一种等离子体流化床处理有机污染土壤装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污染土壤修复领域，具体涉及一种等离子体流化床处理有机污染土壤
目.0
【背景技术】
[0002]近年来，许多城市正将一些污染较重的企业迀出人口稠密的城区，这些企业有许多在其生产运营中，由于废物处理、药品泄漏、雨水冲刷、废水排放、排放废气的吸附沉降等原因，造成了严重的场地土壤污染问题，特别是有机物污染问题。随城市化推进和产业结构调整而不断出现的工业遗址，尤其是发达地区的重污染行业遗留工业场地，将是未来我国城市必须面对的社会、经济和生态环境问题。另外，由于城市用地紧张，拆迀后的原工业场地往往规划为商业或居住用地，这些场地污染土壤面临着快速的商业化利用我国场地土壤有机污染问题十分普遍，涉及冶炼、化工、制药、石油及印染等行业。由于工业快速发展需求，各类有机化学药品生产和使用量逐年上升，种类繁多的有机物造成的各种各样类型的有机污染土壤污染问题十分严峻。另外，工业场地污染存在与其他类型的土壤污染不同的特点，包括:①污染物可达到极高的浓度，且空间变异大；②以复合污染为主，常出现重金属和有机污染物共存污染区域不大，但可能污染土体深，修复难度高土壤和地下水均被污染。
[0003]我国对工业污染场地问题关注较晚，城市工业污染场地修复在我国仍属于新兴领域，缺乏规模化的管理支撑体系和工程建设经验，国内自主研发的技术与装备严重不足，缺少适合我国国情的实用修复技术，基本没有形成可商业化运行的治理技术。此外，现有的修复措施还比较粗放，未能从根本解决污染问题，只是简单的将污染进行转移。当前我国应用较成熟的场地修复技术主要以挖掘后异位处理处置为主，包括挖掘填埋处理、高温焚烧、水泥窑共处置等。原位修复一般由于耗时太长，不符合场地快速利用的需要，而很少采用。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提出一种等离子体流化床处理有机污染土壤装置。
[0005]上述目的是由下述技术方案实现的:
[0006]一种等离子体流化床处理有机污染土壤装置，包括等离子体流化床和高压电源；等离子体流化床由进气口、石英容器、四氟乙烯底座、刀形不锈钢电极、锥形不锈钢网、有机污染土壤、石英罩和排气口组成；石英容器和石英罩相连并构成空腔，四氟乙烯底座置于石英容器的底部，至少2个刀形不锈钢电极对称固定在四氟乙烯底座上，并通过高压线与高压电源相连，进气口置于四氟乙烯底座中心处；锥形不锈钢网置于石英容器顶部中心轴线处，并固定在电极的正上方，待处理的有机污染土壤置于锥形不锈钢网内。
[0007]本发明所述的等离子体流化床处理有机污染土壤装置的工作原理是:
[0008]I)将待处理的有机污染土壤放入锥形不锈钢网内；
[0009]2)通过进气口引入载气，如空气、氧气和水蒸气；
[0010]3)启动连接刀形不锈钢电极的高压电源；
[0011]4)刀形不锈钢电极在高压电的作用下在电极之间最小距离处形成击穿放电，载气驱动击穿放电快速沿着电极表面向下游滑动形成非热电弧等离子体，使载气转变成含有大量的带电粒子、激发态物种、自由基、电子以及光子的活性气体，活性气体透过锥形不锈钢网，驱动不锈钢网内的有机污染土壤形成流化态，形成等离子体流化床，活性气体通过扩散、吸附、迀移和等离子体化学反应过程，降解和矿化土壤中的有机污染物，达到修复土壤的目的，含有降解产物的尾气从出气口排出。
[0012]本发明具有如下技术特点:结合了等离子体高度化学活性特点和流化床传热传质效果好的优势，能在常温下运行，结构简单，操作方便，是一项具有工业应用潜力的新技术。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的结构示意图。
[0014]图2为等离子体流化床照片。
[0015]图3为高压电源供电电压值对菲降解的影响。
[0016]图1中:A正视图，B剖面图，I等离子体流化床，2高压电源，3进气口，4石英容器，5四氟乙烯底座，6刀形不锈钢电极，7等离子体，8锥形不锈钢网，9有机污染土壤，10石英罩，11排气口。
【具体实施方式】
[0017]如附图1所示，本发明包括等离子体流化床I和高压电源2 ;等离子体流化床I由进气口 3、石英容器4、四氟乙烯底座5、刀形不锈钢电极6、锥形不锈钢网8、有机污染土壤9、石英罩10和排气口 11组成；石英容器4和石英罩10相连并构成空腔，四氟乙烯底座5置于石英容器4的底部，至少2个刀形不锈钢电极6对称固定在四氟乙烯底座5上，并通过高压线与高压电源3相连，进气口 3置于四氟乙烯底座5中心处；锥形不锈钢网8置于石英容器4顶部中心轴线处，并固定在电极6的正上方，待处理的有机污染土壤9置于锥形不锈钢网8内。
[0018]以被菲污染土壤作为有机污染土壤的代表物，I)将待处理的15g菲污染土壤放入300目的锥形不锈钢网内；2)通过进气口引入201/min空气载气；3)启动连接刀形不锈钢电极6的高压电源2 ;4)刀形不锈钢电极6在高压电的作用下在电极之间最小距离处形成击穿放电，载气驱动击穿放电快速沿着电极表面向下游滑动形成非热电弧等离子体，使载气转变成含有大量的带电粒子、激发态物种、自由基、电子以及光子的活性气体，活性气体透过锥形不锈钢网，驱动不锈钢网内的菲污染土壤形成流化态，形成等离子体流化床(附图3)，活性气体通过扩散、吸附、迀移和等离子体化学反应过程，降解和矿化土壤中的菲污染物，达到修复土壤的目的，含有降解产物的尾气从出气口排出。高压电源供电电压直接影响等离子体放电能够产生大量的大量的带电粒子、激发态物种、自由基、电子以及光子，增大电压值能增加这些物种的数量，进而强化污染物质的降解。实验条件为:电源频率为50Hz，高压电源2供电电压为7.5kV、10kV、12.5kV及15kV ;采用载气为空气，载气流量为201/min,菲污染土壤中菲降解的效率随着时间的变化如附图3所示。在低温等离子体流化床中经过等离子体流化处理25min后，菲的降解效率随着电压的增大而有明显的增大，当供电电压为7.5kV时，其处理效率为31.56%，而当供电电压增大到15kV时，处理效率增大到了 99.1% ο
【主权项】
1.一种等离子体流化床处理有机污染土壤装置，其特征是包括:等离子体流化床和高压电源；等离子体流化床由进气口、石英容器、四氟乙烯底座、刀形不锈钢电极、锥形不锈钢网、有机污染土壤、石英罩和排气口组成；石英容器和石英罩相连并构成空腔，四氟乙烯底座置于石英容器的底部，至少2个刀形不锈钢电极对称固定在四氟乙烯底座上，并通过高压线与高压电源相连，进气口置于四氟乙烯底座中心处；锥形不锈钢网置于石英容器顶部中心轴线处，并固定在电极的正上方，待处理的有机污染土壤置于锥形不锈钢网内。
【专利摘要】本发明涉及一种等离子体流化床处理有机污染土壤装置，包括等离子体流化床和高压电源；等离子体流化床由进气口、石英容器、四氟乙烯底座、刀形不锈钢电极、锥形不锈钢网、有机污染土壤、石英罩和排气口组成；锥形不锈钢网置于石英容器顶部中心轴线处，并固定在电极的正上方。将待处理的有机污染土壤置于锥形不锈钢网内，引入载气，启动高压电源，在载气驱动下电极间快速形成非热电弧等离子体，使载气转变成含有活性物种的活性气体，驱动有机污染土壤形成流化态，形成等离子体流化床，通过等离子体化学反应降解和矿化土壤中的有机污染物，达到修复土壤的目的。本发明结合了等离子体和流化床传的双重优势，是一项具有工业应用潜力的新技术。
【IPC分类】B09C1-08
【公开号】CN104607457
【申请号】CN201410849940
【发明人】杜长明, 马丹燕
【申请人】中山大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月23日