CN102667341B - 通过注入浸没的等离子体中而处理废物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理液体溶液S₁的方法，包括将所述液体溶液S₁注入浸没于第二液体溶液S₂的等离子体中的步骤，第二液体溶液S₂与所述液体溶液S₁分开。本发明还涉及能够施用于这种方法的背景中的装置。

Description

通过注入浸没的等离子体中而处理废物的方法和装置

技术领域

本发明涉及处理废物，如有利地液体化学废物的领域。

更具体而言，本发明提出了一种处理化学废物的方法，该方法基于通过直接将其注入浸没于填充有液体如水的反应器中的等离子体中而销毁（破坏，destruction）这些废物。

本发明也涉及可以应用于本方法范围的装置（设备，device）。

背景技术

现今任何类型的液体废物如危险和/或放射活性有机液体的处理，都是通过采用可能利用不同方式进行加热而具有不同性质如静态炉或转炉的炉型反应器的热工艺来完成。

因此，处理废物的方法都采用连接至尺寸相对大的气体处理系统的热单元，而确保冷却、过滤及中和某些元素如氯。这一般表现为经历高温的大尺寸单元。某些元素如氯、磷、硫、...的存在，如果经受高温，则增强气体的腐蚀性质，这就迫使设计者选择经常非常昂贵的超合金（super-alloy），或接受这个工艺某些部分的频繁更换。

所应用的反应器可具有不同的类型。这些可以是通过焦耳效应，通过等离子体焰炬或通过像丙烷的气体燃料的燃烧而加热的炉。处理温度因此可根据负荷（load）的性质而不同。例如，如果这些是十二烷类型的烃类，则这种负荷可能会逐渐转化成约10kW/L/h的热功率（thermal power），这个功率不得不进行耗散。另一方面，如果这是水溶液，则该等离子体的功率将会部分用于确保其气化（蒸发）。在该工艺中涉及的反应器的温度行为因此显著受到要处理的液体的性质的影响。

根据这种方法，液体的引入可能是不同的。这些液体要么引入至炉的热区中心，要么引入到功率源（power source）。例如，这些液体在可燃性气体中气化或直接引入至等离子体中。这些液体根据这种情况可单独处理或作为与固体的混合物进行处理。作为一个实例，专利申请EP 469 737提出了一种在空气等离子体中处理液体的方法和装置[1]。在该实例中，等离子体在耐火材料的反应器中燃烧而液体则引入到产生等离子体的气体流中。这种方法需要相对繁复的装置，因为所产生的气体不得不特别地经由洗涤塔（washing columns）进行处理。

另外，不管所采用的方法如何，看起来液体的性质可能不仅因为热释放还因为与选择用于制作反应器的材料的相容性而显著不同。

已经有人提出涉及使用浸没等离子体的废物处理问题的几种解决方案。例如，可提到的是N.V.Alekseev等人的出版物，在其所涉及的处理方法中，等离子体迸发（burst out）进入装有由每升水几十毫克苯酚所污染的水溶液的容器内[2]。在这种情况下，等离子体用于产生氧化溶解的有机化合物的过氧化氢。G.Fortin等人的出版物也提到了采用在用负载氰化物的浸出液（浸析液）填充的反应器底部燃烧的氩/氮等离子体焰炬的方法[3]。而且同样是这些作者也提交了国际专利申请以保护该项发明[4]。

在所有情况下，这些方法都是开发用于处理含有少量要去除的产品（产物，product）的水溶液：在第一种情况下是几个ppm的苯酚，在第二种情况下是几个ppm的氰化物。这些产品通过在溶液中心运行的等离子体焰炬，也就是产生需要用于氧化有机化合物的化学自由基的焰炬而逐渐分解掉。

因此，对于处理尤其是液体化学废物而在快速性和有效性方面改进的方法，仍存在实际需求，这些方法在其实现和/或其应用中采用较简单的、更紧凑的且不太昂贵的装置，可以处理液体，而不管其性质和/或组成如何。

发明内容

采用本发明，可以找到以上所列出的技术缺陷和问题的补救措施。实际上，后者提出了用于处理废物尤其是液体废物的方法和装置，其基于直接将废物注入浸没于与含废物溶液分开的溶液中的燃烧等离子体核心。作为提醒，在采用浸没等离子体的现有技术的方法中，后者是在待处理的溶液核心之中展开的。

本发明人的工作能够证明，直接将废物注入等离子体中使其可完全瞬时销毁（破坏，destruction），而同时已进行的实验证明，待去除化合物的消失需要几十分钟[3]或甚至几个小时[2]。

当适用于本发明范围的等离子体焰炬（等离子体炬，plasma torch）采用氧操作时，所获得的离子化羽（ionized plume）极具反应活性。因此氧化作用直接在其水平下完成而不需要经由专门为此目的产生的活性自由基。

而且，本发明的方法可以通过在确保冷却、中和以及过滤的环路（loop）中循环反应器的溶液而进行连续操作。

更具体而言，本发明涉及一种用于处理此后表示为溶液S₁的液体溶液的方法，包括将所述溶液S₁注入到此后表示为溶液S₂且与所述溶液S₁分开的第二液体溶液中的浸没等离子体中的步骤。

对于“溶液S₁的处理”，是指在本发明的范围内有毒和/或有害有机组分含量的减少和可能是腐蚀性和/或放射反应活性的那些（物质）的稳定化，这些组分在根据本发明的处理之前存在于溶液S₁中。这种减少可能涉及去除这些组分和/或将其向有害性较小的组分转化。

溶液S₁中可能存在的有毒有害的腐蚀性和/或放射活性的有机组分可包括重金属；放射活性元素和有机成分（organic element）。作为非限制性实例，这些组分选自由氯、氟、硫、锌、磷、汞、铅、镉、砷、苯酚、氰化物、亚铁氰化物（氰亚铁酸盐）、草酸盐、腐植酸、锶、钌、铯、α发射体如镅、钚和铀，以及它们的混合物所组成的组。有利的是，溶液S₁中最初所含的化学组分的至少70%，至少80%，至少90%，至少95%，至少96%，至少97%，至少98%，至少99%或甚至全部按照本发明的处理而被去除和/或转化成有害性较小的组分。

适用于本发明范围的溶液S₁可以是任何液体，有利地是有机溶液，其可以包含至少一种先前限定的有毒有害的腐蚀性和/或放射活性的有机组分。溶液S₁可以以纯的或混合的有机液体、放射活性液体、乳液、微乳液、水溶液、尤其是有机化合物在水溶液中的悬浮液、含有源自固体或危险液体废物的喷雾的含粒子的液体而出现。

更具体而言，溶液S₁可以是任何类型的含有结合或未结合于矿物质的有机物质的溶液。这种溶液可以来自民用应用（civil applications），无论是或不是（原子）核的（nuclear），或来自所有军事应用，无论是或不是（原子）核的。作为非限制性实例，溶液S₁可以选自由源自废水净化厂（purification plant）或源自废水净化厂的淤浆、源自废水、源自废油、源自家庭液体流出物（domestic liquid effluent）、源自医疗或医院液体流出物、源自工业液体流出物和源自核电厂的液体流出物的溶液所组成的组。在本发明中，术语“溶液S₁”、“液体溶液S₁”、“待处理的液体”或“待处理的溶液”都是等同的，且可以互换使用。

根据本发明的方法采用等离子体。作为提醒，等离子体是离子化状态的气体，传统上认为是物质的第四种状态。为了获得大气压下的气体离子化，使用等离子体焰炬。

有利的是，这种适用于本发明范围的等离子体是电弧等离子体。更具体而言，这种适用于本发明范围的等离子体是吹弧等离子体（blown arcplasma）。

适用于本发明范围的溶液S₂是其中浸没本发明方法中所用等离子体的溶液。

首先，浸没这种等离子体的溶液S₂确保了装置（即，反应器）的冷却，而不必需要冷却反应器壁的附加组件。这种溶液S₂也在发射气体的处理中起到一定作用，因为其确保了粉尘（dust）的冷却、去除和所产生气体的中和以及挥发性产物的冷凝。溶液S₂因此起到了冷却器、过滤器和洗涤塔（washing column）的作用。

溶液S₂是水溶液或盐溶液（saline solution），有利地是水。溶液S₂可以进一步含有至少一种添加剂确保残余有机物质的销毁。这种添加剂是确保残余有机物质的广泛降解的催化剂。这些催化剂，例如，可以活化等离子体辐射活化的芬顿反应（Fenton reactions）。这些可以是确保等离子体照射之下产生自由基的芬顿试剂。另外，溶液S₂的pH可以维持至接近中性的值。在本发明中，短语“溶液S₂”，“液体溶液S₂”和“反应器溶液”是等同的且可以互换使用。

溶液S₂不仅与溶液S₁分开而且也并不对应于来自尤其是液体废物的处理的液体溶液如溶液S₁或这种处理所得的液体溶液，诸如含有可能源自液体废物初步处理的部分处理后的废物的溶液，来自废物处理的熔融浴（molten bath），这种熔融浴的金属层或来自这种熔融浴的炉渣层。以上溶液S₂的限定显然应当理解为是在后者应用的时刻，即当等离子体浸没其中时且在注入溶液S₁之前的时刻。

根据本发明的方法有利地包括以下的连续步骤：

a）生成如先前限定的等离子体；

b）将步骤（a）中生成的所述等离子体浸没于如先前限定的溶液S₂中；

c）将如先前限定的溶液S₁引入所述由此浸没的等离子体中。

步骤（a）、（b）和（c）连续实施。

根据本发明的方法的步骤（a）由以下构成：由等离子体焰炬生成等离子体且尤其是吹弧等离子体。有利的是，在由电极构成的等离子体焰炬处产生电性放电，而等离子体气体穿过这些产生等离子体的电极之间。

这种可以使用的等离子体气体可以是任何本领域内技术人员所熟知的气体。它可以根据所使用的等离子体焰炬技术而不同。在本发明的范围内，等离子体气体包括等离子体反应活性所需的氧化气体和/或保护焰炬阴极（cathode）所需的中性气体。

在第一个替换方式中，这种等离子体气体仅仅包括氧化气体（oxidizinggas）。这个替换方式采用的焰炬并不需要任何中性保护气体。氧化气体由此可以选自由氧、空气、二氧化碳及其混合物组成的组。氧化气体有利地为氧。

在第二个替换方式中，等离子体气体包括如先前限定的氧化气体和中性气体。中性气体尤其选自由氩、氦、氮及其混合物组成的组。有利的是，所获得的等离子体选自由氩/氧等离子体、氦/氧等离子体和氮/氧等离子体组成的组。

在第三个替换方式中，显著对应于本方法步骤（c）期间寻求非氧化气化时的情况，这种等离子体仅仅采用如先前限定的中性气体操作，尤其是采用氩气而不需要加入氧。如果需要氧化作用销毁溶液S₁中所含的有机组分时，则可以增加氧流（氧气流），而产生中性气体/氧等离子体。

在第四个替换方式中，这种等离子体气体是向等离子体焰炬再循环的排放气体。这种气体有利地包括化合物：CO₂/O₂/氩。在这个替换方式中，可以设想通常在冷却铜中采用阳极和阴极的焰炬技术。根据所选的操作模式，可以设想（使用）其它金属如钨。因此，在该第四个替换方式中，所施加的等离子体将该工艺排放的所有或部分气体作为等离子体气体而进行再循环。

根据本发明的方法的步骤（b）由以下构成：用溶液S₂填充步骤（a）期间其中产生等离子体的反应器。在反应器填充期间，后者并不完全填充溶液S₂。

步骤（b）期间，溶液S₂所具有的温度为20~60℃，而尤其是30℃±5℃附近的受控温度。因此，有利的是步骤（a）之后反应器的相对高温降低至溶液（S₂）的温度。因此，在本发明中有可能称之为“冷反应器”。

一旦引发等离子体，则反应器就不得不快速填充才能避免系统加热（发热、升温，heating）。

根据本发明的方法的步骤（c）由以下构成：使溶液S₁与等离子体的核心接触而使如先前限定的处理瞬间发生。

可替换地，溶液S₁可以经由设置于等离子体焰炬之中的通道引入或注入至等离子体中而尤其是等离子体核心中。

另外，溶液S₁可以经由尽可能靠近等离子体的外部装置引入或注入到等离子体而尤其是等离子体核心中。

无论采用哪种替换方式，溶液S₁的引入速率将取决于所用的等离子体的功率和溶液S₁的性质。根据这种情况，可以获得每小时几十升。

步骤（c）期间溶液S₁的引入可以通过引入和不引入溶液的时刻交替而连续或按序完成。

根据本发明的方法的步骤（c）可以持续几分钟至几小时或甚至几天。因此，根据本发明的方法的步骤（c）可以每天实施持续24小时而与等离子体焰炬的寿命一致。

正如前面的解释，溶液S₁组分的气化、燃烧和/或氧化的反应在溶液S₁一旦接触等离子体时就在等离子体中瞬间发生。

根据本发明的方法的步骤（c）期间，解离的（dissociated）气体一旦逸出等离子体就不得不迅速中和而显著淬灭（骤冷，quench），从而避免形成有毒的复杂分子如呋喃或二噁英。正是溶液S₂确保了这些功能。而且，来自气化、燃烧和/或氧化反应的粉尘和挥发性化合物通过溶液S₂的方式而分别被除去和冷凝。

根据本发明的方法包括由过滤、冷却和/或中和所述溶液S₂构成的额外步骤。值得强调的是，根据本发明的方法步骤（c）期间等离子体焰炬的操作和其间的反应可能导致位于反应器中的溶液S₂加热。

另外，为了降低饱和蒸气压，根据本发明的方法可以包括由冷却溶液S₂构成的额外步骤。这种额外步骤可以发生于该方法步骤（c）期间或之后。有利的是，溶液S₂的冷却同时实施于本发明方法的步骤（c）中。

任何能够降低液体温度的系统都可以用于这种冷却步骤。有利的是，这个步骤采用涉及交换器（换热器，exchanger）或空气冷却器的平行处理环路。

确保源自处理和源自溶液S₁销毁的矿物质颗粒被阻断的过滤器有利地放置于这个环路上，处于冷却溶液S₂所用的换热器上游。

最后，当根据本发明的处理方法完成之时，反应器吹洗溶液S₂由此使等离子体在较短的持续期内显露出来，这段持续期是确保焰炬顶上部分的干燥从而避免溶液S₂渗透进入其喷嘴中所需要的。这个浸没时间产生反应器的正常加热。等离子体显现的这段持续时间应该要短，但却足以确保焰炬顶上部分的干燥。这可以为10秒~5分钟。

一旦焰炬熄灭，不得不维持等离子体气体的供给，从而确保焰炬的全部（total）干燥。这种供给可维持超过10min的持续时间。

本发明也涉及可以适用于根据本发明的方法范围内的装置。这种装置包括：

-反应器；

-等离子体焰炬且尤其是吹弧等离子体焰炬；

-能够将如前所限定的溶液S₂引入所述反应器中的第一装置；

-能够将如前所限定的溶液S₁引入由所述等离子体焰炬生成的所述等离子体中的第二装置，所述第二装置不同于上述第一装置；和

-能够将至少一种如前所限定的等离子体气体供给所述等离子体焰炬的装置。

根据本发明的装置的反应器可以是任何形状和任何体积。正如先前的解释，溶液S₂确保了反应器的冷却，后者因此不必需要由能够耐受非常高温的材料制成，因为其是冷的。有利的是，其是不锈钢（材质）。

任何等离子体焰炬且尤其是任何吹弧等离子体焰炬可能都适用于本发明的范围。适用于本发明范围的等离子体焰炬的功率和强度将根据要处理的溶液S₁和注入的流速进行选择。另外，根据本发明的装置进一步包括能够施加提供于等离子体焰炬而更具体而言是构成所述等离子体焰炬的电极的电流或电势（电压）的装置。

这些能够将溶液S₂引入反应器、能够将溶液S₁引入（或注入）所发生的等离子体中、和能够将等离子体气体和可选的第二气体供给等离子体焰炬的装置，可以是任何藉此可将液体或气体流体引入隔间（compartment）的装置。在这些装置中，可以提及的是液体供给泵、气体供给泵和通过静水压供给液体的装置。

这些装置通过柔软材料或刚性材料的管道连接至反应器和/或等离子体焰炬。

能够将溶液S₁引入（或注入）由所述等离子体焰炬发生的等离子体的装置，可能涉及设计放置于等离子体焰炬端部的部件之内的通道。

构成反应器附加组件而通过任何合适的装置（手段，means）连接至后者的这个部件（部分，part）有利地位于等离子体焰炬阳极的延长部分（extension），以便形成具有鞘或喷嘴形状的额外的燃烧区。这个部件的壁可以是通过内部水循环冷却的金属。这种金属可以选择为不锈的。对于这个部件，有可能延长气体的停留时间和保护燃烧不受溶液S₂过快淬灭。有利的是，能够将溶液S₁引入（或注入）该部件所具有的等离子体中的通道，也能够引入氧化气体。可替换地，这个部件可以具有两种独特类型的通道，其中之一能够传送氧化气体而另一则能够引入溶液S₁。

与能够将溶液S₁引入（或注入）由所述等离子体焰炬发生的等离子体中的装置相关的另一替换方式，可以采用尽可能紧靠等离子体设置的外部装置。这可以是将溶液S₁射流发射到等离子体内部的喷嘴。

最后，能够将至少一种等离子体气体和可选的至少一种第二气体供给等离子体焰炬的装置可能涉及向等离子体焰炬阳极和阴极之间敞开的通道和/或设置于阳极和/或阴极中的通道。

当根据本发明的装置运行时，气化、燃烧和/或氧化之后产生的气体在溶液S₂中鼓泡，在溶液S₂中发生淬灭而纯化其粉尘和可中和的化学物质如HCl、SO₂、SO₃、NO₂、NO₃和P₂O₅。在排放出装置而尤其是排放进入外部介质之前，它们有利地进入冷凝器而随后可选地进入过滤器。

因此，根据本发明的装置可以包含冷凝器和可选的空气过滤器。有利的是，冷凝器和可选的过滤器安装于反应器的上部。

这种可以适用于本发明范围的也具有液滴捕集器（droplet catcher）作用的冷凝器，有利地是具有独立流体的冷凝器，其中不同于燃烧气体而尤其是冷却装置的冷却剂流体的流体维持温度低于进入燃烧室的气体温度。这种可以适用于本发明范围的冷凝器可以是管式换热器或蒸发器类型的冷凝器。

任何类型的空气过滤器都可以用于本发明范围内的冷凝器的出口处。然而，为了确保高效过滤，可以使用活性碳过滤器类型、玻璃微纤维过滤器类型或聚四氟乙烯过滤器类型的过滤器。作为实例，可以提及的有板式过滤器或空气过滤器

等离子体焰炬的运行以及溶液S₁组分的气化、燃烧和/或氧化，会导致溶液S₂发热。因此，为了降低饱和蒸气压，根据本发明的装置可以包含能够确保溶液S₂冷却的系统。另外，根据本发明的装置可以进一步包含能够确保溶液S₂过滤的系统。

因此，根据本发明的装置有利地包含提供于过滤器上游的交换器。这种可以适用于本发明范围的交换器是其中溶液S₂与另一种液体或气体流交换而维持溶液S₂温度处于限制反应器表面蒸气压的水平的双流式换热器。这种换热器可以是具有U型管的交换器、具有水平或垂直管式歧管的交换器、螺旋交换器（spiral exchanger）或板式交换器。

过滤器有利地设置于交换器的上游而回收燃烧粉尘和任何溶液S₁中存在的矿物质沉淀而成的固体。

适用于本发明装置的范围的过滤器包含至少一种有利的纳米过滤、微滤或超滤类型的膜。这些膜通过小于粉尘和固体平均粒径，通常是达几十纳米的一微米量级的孔径限定。

在处理期间，溶液S₂根据情况可以是酸性或碱性的。而且根据本发明的装置可以进一步包含能够监控和调节溶液S₂的pH的装置。

这些装置可以包括设置于反应器中或反应器外部但连接于后者的电路（circuit）中而测定pH的电极。pH值的测定可以连续或间歇式地进行。测定pH值的电极直接或间接地连接于能够向溶液S₂中加酸或碱的装置。

总之，本发明的优点很多，且源自于该装置的能力，尤其是同时确保若干单元操作的反应器的能力，这些优点有：

-销毁注入到在与待处理溶液分开的溶液即溶液S₂中燃烧的等离子体核心中的待处理溶液即溶液S₁，

-溶液S₂中气体的准瞬时淬灭（quasi-instantaneous quenching），

-挥发性物质的准瞬时冷凝，

-通过冲洗效应从气体中去除粉尘，

-在鼓泡期间中和气体。

这种功能的累积确保了用于处理气体的系统的非常显著的简化，因为：

-冷却系统不再是强制性的；

-气体中可冷凝化合物的存在受到抑制，如保留于溶液S₂中的固体和沉淀。因此，过滤可能限于其中废物排放标准执行至极端情况下的非常高效的过滤器；

-冲洗气体的系统不再是必要的。

由此获得极端简化而紧凑的系统，其中在冷凝器之前存在一个反应器。在过滤器之前，增加一个交换器，与反应器平行而确保处理溶液即溶液S₂的温度得以维持。

最后一个优点是维持系统处于低温，这使之能够良好控制腐蚀和限制与反应器材料的大量选择相关的成本，这是从资金上更加可承受的。例如，可以采用具有冷却双壁的不锈钢构建反应器。

处理工艺期间的非强制性冷却，在这种情况下确保了开始和停止阶段期间的安全性功能，并且在反应器的随机吹洗的情况下也是如此。可能发生沉积的物质，直接进入溶液S₂中而截留于与交换器串联设置的过滤器中。

一旦参照附图而阅读了此后作为举例说明并非作为限制所提供的实施例，对于本领域内的技术人员而言，本发明的其它特点和优点将会进一步显而易见。

附图说明

图1是根据本发明用于处理液体废物的装置的一般示意图。

图2是可以应用于根据本发明处理液体废物的装置中的吹弧等离子体焰炬的更详细图示。

具体实施方式

I.装置

图1举例说明了以下提供的描述内容。本发明基于浸没于填充水（2）而体积为50L的圆柱形反应器中的吹弧等离子体（1）的使用。待处理的液体产物（3）如含磷的烃的混合物通过设置于用氧工作的焰炬中的通道系统而被引入等离子体中。一旦处于等离子体中，液体在氧存在下瞬间被升到2000℃量级的非常高的温度，产生的后果是有机物质的完全销毁（破坏）。

图2举例说明了所用的等离子体焰炬。这是传统的等离子体焰炬，其中钨耐火阴极（10），锥形，由氩气流（12）保护，朝着阳极（11）产生电弧。阳极（11）以长度10cm而直径10mm的鞘形式出现。这种电弧通过氩气（12）和氧（13）气流吹动（blown）。在当寻求非氧化性气化时（例如，为了确保CO/H₂型合成气生产）的情况下，等离子体仅仅采用氩气操作而并不需要加入氧。如果需要氧化作用破坏有机组分时，则加入氧流（13）而产生氩/氧等离子体（14）。待处理的液体以1L/h的速率经由设置于安装在等离子体焰炬尖端处部件（part）中的通道（16）而注入。这个部件可以包括可选地利用加氧（17）而供给的附加燃烧区域（15）而确保这些气体完全燃烧，燃烧可以通过反应器溶液中过快淬灭（骤冷）而阻断。这个燃烧区域是通过内部水循环冷却的喷嘴，其壁是铜质的而其体积为0.02L量级。

来自燃烧的气体在其发生瞬间淬灭的反应器溶液中鼓泡。在鼓泡期间，这些气体净化了其粉尘和可中和的化学物种如HCl、SO₂、SO₃、NO₂、NO₃和P₂O₅。随后它们通过也用作液滴捕集器的冷凝器（4）而且其随后向外部排放。

根据所需的净化水平，这些气体可以进行非常高效的过滤（7）而防止颗粒的任何排出。这个过滤器是可选的。然而，在处理放射活性废物期间其可能变得尤为必要。

冷凝器（4）构成反应器的上部。它提供有一个或几个浸没于确保气体正确混合和水滴聚结的填充物（packing）中的冷却盘管。

等离子体焰炬的操作以及有机物质的燃烧都导致位于反应器中的水被加热。为了降低饱和蒸气压，水通过交换器（6）在回路中冷却。其温度维持于限制反应器表面蒸气压的水平。冷却回路提供于具有确保固体从待处理的流出物中所存在的矿物质沉淀中回收的过滤器（5）的换热器（6）上游。这个过滤-冷却回路在反应器下部排出溶液而将其重新引入到其上部中。

在处理期间，反应器的溶液可以根据情况为酸性或碱性。pH值（8）的在线监控使之能够根据情况通过加入酸或碱（8）而连续调节这个测量。

II.操作和性能

反应器在无负载下启动。一旦等离子体焰炬引发，反应器就填充水，这导致温度瞬间回落至室温。含磷的烃混合物随后通过设置于等离子体焰炬中的通道或通过非常靠近等离子体的外部装置引入到等离子体中。这个处理在平行处理回路中被过滤和冷却的溶液中连续完成。

在处理结束时，反应器进行其溶液的吹洗而由此让等离子体出现约1分钟，该时间是确保焰炬顶上部件干燥而避免水渗透进入其喷嘴所需要的。这个浸没时间产生了将反应器加热至约100℃的正常加热。

所实施的测试采用在整个实验期间内递送200A的稳定强度和接近220V的稳定电压的45kW焰炬完成。

以1L/h处理含磷的烃混合物，提供了在分析所收集的溶液之后计算磷完全溶解的99.98%销毁效率（destruction efficiency）的可能性。在所提及的情况下，回收的溶液是磷酸溶液，其可以很容易地使用确保磷酸钠沉淀的碱中和。

99.98%的销毁效率可通过提高燃烧喷嘴的体积从而延长气体的停留时间，和通过向溶液S₂中加入确保等离子体辐射影响之下残余有机物质连续降解的催化剂而得以提高。可以设想芬顿型的反应。

参考文献

[1]专利申请EP 469737(Tioxide Group Services Limited)“Destruction process”，于1992年2月5日公开。

[2]Alekseev N.V.,Samokhin A.V.,Belivtsev A.N.和ZhavoronkovaV.I.,(2000)“Thermal-Plasma Jet Oxidation of Phenol in Aqueous Solutions”,High Energy Chemistry，Vol.34,No.6,pp.389-393。

[3]Fortin L.,Soucy G.,Kasireddy V.,Bernier J.-L.,Boulos M.I(1999)“The Use of Thermal Plasma for Wastewater Treatment”，第14次等离子体化学国际研讨会（14^th International Symposium on Plasma Chemistry）-ISPC′14,布拉格(捷克),pp.2387-2392。

[4]国际申请WO 97/22556(Alcan International Limited)“ThermalPlasma Reactorand Wastewater Treatment Method”，公开于1997年6月26日。

Claims (18)

1.一种用于处理表示为溶液S₁的液体溶液的方法，包括将所述溶液S₁注入浸没于表示为溶液S₂的第二液体溶液中的等离子体的核心中的步骤，所述溶液S₂与所述溶液S₁分开，其中所述等离子体通过包括氧化气体的等离子体气体而生成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液S₁是含有结合于或未结合于矿物质的有机物质的溶液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液S₁选自由来自废水净化厂或来自废水净化厂的淤浆、来自废水、来自废油、来自家庭液体流出物、来自医疗或医院液体流出物、来自工业液体流出物和来自核电厂的液体流出物的溶液所构成的组。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体是吹弧等离子体。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液S₂是水溶液或盐溶液。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液S₂是水。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液S₂含有至少一种确保残余有机物质的销毁的添加剂。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括以下的连续步骤：

a)生成如权利要求1或4中限定的等离子体；

b)将步骤(a)中生成的所述等离子体浸没于如权利要求1、5、6或7中限定的溶液S₂中；

c)将如权利要求1、2或3中限定的所述溶液S₁引入由此浸没的等离子体的核心中。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体选自由氩/氧等离子体、氦/氧等离子体和氮/氧等离子体所构成的组。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体将所有或部分由所述方法排放的气体作为等离子体气体进行再循环。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括过滤、冷却和/或中和所述溶液S₂的额外步骤。

12.一种装置，可应用于根据权利要求1所述的方法的范围内，包括：

-反应器；

-等离子体焰炬；

-能够将如权利要求1、5、6或7中限定的所述溶液S₂引入所述反应器中的第一装置；

-能够将如权利要求1、2或3中限定的所述溶液S₁引入由所述等离子体焰炬生成的等离子体中的第二装置，所述第二装置不同于所述第一装置；以及

-能够向所述等离子体焰炬供给至少一种包括氧化气体的等离子体气体或供给至少一种包括氧化气体的等离子体气体和至少一种第二气体的装置。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述等离子体焰炬是吹弧等离子体焰炬。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其包含冷凝器。

15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其包含空气过滤器。

16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其包含能够确保所述溶液S₂冷却的系统。

17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其包含能够确保所述溶液S₂过滤的系统。

18.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其包含能够监控和调节所述溶液S₂的pH的装置。