专利名称：二氧化钛薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境技术和水处理领域，尤其涉及一种TiA光催化与脉冲等离子体协同处理废水的装置。
背景技术：
近年来，高压脉冲放电等离子体技术广泛应用于水处理技术，它是一种集高能电子、湿式氧化、化学氧化、光催化氧化于一体的耦合型高级氧化技术。在脉冲放电过程中能同时产生化学效应和物理效应，化学效应主要产生OH ·、H ·、0 ·等活性自由基以及02、H202、 O3等活性物质，物理效应主要形成紫外光、冲击波以及超声等。脉冲放电过程中紫外光瞬间产生很难完全利用，光化学作用对于污染物降解效果并不明显，目前有研究利用脉冲放电产生的紫外光，在反应器中加入TiO2形成光催化，提高紫外光的利用，同时提高污染物的去除。对于TiA协同催化多集中于粉末或颗粒状TiO2，但这不利于TiA的回收再利用， 或者将TiO2固定在电极上进行放电，但多形成电晕放电，放电强度不大，紫外光产生量也不大，而形成火花放电则容易损坏TiO2，削弱光催化的作用。很少有报道固定化TiO2在多种放电形式下协同处理废水的研究。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种脉冲等离子体处理在多种放电形式下均能与 TiO2光催化协同，同时有利于TiO2回收重复利用的废水处理装置。一种TiA薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置，包括高压脉冲电源、高压脉冲放电绝缘筒和储水池，所述的高压脉冲放电绝缘筒顶端安装有带出气孔的盖板，所述的高压脉冲放电绝缘筒的侧壁上设有进水口和出水口，所述的进水口、出水口均与储水池连接。所述的盖板中间设有可调节的筒顶螺杆，所述的筒顶螺杆的下端连接一水平板式电极。所述的高压脉冲放电绝缘筒的筒内壁固定有生长在金属钛(Ti)基质上的纳米管TiO2 薄膜，薄膜高度优选为10-50mm，Ti板基质厚度优选为0. 3_lmm，基质上生长的TW2纳米管管径优选为50-100nm。所述的高压脉冲放电绝缘筒的底部设有微孔曝气器和针状电极，所述的针状电极的下端与脉冲电源的正极连接，所述的筒顶螺杆的上端与脉冲电源的负极连接。所述的高压脉冲电源的电压为10_50kV，频率为50-200HZ。所述的高压脉冲放电绝缘筒的材料优选聚乙烯。所述的针状电极和水平板式电极均为不锈钢电极，所述的水平板式电极位于水面以上。所述的针状电极与水平板式电极之间距离优选为10_50mm，可形成液下放电和液上放 H1^ ο作为一种优选，可在上述装置的基础上增加曝气室。所述的曝气室通过螺母与高压脉冲放电绝缘筒的底部相连接；所述的微孔曝气器和针状电极穿过曝气室顶部和高压脉冲放电绝缘筒的筒底，微孔曝气器和针状电极的上部位于高压脉冲放电绝缘筒内，下部位于曝气室内，通过微孔曝气器向高压脉冲放电绝缘筒曝气；所述的曝气室上设有进气口 ； 所述的曝气室的进气口与曝气装置相连。所述的曝气装置包括流量计、阀门和气瓶，气瓶可用氮气、空气、氧气，所述的流量计与曝气室的进气口相连。本实用新型装置中，储水池中的待处理废水通过水泵由进水口进入高压脉冲放电绝缘筒，再通过绝缘筒的出水口回到储水池，形成循环，使待处理废水在处理过程中混合均勻，确定针状电极与水平板式电极的间距，可以形成液下放电和液上放电，脉冲电源通过电极在高压脉冲放电绝缘筒里进行放电，改变输入电压或者电极距离能形成电晕、流柱、火花放电形式。放电过程中产生的0Η·、Η·、0·、02、H202、03、紫外光、冲击波以及超声等能对废水进行降解，特别是火花放电能产生大量的紫外光和活性物质，放电强度极大，形成强烈的冲击波，同时高压脉冲放电绝缘筒壁上的TW2薄膜能有效利用紫外光，形成光催化反应， 促进废水的进一步降解。作为优选方案，曝气装置将空气通入曝气室，再通过微孔曝气器向高压脉冲放电绝缘筒内通入气体，一方面能促进气体活性物质的产生，另一方面气体的扰动能促进气液传质，增强污染物的降解。本实用新型的有益效果在于装置结构简单，操作方便，固定化TiA薄膜不受放电强度影响，纳米管TiA不被流柱和火花放电产生的强冲击波破坏，在电晕、流柱、火花放电条件下均能有效利用放电产生的紫外光使反应系统产生更多的活性物质，有效提高处理效率。
图1为本实用新型装置的示意图。图2为本实用新型装置加曝气室的示意图。
具体实施方式
实施例1如图1所示，一种TW2薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置，包括高压脉冲电源1、高压脉冲放电绝缘筒2、水泵11和储水池12。所述的高压脉冲放电绝缘筒2顶端设有盖板，所述的盖板上有出气孔9，盖板中间安装有可调节的筒顶螺杆5，筒顶螺杆5的下端连接一水平板式电极4 ；所述的高压脉冲放电绝缘筒2的筒内壁固定有生长在金属钛(Ti)基质上的纳米管TiO2薄膜6，薄膜高度 30mm, Ti板基质厚度0. 3mm，基质上生长的TW2纳米管管径70nm ；所述的高压脉冲放电绝缘筒2的侧壁上有进水口 7和出水口 8。所述的高压脉冲放电绝缘筒2的底部设有微孔曝气器13和针状电极3。针状电极3和水平板式电极4均为不锈钢电极，水平板式电极4位于水面以上。所述的脉冲电源1的正极与针状电极3的下端连接，所述的脉冲电源1的负极与筒顶螺杆5上端连接；所述的高压脉冲放电绝缘筒2的进水口 7通过水泵11与储水池12 的出水口相连，出水口 8与储水池12的进水口相连。[0023]实施例2如图2所示，一种TW2薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置，包括高压脉冲电源1、高压脉冲放电绝缘筒2、水泵11、储水池12和曝气装置，曝气装置包括依次连接的流量计16、阀门17和气瓶18。所述的高压脉冲放电绝缘筒2顶端设有盖板，所述的盖板上有出气孔9，盖板中间安装有可调节的筒顶螺杆5，筒顶螺杆5的下端连接一水平板式电极4 ；所述的高压脉冲放电绝缘筒2的筒内壁固定有纳米管TW2薄膜6，薄膜高度30mm，Ti板基质厚度0. 3mm，基质上生长的TW2纳米管管径70nm ；所述的高压脉冲放电绝缘筒2的侧壁上有进水口 7和出水 Π 8。所述的高压脉冲放电绝缘筒2的底部通过螺母10与曝气室14相连接；所述的高压脉冲放电绝缘筒2的筒底与曝气室14之间布有微孔曝气器13，通过微孔曝气器13向高压脉冲放电绝缘筒2曝气，不曝气时可封住微孔曝气器13底部；所述的曝气室14上设有进气口 15 ；所述的脉冲电源1的正极与针状电极3下端连接，所述的脉冲电源1的负极与筒顶螺杆5上端连接；所述的高压脉冲放电绝缘筒2的进水口 7通过水泵11与储水池12的出水口相连，出水口 8与储水池12的进水口相连；所述的曝气室14的进气口 15与曝气装置中的流量计16相连。应用例1采用图1结构装置，废水对象为模拟苯酚废水，其浓度为lOppm。所用的高压脉冲电源运行参数为峰值电压20kV，频率IOOHz，电极距离15mm，其中板式电极距离液面5mm， 形成液上火花放电。TiO2薄膜纳米管径为70nm。经过60min反应，苯酚降解78%，而不加 TiO2薄膜，苯酚降解68%，相差10%。应用例2采用图2结构装置，废水对象为模拟苯酚废水，其浓度为lOppm。采用空气作为气源，气体流量为 οο /h。所用的高压脉冲电源运行参数为峰值电压20kV，频率100Hz，电极距离15mm，其中板式电极距离液面5mm，形成液上火花放电。TW2薄膜纳米管径为70nm。 经过60min反应，苯酚降解87%，而不加TiO2薄膜，苯酚降解76%，相差11%。与实施例1 相比，采用图2装置加TW2薄膜通气时的苯酚降解效果比采用图1装置加TW2薄膜不通气时的高9%，图2装置不加TW2薄膜通气时的苯酚降解效果比图1装置不加TW2薄膜不通气时的高8%。
权利要求1.一种二氧化钛薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置，包括高压脉冲电源 (1)、高压脉冲放电绝缘筒⑵和储水池(12)，所述的高压脉冲放电绝缘筒⑵顶端安装有带出气孔(9)的盖板，所述的高压脉冲放电绝缘筒O)的侧壁上设有进水口(7)和出水口 (8)，所述的进水口(7)、出水口⑶均与储水池(12)相连，其特征在于所述的盖板中间设有筒顶螺杆(5)，所述的筒顶螺杆(5)的下端连接一水平板式电极 G)，所述的水平板式电极(4)位于液面以上；所述的高压脉冲放电绝缘筒O)的内壁固定有生长在金属钛基质上的纳米管TiO2薄膜(7)；所述的高压脉冲放电绝缘筒O)的底部设有微孔曝气器(13)和针状电极(9)；所述的针状电极(3)的下端与脉冲电源(1)的正极连接，所述的筒顶螺杆(5)的上端与脉冲电源(1)的负极连接。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置，其特征在于所述的纳米管TW2薄膜(7)的薄膜高度10_50mm，Ti板基质厚度0. 3_lmm，基质上生长的TiR纳米管管径50-100nm。
3.根据权利要求1所述的二氧化钛薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置，其特征在于所述的针状电极⑶与水平板式电极(5)之间距离为10-50mm。
4.根据权利要求1所述的二氧化钛薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置，其特征在于所述的高压脉冲电源(1)的电压为10-50kV，频率为50-200HZ。
5.根据权利要求1 4任一权利要求所述的二氧化钛薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置，其特征在于所述的高压脉冲放电绝缘筒O)的底部通过螺母(10)连接有一曝气室(14)；所述的微孔曝气器(1 和针状电极(3)的下部位于曝气室(14)内；所述的曝气室(14)上设有进气口(1 ；所述的进气口(1 与曝气装置相连。
6.根据权利要求5所述的二氧化钛薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置，其特征在于所述的曝气装置包括依次连接的流量计(16)、阀门(17)和气瓶(18)。
专利摘要本实用新型公开了一种二氧化钛薄膜催化协同脉冲等离子体处理废水的装置，包括高压脉冲电源、带盖板的高压脉冲放电绝缘筒和储水池，所述的盖板上设有出气孔，所述的盖板中间安装有筒顶螺杆，所述的筒顶螺杆的下端连接一水平板式电极，所述的高压脉冲放电绝缘筒的底部设有微孔曝气器和针状电极；所述的高压脉冲放电绝缘筒的筒内壁固定有纳米管TiO2薄膜，针状电极和筒顶螺杆分别接高压脉冲电源正、负端，所述的高压脉冲放电绝缘筒底部还可连接曝气室。本实用新型装置结构简单，操作方便，固定化TiO2薄膜不受放电强度影响，在电晕、流柱、火花放电条件下均能有效利用放电产生的紫外光使反应系统产生更多的活性物质，有效提高处理效率。
文档编号C02F1/32GK202226696SQ201120344479
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者丛燕青, 张轶, 王齐 申请人:浙江工商大学