一种改变电极位置进行微等离子体弧放电催化水处理方法

文档序号:10605158阅读:693来源:国知局
一种改变电极位置进行微等离子体弧放电催化水处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种改变电极位置进行微等离子体弧放电催化水处理方法,具有如下步骤:在待处理液中加入添加剂;打开冷却水循环系统及搅拌系统;将阳极和阴极水平放入到反应池中,所述阳极位于所述阴极的下方;将含有添加剂的待处理液加入到所述反应池中;接通所述阳极和所述阴极之间的电源;分析水处理效果;水处理结束。本发明的阳极置于阴极下,阳极电解产生的O2垂直于阳极方向向上逃逸,对等离子体及活性物质的传播起到促进作用,由于阳极在下,承受的液体压力较大,增加了气泡在阳极的停留,有利于液相放电,且深度增大,则在气泡逸出液体的传质路径更长,可以与液体更为充分的接触并反应,有利于处理效果的提高。
【专利说明】
一种改变电极位置进行微等离子体弧放电催化水处理方法
技术领域
[0001]本发明属于环境工程水处理技术领域,涉及一种改变电极位置进行微等离子体弧放电催化水处理方法。
【背景技术】
[0002]在电场作用下,液相放电过程产生的等离子体中含有大量高能活性粒子,对许多分子有破坏作用。这些高能活性粒子与催化剂相结合,能有效提高放电处理效果,促进有机分子分解,因而成为污染处理技术研究和开发的热点。
[0003]以含钛的阀金属作为阳极进行的微弧放电,可在阳极上原位生成的二氧化钛,在放电产生的等离子体中发挥催化作用,强化羟基自由基的形成。也就是说,放电系统形成了一个自然集成的液相等离子体-催化协同系统。同时,阳极上因电解产生的O2气体,提供易放电的气相空间,O2为OH自由基提供反应物;因浮力向上从阳极逃逸中,对等离子体及活性物质的传播起到促进作用。气泡的压力和在阳极停留时间是和周围液体压力相关。
[0004]和其他模式的液相放电不同,微弧放电是阳极形成的绝缘氧化膜击穿的过程,受阳极电解产生的O2影响大,O2的状态将影响放电的强度。O2的状态包括气泡内压力、气泡在阳极的滞留情况、气泡从阳极的逃逸特点。因此,优化O2的状态将使液相等离子体-催化系统更好的协同,发挥气泡提供利于放电的气相、提供O2源、促进物质传输的作用。

【发明内容】

[0005]根据微弧放电特点,更好地优化反应器,发挥系统的协同作用,本专利提供一种改变电极位置进行微等离子体弧放电催化水处理方法。
[0006]本发明采用的技术手段如下:
[0007]—种改变电极位置进行微等离子体弧放电催化水处理方法,其特征在于具有如下步骤:
[0008]S1、在待处理液中加入添加剂;
[0009]S2、打开冷却水循环系统及搅拌系统;
[0010]S3、将阳极和阴极水平放入到反应池中,所述阳极位于所述阴极的下方,所述阳极尽可能位于所述反应池的最深处,且不与所述反应池接触,阳极置于阴极下,阳极电解产生的O2垂直于阳极表面向上逃逸,对等离子体及活性物质的传播起到促进作用,在同样浸没深度下,阳极在下放置模式比其他放置模式(或阴阳两级垂直放置、或阴极在下的水平放置,或斜放)处理效果更理想。又由于阳极在下,承受的液体压力较其他放置模式大,增加了气泡在阳极的停留,有利于液相放电,阳极尽可能位于液相更深处,且深度增大,则在气泡逸出液体的传质路径更长,可以与液体更为充分的接触并反应,有利于处理效果的提高;[0011 ] S4、将含有添加剂的待处理液加入到所述反应池中;
[0012]S5、接通所述阳极和所述阴极之间的电源,并逐渐升高电压,使所述电源在所述电源的参数下稳定放电,通过所述阳极和所述阴极对反应体系施加电压,使阳极表面能够原位生成负载型催化剂进行放电催化;
[0013]S6、分析水处理效果;
[0014]S7、水处理结束,
[0015]上述方法根据待处理液的状态不同可分为静态处理方法和动态处理方法,
[0016]所述静态处理方法具有如下步骤:
[0017]I)在待处理液中加入添加剂;
[0018]2)打开冷却水循环系统及搅拌系统;
[0019]3)将阳极和阴极水平放入到反应池中,所述阳极位于所述阴极的下方,所述阳极尽可能位于所述反应池的最深处,且不与所述反应池接触;
[0020]4)将含有添加剂的待处理液加入到所述反应池中;
[0021]5)接通所述阳极和所述阴极之间的电源,并逐渐升高电压,使所述电源在所述电源的参数下稳定放电;
[0022]6)分析水处理效果:定时取样化验待处理液的水质变化,按预先的计算处理时间,并结合化验结果,确定处理结束时间;
[0023]7)水处理结束:逐渐降低电源电压至10-20V后,再依次关闭电源、搅拌系统和冷却水循环系统,
[0024]所述动态处理方法具有如下步骤:
[0025]I)在待处理液中加入添加剂:在待处理液体输入管道里加入添加剂;
[0026]2)打开冷却水循环系统及搅拌系统;
[0027]3)将阳极和阴极水平放入到反应池中,所述阳极位于所述阴极的下方,所述阳极尽可能位于所述反应池的最深处,且不与所述反应池接触;
[0028]4)将含有添加剂的待处理液加入到所述反应池中;
[0029]5)接通所述阳极和所述阴极之间的电源,并逐渐升高电压,使所述电源在所述电源的参数下稳定放电;
[0030]6)分析水处理效果:分析从反应池流出的处理后的水质,根据化验结果,调节液体进出反应池的流量,使处理效果满足要求;
[0031]7)水处理结束:停止向所述反应池中输入待处理液,逐渐降低电压至10-20V后,再依次关闭电源、搅拌系统及冷却水循环系统。
[0032]所述添加剂的浓度为0.5_50g/L,所述添加剂为硅酸钠、碳酸钠、铝酸钠或硫酸钠中的一种或数种。
[0033]所述阳极的材质为含钛的阀金属及其合金。
[0034]所述阀金属为钛、镁或铝。
[0035]所述阳极的形状为板状或针状。
[0036]所述阳极位于待处理液中的电极表面积为5mm2-ldm2。
[0037]所述阳极与所述阴极之间的电极间距为2_50mm。
[0038]所述电源为电压为SOV-1kV的直流电源或电压峰值为SOV-1kV的单极脉冲电源。
[0039]本发明具有以下优点:
[0040]阳极置于阴极下,阳极电解产生的O2垂直于阳极方向向上逃逸,对等离子体及活性物质的传播起到促进作用,在同样浸没深度下,阳极在下放置模式比其他放置模式(或阴阳两级垂直放置、或阴极在下的水平放置,或斜放)处理效果更理想。又由于阳极在下,承受的液体压力较其他放置模式大,增加了气泡在阳极的停留,有利于液相放电。且深度增大,则在气泡逸出液体的传质路径更长,可以与液体更为充分的接触并反应,有利于处理效果的提尚。
[0041 ]基于上述理由本发明可在环境工程水处理技术等领域广泛推广。
【附图说明】
[0042]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0043]图1是本发明的【具体实施方式】中水处理装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0044]一种改变电极位置进行微等离子体弧放电催化水处理方法,具有如下步骤:
[0045]S1、在待处理液中加入添加剂;
[0046]S2、打开冷却水循环系统及搅拌系统;
[0047]S3、将阳极和阴极水平放入到反应池中,所述阳极位于所述阴极的下方,所述阳极尽可能位于所述反应池的最深处,且不与所述反应池接触;
[0048]S4、将含有添加剂的待处理液加入到所述反应池中;
[0049]S5、接通所述阳极和所述阴极之间的电源,并逐渐升高电压,使所述电源在所述电源的参数下稳定放电;
[0050]S6、分析水处理效果;
[0051 ] S7、水处理结束,
[0052]所述添加剂的浓度为0.5_50g/L,所述添加剂为硅酸钠、碳酸钠、铝酸钠或硫酸钠中的一种或数种。
[0053]所述阳极的材质为含钛的阀金属及其合金。
[0054]所述阀金属为钛、镁或铝。
[0055]所述阳极的形状为板状或针状。
[0056]所述阳极位于待处理液中的电极表面积为5mm2-ldm2。
[0057]所述阳极与所述阴极之间的电极间距为2_50mm。
[0058]所述电源为电压为SOV-1kV的直流电源或电压峰值为SOV-1kV的单极脉冲电源。
[0059]实施例1
[0060]如图1所示,一种采用阳极放置阴极下面来改进微等离子体弧放电催化水处理方法,具有如下步骤:
[0061 ] S1、在待处理液I中加入添加剂;
[0062]S2、打开冷却水循环系统2及磁力搅拌系统3;
[0063]S3、将阳极4和阴极5水平放入到反应池6中,所述阳极4位于所述阴极5的下方,所述阳极4尽可能位于所述反应池6的最深处,且不与所述反应池6接触,所述阳极4和所述阴极5的几何中心在液面下深度为65mm;
[0064]S4、将含有添加剂的待处理液I加入到所述反应池6中;
[0065]S5、接通所述阳极4和所述阴极5之间的电源7,并逐渐升高电压,使所述电源7在所述电源7的参数下稳定放电;
[0066]S6、分析水处理效果:定时取样化验待处理液I的水质变化,按预先的计算处理时间,并结合化验结果,确定处理结束时间;
[0067]S7、水处理结束:逐渐降低电源7电压至10-20V后,再依次关闭电源7、磁力搅拌系统3和冷却水循环系统2,
[0068]所述阳极4的材质为钛铝合金,包括以下重量份的物质:钛:70份,铝:30份,以及不可避免的微量元素,所述阴极5的材质为不锈钢,
[0069]所述电源7是电压为500V的直流电源。
[0070]所述阳极4与所述阴极5之间的电极间距为10mm。
[0071 ]所述阳极4位于待处理液I中的电极表面积为8000mm2。
[0072]所述阳极4和所述阴极5的形状为板状。
[0073]本实施例中以添加有艳红B的蒸馏水模拟待处理液I,所述艳红B属偶氮类染料弱酸性染料,是印染工业及纺织业中常用的染料,且含有苯环,用化学和生物等方法处理该类废水的效果均不理想。艳红B溶液的初始浓度为20mg/L,所述待处理液I的含量为1500mL。
[0074]处理待处理液I的过程中,通过紫外-可见分光光度计测量待处理液I的最大吸收波长处的吸光度变化,以反映艳红B溶液的脱色效果。
[0075]实验结果表明,所述阳极4在所述阴极5之下的放置模式比阳极4在上阴极5在下的放置模式,6min时处理效果提高5%。
[0076]实施例2
[0077]如图1所示,一种采用阳极放置阴极下面来改进微等离子体弧放电催化水处理方法,其与实施例1相比的区别特征在于,所述阳极4和所述阴极5的几何中心在液面下深度为125mm0
[0078]实验结果表明:深度为125mm时相比深度为65mm时,6min时处理效果提高8%。
[0079]实施例3
[0080]如图1所示,一种采用阳极放置阴极下面来改进微等离子体弧放电催化水处理方法,其与实施例1相比的区别特征在于,本实施例处理对象为罗丹明B模拟的印染废水。所述罗丹明B属氧杂蒽酸性染料,是印染工业及纺织业中常用的染料,且含有苯环,用化学和生物等方法处理该类废水的效果均不理想。
[0081]实验结果表明,所述阳极4在所述阴极5之下的放置模式比阳极4在上阴极5在下的放置模式,6min时处理效果提高7%。
[0082]以上所述,仅为本发明较佳的【具体实施方式】,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种改变电极位置进行微等离子体弧放电催化水处理方法,其特征在于具有如下步骤: 51、在待处理液中加入添加剂; 52、打开冷却水循环系统及搅拌系统; 53、将阳极和阴极水平放入到反应池中,所述阳极位于所述阴极的下方,所述阳极尽可能位于所述反应池的最深处,且不与所述反应池接触; 54、将含有添加剂的待处理液加入到所述反应池中; 55、接通所述阳极和所述阴极之间的电源,并逐渐升高电压,使所述电源在所述电源的参数下稳定放电; 56、分析水处理效果; 57、水处理结束, 所述添加剂的浓度为0.5-50g/L,所述添加剂为硅酸钠、碳酸钠、铝酸钠或硫酸钠中的一种或数种。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述阳极的材质为含钛的阀金属及其合金。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述阀金属为钛、镁或铝。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述阳极的形状为板状或针状。5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述阳极位于待处理液中的电极表面积为5mm2-1 dm2 ο6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述阳极与所述阴极之间的电极间距为2-50mm ο7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述电源为电压为SOV-1kV的直流电源或电压峰值为80V-lkV的单极脉冲电源。
【文档编号】C02F1/461GK105967279SQ201610346164
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】严志宇, 孙冰, 韩月, 门漫婷
【申请人】大连海事大学
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