式大，增加了氣泡在陽極的停留，有利于液相放電。且深度增大，則在氣泡逸出液體的傳質(zhì)路徑更長，可以與液體更為充分的接觸并反應(yīng)，有利于處理效果的提尚。
[0041 ]基于上述理由本發(fā)明可在環(huán)境工程水處理技術(shù)等領(lǐng)域廣泛推廣。
【附圖說明】
[0042]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0043]圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]一種改變電極位置進(jìn)行微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟:
[0045]S1、在待處理液中加入添加劑；
[0046]S2、打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)；
[0047]S3、將陽極和陰極水平放入到反應(yīng)池中，所述陽極位于所述陰極的下方，所述陽極盡可能位于所述反應(yīng)池的最深處，且不與所述反應(yīng)池接觸；
[0048]S4、將含有添加劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0049]S5、接通所述陽極和所述陰極之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0050]S6、分析水處理效果；
[0051 ] S7、水處理結(jié)束，
[0052]所述添加劑的濃度為0.5_50g/L，所述添加劑為硅酸鈉、碳酸鈉、鋁酸鈉或硫酸鈉中的一種或數(shù)種。
[0053]所述陽極的材質(zhì)為含鈦的閥金屬及其合金。
[0054]所述閥金屬為鈦、鎂或鋁。
[0055]所述陽極的形狀為板狀或針狀。
[0056]所述陽極位于待處理液中的電極表面積為5mm2-ldm2。
[0057]所述陽極與所述陰極之間的電極間距為2_50mm。
[0058]所述電源為電壓為SOV-1kV的直流電源或電壓峰值為SOV-1kV的單極脈沖電源。
[0059]實(shí)施例1
[0060]如圖1所示，一種采用陽極放置陰極下面來改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟:
[0061 ] S1、在待處理液I中加入添加劑；
[0062]S2、打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)2及磁力攪拌系統(tǒng)3;
[0063]S3、將陽極4和陰極5水平放入到反應(yīng)池6中，所述陽極4位于所述陰極5的下方，所述陽極4盡可能位于所述反應(yīng)池6的最深處，且不與所述反應(yīng)池6接觸，所述陽極4和所述陰極5的幾何中心在液面下深度為65mm;
[0064]S4、將含有添加劑的待處理液I加入到所述反應(yīng)池6中；
[0065]S5、接通所述陽極4和所述陰極5之間的電源7，并逐漸升高電壓，使所述電源7在所述電源7的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0066]S6、分析水處理效果:定時取樣化驗待處理液I的水質(zhì)變化，按預(yù)先的計算處理時間，并結(jié)合化驗結(jié)果，確定處理結(jié)束時間；
[0067]S7、水處理結(jié)束:逐漸降低電源7電壓至10-20V后，再依次關(guān)閉電源7、磁力攪拌系統(tǒng)3和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)2，
[0068]所述陽極4的材質(zhì)為鈦鋁合金，包括以下重量份的物質(zhì):鈦:70份，鋁:30份，以及不可避免的微量元素，所述陰極5的材質(zhì)為不銹鋼，
[0069]所述電源7是電壓為500V的直流電源。
[0070]所述陽極4與所述陰極5之間的電極間距為10mm。
[0071 ]所述陽極4位于待處理液I中的電極表面積為8000mm2。
[0072]所述陽極4和所述陰極5的形狀為板狀。
[0073]本實(shí)施例中以添加有艷紅B的蒸餾水模擬待處理液I，所述艷紅B屬偶氮類染料弱酸性染料，是印染工業(yè)及紡織業(yè)中常用的染料，且含有苯環(huán)，用化學(xué)和生物等方法處理該類廢水的效果均不理想。艷紅B溶液的初始濃度為20mg/L，所述待處理液I的含量為1500mL。
[0074]處理待處理液I的過程中，通過紫外-可見分光光度計測量待處理液I的最大吸收波長處的吸光度變化，以反映艷紅B溶液的脫色效果。
[0075]實(shí)驗結(jié)果表明，所述陽極4在所述陰極5之下的放置模式比陽極4在上陰極5在下的放置模式，6min時處理效果提高5%。
[0076]實(shí)施例2
[0077]如圖1所示，一種采用陽極放置陰極下面來改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法，其與實(shí)施例1相比的區(qū)別特征在于，所述陽極4和所述陰極5的幾何中心在液面下深度為125mm0
[0078]實(shí)驗結(jié)果表明:深度為125mm時相比深度為65mm時，6min時處理效果提高8%。
[0079]實(shí)施例3
[0080]如圖1所示，一種采用陽極放置陰極下面來改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法，其與實(shí)施例1相比的區(qū)別特征在于，本實(shí)施例處理對象為羅丹明B模擬的印染廢水。所述羅丹明B屬氧雜蒽酸性染料，是印染工業(yè)及紡織業(yè)中常用的染料，且含有苯環(huán)，用化學(xué)和生物等方法處理該類廢水的效果均不理想。
[0081]實(shí)驗結(jié)果表明，所述陽極4在所述陰極5之下的放置模式比陽極4在上陰極5在下的放置模式，6min時處理效果提高7%。
[0082]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種改變電極位置進(jìn)行微等離子體弧放電催化水處理方法，其特征在于具有如下步驟: 51、在待處理液中加入添加劑； 52、打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)； 53、將陽極和陰極水平放入到反應(yīng)池中，所述陽極位于所述陰極的下方，所述陽極盡可能位于所述反應(yīng)池的最深處，且不與所述反應(yīng)池接觸； 54、將含有添加劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中； 55、接通所述陽極和所述陰極之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電； 56、分析水處理效果； 57、水處理結(jié)束， 所述添加劑的濃度為0.5-50g/L，所述添加劑為硅酸鈉、碳酸鈉、鋁酸鈉或硫酸鈉中的一種或數(shù)種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述陽極的材質(zhì)為含鈦的閥金屬及其合金。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述閥金屬為鈦、鎂或鋁。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述陽極的形狀為板狀或針狀。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述陽極位于待處理液中的電極表面積為5mm2-1 dm2 ο6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述陽極與所述陰極之間的電極間距為2-50mm ο7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述電源為電壓為SOV-1kV的直流電源或電壓峰值為80V-lkV的單極脈沖電源。
【文檔編號】C02F1/461GK105967279SQ201610346164
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】嚴(yán)志宇, 孫冰, 韓月, 門漫婷
【申請人】大連海事大學(xué)