一种等离子体协同TiO₂-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的方法及装置的制造方法

一种等离子体协同TiO₂-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种等离子体协同TiO2?ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的方法及装置，该方法为将含三氯卡班的废水通入设置在正负电极间的反应釜内；反应釜内预先放置TiO2?ACFs复合催化剂；打开电源采用介质阻挡放电等离子体协同TiO2?ACFs对含三氯卡班的废水进行循环处理。本发明利用等离子体协同TiO2?ACFs复合催化剂放电产生的·OH等活性粒子、臭氧以及UV作用以及吸附作用对废水中的三氯卡班进行降解处理，处理效果好，操作简单，且不产生其他污染物质，是一种清洁高效处理含三氯卡班废水的方法，具有广阔的应用前景。
【专利说明】
一种等离子体协同T i O2-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及水处理领域，具体地说是一种等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的方法及装置。
【背景技术】
[0002 ]近年来，PPCPs类的物质引起广泛的关注，主要由于大量使用而得不到有效处理的PPCPs类物质排放到水体中会造成严重的环境污染，并进一步对人体或者其他生物造成伤害。三氯卡班(TCC)作为一种高效广谱的新型抗菌剂，可广泛用作医疗消毒剂，目前已用作香皂、香波、沐浴露、洗手液、洗面奶、美容液、去痘霜、洗衣粉、洗衣液、创伤膏、美容化妆品、须用泡沫膏、牙膏、漱口水、抗菌餐具洗涤剂、伤口消毒剂、织物抗菌整理剂、医用消毒剂、纤维纺织品和除腋臭及脚气类产品的杀菌、抑菌和除臭成分。最近的科学研究发现三氯卡班是一种新型的内分泌干扰素，能引起人体干细胞的DNA损伤，在很低剂量(2.38ym0l/L)的浓度下就可以引起DNA断裂。三氯卡班以及以此为原料生产的相关产品均可能导致癌症、生殖功能障碍以及发育异常等问题。三氯卡班不易自然降解，排放到水体中会导致长期的影响，因此有必要寻找一种新型处理方法处理水体中的三氯卡班。

【发明内容】

[0003]本发明的目的在于提供一种等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的方法。该技术方案利用等离子体协同T12-ACFs复合催化剂，提出一种去除水中三氯卡班的方法，以达到解决由三氯卡班引起的水污染问题。
[0004]本发明的另一目的在于提供一种等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的装置。
[0005]本发明的目的可以通过以下措施达到:
[0006]—种等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的方法，其特征在于该方法为:将含三氯卡班的废水通入设置在正负电极间的反应釜内；反应釜内预先放置T12-ACFs复合催化剂;打开电源采用介质阻挡放电等离子体协同T12-ACFs对含三氯卡班的废水进行循环处理。
[0007]所述含三氯卡班废水中三氯卡班的浓度为10?100mg/L，优选为25?50mg/L;所述含三氯卡班废水的PH为2?6。
[0008]所述正负电极板的间距为1.5?3.0cm，优选为2.0?2.5cm。
[0009]所述的电源为高频高压电源，其输出功率为60-90W。
[0010]所述介质阻挡放电对含三氯卡班废水进行处理的时间为I?20min，优选为10?20mino
[0011]—种等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的装置，它包括反应液容器、分别与电源正负极相连接的正电极板和负电极板以及水平设置在正电极板和负电极板之间的反应釜，所述的正电极板和反应釜之间设有介质阻挡板，所述介质阻挡板与反应釜之间的区域为放电区域，所述的反应釜内预置有T12-ACFs复合催化剂，所述反应釜的进出水口分别通过蠕动栗I和蠕动栗Π连通所述的反应液容器形成液体循环回路。
[0012]所述的反应液容器内设有搅拌器。
[0013]所述的介质阻挡板设置在支撑架上。
[0014]所述婦动栗I的进水流速为15ml/min;所述婦动栗Π的出水流速为45ml/min。
[0015]所述的反应釜为石英反应釜。所述的搅拌器为磁力搅拌器。
[0016]所述的石英反应釜和介质阻挡板均设置在支撑平台上。
[0017]本发明所述的T12-ACFs复合催化剂，是通过水热沉淀法制得，其制备方法为本领域技术人员所公知的。
[0018]利用上述装置采用等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的过程为:使用蠕动栗I将含有三氯卡班的废水由进水口栗入反应釜，打开电源进行等离子体放电协同T12-ACFs复合催化剂处理，当液体流经反应釜后，利用蠕动栗Π将废水从出水口抽出并形成闭合循环回路系统。
[0019]等离子技术主要是通过高压放电产生的高能电子、臭氧以及紫外线来达到对目标污染物的降解处理，主要涉及到高能电子作用、臭氧氧化作用、紫外光解作用等多种新处理技术;T12在光照下能产生大量的电子空穴和羟基自由基，具有极强的氧化作用，而等离子体放电过程中产生大量紫外线和活性物质，具有较大的激励功率，在有氧环境下还能产生大量的活化T12的臭氧，因此具有增强等离子体处理效果的作用;此外，活性炭纤维(ACFs)具有非常大的吸附能力，能够吸附去除目标污染物，同时还可以作为载体在表面负载一层Ti02。在.0H等活性物质、03、UV以及吸附作用下，可以通过脱甲基作用、脱氨基作用以及开环作用达到对目标物质的降解，尤其对难降解有机物的降解具有很好的应用前景。本发明采用的介质阻挡放电等离子技术是一种典型的低温等离子体技术，相比于传统处理技术来说具有操作简单、去除污染物效率高、设备投资小、可连续催化、适用范围广、高速、高效、无二次污染等优点。
[0020]本发明的有益效果体现在:
[0021](I)介质阻挡放电低温等离子体能在较短时间内有效去除水中的三氯卡班，去除效率高；
[0022](2)介质阻挡放电充分，可提高能量利用效率和避免电极的损耗；
[0023](3)介质阻挡反应釜采用平板式的装置，适当控制水流速度，控制水面高度，达到提尚处理效率；
[0024](4)反应釜内预置T12-ACFs复合催化剂，在等离子体放电过程中产生协同作用，增强等离子体去除水体中三氯卡班的效率；
[0025](6)装置简单，易于操作，适合于进一步工业化应用。
【附图说明】
[0026]图1为等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的装置图。
[0027]其中，丨一正电极板、2一支撑架、3一介质阻挡板、4一石英反应釜、5—放电区域、6—T12-ACFs复合催化剂、7—高频高压电源、8—接地电极、9一蠕动栗Π、10—蠕动栗1、 11 一反应液容器、12—磁力揽摔器、13—负电极板。
【具体实施方式】
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[0028]如图1所示，一种等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的装置，它包括反应液容器U、分别与高频高压电源7正负极相连接的正电极板I和负电极板13以及水平设置在正电极板I和负电极板13之间的石英反应釜4，所述的正电极板I和石英反应釜4之间设有介质阻挡板3，所述介质阻挡板3与石英反应釜4之间的区域为放电区域5，所述的石英反应釜4内预置有T12-ACFs复合催化剂6，所述石英反应釜4的进出水口分别通过蠕动栗IlO和蠕动栗Π9连通所述的反应液容器11形成液体循环回路。所述的反应液容器11内设有磁力搅拌器12。所述的介质阻挡板3水平设置在支撑架2上。所述高频高压电源7的负极还外接接地电极8。所述正电极板I和负电极板13的间距为2.0cm。
[0029]操作过程中，反应液容器11中装有含有三氯卡班废水的原水，原水由蠕动栗IlO通过进水口进入石英反应釜4，在高频高压电源7放电作用下对三氯卡班进行有效的降解，反应后的水在蠕动栗Π 9的作用下通过出水口被重新栗入反应液容器11中循环处理，反应液容器11在磁力搅拌器12的作用下保持浓度均衡。
[°03°] 所述婦动栗110的进水流速为151111/111；[11;所述婦动栗119的出水流速为451111/111；[11。[0031 ]采用上述装置处理含三氯卡班废水的方法，将反应液容器11中的含三氯卡班的废水用蠕动栗I1栗入到石英反应釜4中，在石英反应釜4和介质阻挡板3间产生介质阻挡放电，利用介质阻挡放电过程中产生的.0H等活性粒子、臭氧以及UV与石英反应釜4的含三氯卡班的废水发生作用，对污染物进行降解;处理完的水再回流到反应液容器11中，形成液体循环降解通路。同时，石英反应釜4预置的T12-ACFs复合催化剂能起到显著促进增强废水处理效果。
[0032]为了解本发明装置对于含三氯卡班废水的处理效果，试验过程中配置了浓度为100mg/L、50mg/L、20mg/L和I Omg/L三氯卡班模拟废水，分别探讨了浓度、pH和放电功率对处理效果的影响。
[0033](I)探讨了浓度对含三氯卡班废水处理效果的影响。设定试验条件:电源输出功率为75W，极板间距2.00111，进水151111/111；[11，出水45ml/min，pH为6，在此条件下分别对浓度为100mg/L、50mg/L、20mg/L和10111〖凡三氯卡班模拟废水进行降解处理，处理20111；[11后，去除率分别达到79.67%,88.39%,95.21 %和97.74%。未加入T12-ACFs复合催化剂其他处理工艺相同时，三氯卡班的降解率分别为36.54%,46.37%,60.57%和75.23%。
[0034](2)探讨了pH对含三氯卡班废水处理效果的影响。设定试验条件:电源输出功率为75W，极板间距2.0011，进水151111/1^11，出水451111/1^11，在此条件下分别对?!1为2、4、6和8孔雀石绿模拟废水进行降解处理，处理20min后，去除率分别达到81.48 %、82.87 %、88.39 %和84.49 %。未加入T12-ACFs复合催化剂其他处理工艺相同时，三氯卡班的降解率分别为38.67%、42.45%、46.37%和45.38%。
[0035](3)探讨不同放电功率探讨了功率对处理效率的影响。设定试验条件:三氯卡班废水浓度50mg/L(pH为6)，极板间距2.0cm，进水15ml/min，出水45ml/min。在此条件下分别考察了放电功率为60W，75W和90W时对含三氯卡班废水处理效果，处理20min后，去除率分别达到76.23%,88.39%和94.53%。未加入T12-ACFs复合催化剂其他处理工艺相同时，三氯卡 y
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【主权项】
1.一种等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的方法，其特征在于该方法为:将含三氯卡班的废水通入设置在正负电极间的反应釜内；反应釜内预先放置T12-ACFs复合催化剂;打开电源采用介质阻挡放电等离子体协同T12-ACFs对含三氯卡班的废水进行循环处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述含三氯卡班废水中三氯卡班的浓度为10?100mg/L，优选为25?50mg/L;所述含三氯卡班废水的pH为2?6。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述正负电极板的间距为1.5?3.0cm，优选为2.0?2.5cm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的电源为高频高压电源，其输出功率为60-9015.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述介质阻挡放电对含三氯卡班废水进行处理的时间为I?20min，优选为10?20min。6.—种等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的装置，其特征在于它包括反应液容器、分别与高频高压电源正负极相连接的正电极板和负电极板以及水平设置在正电极板和负电极板之间的反应釜，所述的正电极板和反应釜之间设有介质阻挡板，所述介质阻挡板与反应釜之间的区域为放电区域，所述的反应釜内预置有T12-ACFs复合催化剂，所述反应釜的进出水口分别通过蠕动栗I和蠕动栗Π连通所述的反应液容器形成液体循环回路。7.根据权利要求6所述的等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的装置，其特征在于所述的反应液容器内设有搅拌器。8.根据权利要求6所述的等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的装置，其特征在于所述的介质阻挡板设置在支撑架上。9.根据权利要求6所述的等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的装置，其特征在于所述婦动栗I的进水流速为15ml/min;所述婦动栗Π的出水流速为45ml/min。10.根据权利要求6所述的等离子体协同T12-ACFs复合催化剂处理含三氯卡班废水的装置，其特征在于所述高频高压电源的负极还外接接地电极。
【文档编号】C02F9/06GK105858988SQ201610405812
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】孙亚兵, 汪健, 张春晓, 於仲清, 张谷羽
【申请人】南京大学