CN105174360A - 一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法 - Google Patents

一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105174360A
CN105174360A CN201510618551.9A CN201510618551A CN105174360A CN 105174360 A CN105174360 A CN 105174360A CN 201510618551 A CN201510618551 A CN 201510618551A CN 105174360 A CN105174360 A CN 105174360A
Authority
CN
China
Prior art keywords
high voltage
electrode
low
voltage electrode
persulphate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510618551.9A
Other languages
English (en)
Inventor
商克峰
李�杰
王肖静
吴彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201510618551.9A priority Critical patent/CN105174360A/zh
Publication of CN105174360A publication Critical patent/CN105174360A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用放电等离子体激活过硫酸盐、生产硫酸根自由基的方法,属于水处理领域。将过硫酸盐投加到待处理的水体中,在待处理的水体中放置高压电极和低压电极,高压电极和低压电极相距一定距离,用于形成电晕放电等离子体通道或介质阻挡等离子体通道。过硫酸盐在放电等离子体通道中被激活生成硫酸根自由基,与放电等离子体在水体中形成的羟基自由基、过氧化氢、臭氧等构成多氧化物质体系,促进水体污染物的去除。本发明加快了水体污染物的处理效率和速率。本发明应用在工业有机废水、生活污水、地表水处理等领域。

Description

一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法
技术领域
本发明涉及一种放电等离子体激活过硫酸盐的方法,属于水处理技术应用领域。
背景技术
过硫酸盐(钾、钠、铵、钙等)是一种强氧化剂,过硫酸根的标准氧化还原电位(E0)为2.01V(相对于标准氢电极),接近于臭氧(E0=+2.07V),能够氧化多种液相污染物。过硫酸根在热、紫外光、超声波、及碱液、金属离子(如Fe2+)等物理化学效应作用下,可以转化为硫酸根自由基(SO4 ●-),硫酸根自由基的标准氧化还原电位(E0)为2.5V-3.1V,氧化性强于过硫酸盐及羟基自由基(标准氧化还原电位为1.89-2.72V),可对液相污染物进行氧化处理的范围更大。
促使过硫酸盐生成硫酸根自由基的传统手段是利用热、紫外光、超声波、金属离子、电解等。液相放电(或气-液相混合放电)等离子体是采用高电压将液相/气相击穿,在液相中、或气-液混合相中生产羟基自由基、过氧化氢(标准氧化还原电位为1.8V)、臭氧等反应活性物质的同时,也会释放热、紫外光、冲击波等物化效应。本发明涉及一种采用放电等离子体激活液相过硫酸盐、生成硫酸根自由基的方法,即将过硫酸盐投加到待处理的水体中,在待处理的水体中或水表面实现电晕放电或介质阻挡放电,利用放电等离子体通道中的物理化学效应激活过硫酸盐,生成硫酸根自由基。本专利中过硫酸盐的激活方法与传统促使过硫酸盐生成硫酸根方法的优点是:放电等离子体激活过硫酸盐生成的硫酸根自由基可与放电等离子体自身生成的羟基自由基、过氧化氢、臭氧等氧化物质构成液相多氧化物质体系,提高水体污染物的去除效率。
发明内容
本发明提供了一种利用放电等离子体激活过硫酸盐、生成硫酸根自由基,并与放电等离子体自身生成的羟基自由基、过氧化氢等形成液相多氧化物质体系的方法。
本发明提出的利用放电等离子体激活过硫酸盐生成硫酸根自由基,与羟基自由基、过氧化氢等氧化物质形成液相多氧化物质体系的方法是按下述方法实现的:
将过硫酸盐投加到待处理的水体中,在待处理的水体中或水表面实现电晕放电或介质阻挡放电,利用放电等离子体通道中的热、紫外光、冲击波等物理化学效应激活过硫酸盐,生成硫酸根自由基;所述的采用放电等离子体生成激活过硫酸盐的物理化学效应是将高压电极、低压电极置于储水箱体中,高压电极和低压电极间隔一段距离;高压电极通过高压导线接通高压电源,低压电极采用导线接地,调节高压电源的电压,使高压电极和低压电极间的气隙和液体击穿、形成放电等离子体通道。
高压电极置于待处理水体水面的上方或置于待处理水体中。
产生放电等离子体的装置采用电晕放电结构或介质阻挡放电结构,电晕放电装置或介质阻挡放电装置中的高压电极为金属针、或金属板、或金属网。低压电极为金属板,或金属网。高压电极、低压电极为不锈钢材质。
采用电晕放电结构时,高压电极和低压电极之间不插入绝缘介质板。高压电极置于待处理的水体表面上方、或置于待处理的水体中,低压电极置于待处理的水体中,高压电极和低压电极间隔一定距离,形成放电间隙。高压电极通过高压导线与高压电源连接,低压电极通过普通导线接地。通过导气管或曝气装置在放电间隙中通入气体,气体可以是氧气、氮气、氦气、氩气、空气中的一种,或几种气体的任意混合。高压电极的供电电源为脉冲高压电源、或直流电源、或交流电源。脉冲高压电源的极性可为正极性、或负极性、或双极性;直流电源的极性可为正极性、或负极性。
采用介质阻挡放电结构时,高压电极置于待处理的水体表面上方,低压电极置于待处理的水体中,高压电极与水面间隔一段距离形成放电气隙,高压电极或低压电极表面覆盖绝缘介质。通过导气管或曝气装置在放电间隙中通入气体,气体可以是氧气、氮气、氦气、氩气、空气中的一种,或几种气体的任意混合。高压电极的供电电源为脉冲高压电源、或交流电源,脉冲高压电源的极性可为正极性、或负极性、或双极性。
所述的待处理水体中的污染物与过硫酸盐的摩尔比为1:1~100。
本发明加快了水体污染物的处理效率和速率。本发明应用在工业有机废水、生活污水、地表水处理等领域。
附图说明
图1电晕放电等离子体水处理系统。
图2介质阻挡放电等离子体水处理系统。
图3脉冲电晕放电激活过硫酸盐脱色染料废水的效率图。
图4介质阻挡放电激活过硫酸盐脱色染料废水的效率图。
图中:1储水箱体;2出气口;3高压电极;4低压电极;5气瓶;6输气管;7阀门;8流量控制计;9接地导线;10进气口;11高压导线;12高压电源;13绝缘介质;14出水口;15水循环管路;16循环水箱;17蠕动水循环泵;18进水口。
具体实施方式
实施例1
本实施方式采用电晕放电等离子体激活过硫酸盐产生硫酸根自由基的方法是按下述方法进行的:将过硫酸盐投加到待处理的水体中,将置于储水箱体1中的高压电极3通过高压导线11接通高压电源12,低压电极4采用导线9接地,调节高压电源12的电压,使高压电极3和低压电极4间的液体击穿、形成放电等离子体通道,过硫酸盐在放电等离子体通道中被激活生成硫酸根自由基。在高压电极3和低压电极4之间通过气体导管6鼓入气体,气体由出气口2排出。鼓入气体用于调节放电状态,气体由气源5提供,气体流量通过阀门7和气体流量计8调节。
本实施方式中的高压电极是金属针、或金属板、或金属网,金属材质为不锈钢;金属网的网孔大小为1mm×1mm~5mm×5mm。高压电极置于待处理水体中,高压电极和低压电极间的放电间隙为5mm-50mm。
本实施方式中的高压电源是脉冲高压电源、或直流高压电源、或交流高压电源。脉冲高压电源的极性为正极性、或负极性、或双极性,直流高压电源的极性为正极性、或负极性;直流电源的电压幅值,交流电源和脉冲电源的电压幅值和频率根据实际工况调节。
本实施方式中的气体是氧气、氮气、氩气、氦气、空气中的一种,或几种的任意组合,气体的流量根据实际工况进行调节。
本实施方式中,待处理水体中污染物与过硫酸盐的摩尔比为1:1~100。
实施例2
本实施方式采用介质阻挡放电等离子体激活过硫酸盐、产生硫酸根自由基的方法是按下述方法进行的:将过硫酸盐投加到待处理的水体中,将置于储水箱体1中的高压电极3通过高压导线11接通高压电源12,低压电极4采用导线9接地,调节高压电源12的电压,使高压电极3和低压电极4间的液体击穿、形成放电等离子体通道。绝缘介质13用于防止丝状放电过渡到火花放电或弧光放电。储水箱体1中的待处理水体通过出水口14、水循环管路15、循环水箱16、蠕动水循环泵17、进水口18形成循环,增大废水处理能力。通过进气口10在绝缘介质和水面之间的放电间隙通过气体导管6鼓入气体,气体由出气口2排出。鼓入气体用于调节放电状态,气体由气源5提供,气体流量通过阀门7和气体流量计8调节。
本实施方式中的高压电极是金属针、或金属板、或金属网,金属材质为不锈钢;金属网的网孔大小为1mm×1mm~5mm×5mm。绝缘介质和低压电极间的放电间隙为5mm-50mm。
本实施方式中的高压电源可以是脉冲高压电源、交流高压电源,脉冲高压电源的极性可为正极性、或负极性、或双极性,交流电源和脉冲电源的电压幅值和频率根据实际工况调节。
本实施方式中的气体是氧气、氮气、氩气、氦气、空气中的一种,或几种的任意组合,气体的流量根据实际工况进行调节。
本实施方式中,待处理水体中污染物与过硫酸盐的摩尔比为1:1~100。
实施例3
本实施方式中,过硫酸盐的激活方法采用与实施方式一所述的电晕放电方式。具体实施参数为:高压电极为7根并联连接的不锈钢针,低压电极为直径60mm的不锈钢板。针-板间距5mm,不锈钢针采用正极性高压脉冲电源供电,供电电压的峰值为28kV;通入的气体为空气,气量为0.5L/min;待处理水体中的污染物为酸性橙II,处理水量为0.1L,酸性橙II溶液的初始浓度为5mg/L,调节初始电导率为100μs/cm,初始pH值为5.93,过硫酸钾与酸性橙II的摩尔比为19:1。
本实施方式中(见图3),酸性橙II废水处理60min时,过硫酸钾单独作用时,脱色率为6.6%,脉冲放电等离子体单独作用时,脱色率为57%,脉冲放电等离子体和过硫酸盐同时作用时,脱色率为86.9%。本实施方式中,脉冲放电等离子体激活过硫酸钾提高废水脱色率达到20.3%。
实施例4
本实施方式中,过硫酸盐的激活方法采用实施方式二所述的介质阻挡放电方法。具体实施参数为:高压电极为圆形不锈钢网,面积为4656mm2,网孔为1mm×1mm的方孔;不锈钢网紧密贴装于绝缘介质的上表面,绝缘介质下表面与待处理废水表面的距离为5mm;绝缘介质为厚度为2mm的普通玻璃。不锈钢网采用交流高压电源供电,供电电压的峰值为17kV;通入的气体为空气,气量为25mL/min;待处理的水体中的污染物为酸性橙II,处理水量为0.21L,酸性橙II溶液的初始浓度为5mg/L,调节初始电导率为96μs/cm,初始pH值为5.93,过硫酸钾与酸性橙II的摩尔比为20:1。
本实施方式中(见图4),酸性橙II废水处理60min时,过硫酸钾单独作用时,脱色率为1.7%,脉冲放电等离子体单独作用时,脱色率为38.6%,介质阻挡放电等离子体和过硫酸盐同时作用时,脱色率为78.8%。本实施方式中,脉冲放电等离子体激活过硫酸钾提高酸性橙II废水脱色率达到38.5%。

Claims (5)

1.一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法,其特征在于:将过硫酸盐投加到待处理的水体中,在待处理的水体中或水表面实现电晕放电或介质阻挡放电,利用放电等离子体通道中的热、紫外光、冲击波等物理化学效应激活过硫酸盐,生成硫酸根自由基;所述的采用流光电晕放电等离子体生成激活过硫酸盐的物理化学效应是将高压电极、低压电极置于储水箱体中,高压电极和低压电极间隔一段距离;高压电极通过高压导线接通高压电源,低压电极采用导线接地,调节高压电源的电压,使高压电极和低压电极间的气隙和液体击穿、形成流光电晕放电等离子体通道。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
产生放电等离子体的装置采用电晕放电结构或介质阻挡放电结构;
所述的采用流光电晕放电等离子体生成激活过硫酸盐的物理化学效应是将高压电极、低压电极置于储水箱体中,高压电极置于待处理的水体表面上方,低压电极置于待处理的水体中,高压电极与水面间隔一段距离形成放电气隙,高压电极或低压电极表面覆盖绝缘介质;高压电极通过高压导线接通高压电源,低压电极采用导线接地,调节高压电源的电压,使高压电极和低压电极间的气隙和液体击穿,形成多丝状放电等离子体通道;
采用电晕放电结构时,高压电极和低压电极之间不插入绝缘介质板;高压电极置于待处理的水体表面上方或置于待处理的水体中,低压电极置于待处理的水体中,高压电极和低压电极间隔一定距离,形成放电间隙;高压电极通过高压导线与高压电源连接,低压电极通过导线接地;高压电极的供电电源为脉冲高压电源、或直流电源、或交流电源;脉冲高压电源的极性为正极性、或负极性或双极性;直流电源的极性为正极性或负极性;
采用介质阻挡放电结构时,高压电极置于待处理的水体表面上方,低压电极置于待处理的水体中,高压电极与水面间隔一段距离形成放电气隙,高压电极或低压电极表面覆盖绝缘介质;高压电极的供电电源为脉冲高压电源、或交流电源,脉冲高压电源的极性可为正极性或负极性或双极性;
电晕放电装置或介质阻挡放电装置中的高压电极为金属针或金属板或金属网;低压电极为金属板或金属网;高压电极、低压电极为不锈钢材质。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,激活过硫酸盐的过程中,放电间隙中通入气体调节放电状态,气体是氧气、氮气、氦气、氩气、空气中的一种或几种气体的混合。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述的待处理水体中的污染物与过硫酸盐的摩尔比为1:1~100。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述的待处理水体中的污染物与过硫酸盐的摩尔比为1:1~100。
CN201510618551.9A 2015-09-25 2015-09-25 一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法 Pending CN105174360A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510618551.9A CN105174360A (zh) 2015-09-25 2015-09-25 一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510618551.9A CN105174360A (zh) 2015-09-25 2015-09-25 一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105174360A true CN105174360A (zh) 2015-12-23

Family

ID=54896900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510618551.9A Pending CN105174360A (zh) 2015-09-25 2015-09-25 一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105174360A (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106179155A (zh) * 2016-09-07 2016-12-07 厦门大学 等离子体液化装置
CN106186172A (zh) * 2016-09-22 2016-12-07 山东理工大学 一种活化过硫酸氢盐处理废水的方法
CN106268223A (zh) * 2016-09-22 2017-01-04 山东理工大学 一种低温等离子体协同过渡金属氧化物催化剂氧化烟气中汞的方法
CN106824146A (zh) * 2017-01-06 2017-06-13 燕山大学 介质阻挡放电活化过硫酸盐协同再生活性炭的方法
CN107350282A (zh) * 2017-05-12 2017-11-17 燕山大学 放电等离子体活化过硫酸盐协同修复有机污染土壤的方法
CN108289364A (zh) * 2018-01-05 2018-07-17 安徽理工大学 一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置
CN108786771A (zh) * 2018-05-28 2018-11-13 深圳市前海泓远控股有限公司 一种以过氧化氢为二次激发对象的等离子体活性炭再生方法
CN109592826A (zh) * 2018-12-24 2019-04-09 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 一种降低内分泌干扰物的装置及方法
CN109607739A (zh) * 2018-12-13 2019-04-12 中山大学 一种压电材料钛酸钡超声激活过硫酸盐在处理废水中的应用
CN109942059A (zh) * 2019-04-03 2019-06-28 大连理工大学 一种布水与催化集成的降膜放电等离子体水处理装置
CN111377500A (zh) * 2019-09-02 2020-07-07 重庆工商大学 一种基于微缝隙通道介质阻挡放电污染物处理装置
CN113026043A (zh) * 2021-03-02 2021-06-25 常熟理工学院 一种电解设备及其应用
CN114409021A (zh) * 2021-12-30 2022-04-29 重庆大学 一种低温等离子体装置处理废水的方法
CN116040750A (zh) * 2023-02-07 2023-05-02 沈阳工业大学 一种去除废水中偶氮染料的直流电晕式针板放电反应器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010099029A (ko) * 2001-08-14 2001-11-09 이귀영 광반응기를 이용한 폐수 정화 장치
CN1440934A (zh) * 2003-04-08 2003-09-10 大连理工大学 双极性脉冲放电水处理方法
CN101045573A (zh) * 2007-03-16 2007-10-03 大连海事大学 基于硫酸自由基的高级氧化技术处理船舶压载水的方法
CN102951720A (zh) * 2011-08-17 2013-03-06 中国石油化工股份有限公司 一种废水的处理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010099029A (ko) * 2001-08-14 2001-11-09 이귀영 광반응기를 이용한 폐수 정화 장치
CN1440934A (zh) * 2003-04-08 2003-09-10 大连理工大学 双极性脉冲放电水处理方法
CN101045573A (zh) * 2007-03-16 2007-10-03 大连海事大学 基于硫酸自由基的高级氧化技术处理船舶压载水的方法
CN102951720A (zh) * 2011-08-17 2013-03-06 中国石油化工股份有限公司 一种废水的处理方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
许根慧等: "《等离子体技术与应用》", 31 March 2006, 化学工业出版社 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106179155B (zh) * 2016-09-07 2017-11-10 厦门大学 等离子体液化装置
CN106179155A (zh) * 2016-09-07 2016-12-07 厦门大学 等离子体液化装置
CN106186172A (zh) * 2016-09-22 2016-12-07 山东理工大学 一种活化过硫酸氢盐处理废水的方法
CN106268223A (zh) * 2016-09-22 2017-01-04 山东理工大学 一种低温等离子体协同过渡金属氧化物催化剂氧化烟气中汞的方法
CN106824146A (zh) * 2017-01-06 2017-06-13 燕山大学 介质阻挡放电活化过硫酸盐协同再生活性炭的方法
CN107350282A (zh) * 2017-05-12 2017-11-17 燕山大学 放电等离子体活化过硫酸盐协同修复有机污染土壤的方法
CN108289364A (zh) * 2018-01-05 2018-07-17 安徽理工大学 一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置
CN108786771A (zh) * 2018-05-28 2018-11-13 深圳市前海泓远控股有限公司 一种以过氧化氢为二次激发对象的等离子体活性炭再生方法
CN109607739B (zh) * 2018-12-13 2021-11-02 中山大学 一种压电材料钛酸钡超声激活过硫酸盐在处理废水中的应用
CN109607739A (zh) * 2018-12-13 2019-04-12 中山大学 一种压电材料钛酸钡超声激活过硫酸盐在处理废水中的应用
CN109592826A (zh) * 2018-12-24 2019-04-09 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 一种降低内分泌干扰物的装置及方法
CN109942059A (zh) * 2019-04-03 2019-06-28 大连理工大学 一种布水与催化集成的降膜放电等离子体水处理装置
CN109942059B (zh) * 2019-04-03 2021-11-05 大连理工大学 一种布水与催化集成的降膜放电等离子体水处理装置
CN111377500A (zh) * 2019-09-02 2020-07-07 重庆工商大学 一种基于微缝隙通道介质阻挡放电污染物处理装置
CN113026043A (zh) * 2021-03-02 2021-06-25 常熟理工学院 一种电解设备及其应用
CN114409021A (zh) * 2021-12-30 2022-04-29 重庆大学 一种低温等离子体装置处理废水的方法
CN116040750A (zh) * 2023-02-07 2023-05-02 沈阳工业大学 一种去除废水中偶氮染料的直流电晕式针板放电反应器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105174360A (zh) 一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法
CN105905976B (zh) 一种微气泡气液两相流低温等离子体水处理技术及方法
CN104211137A (zh) 一种等离子体水处理装置
CN211570217U (zh) 一种圆筒型dbd等离子体有机废液处理装置
CN206692391U (zh) 一种采用多针板气液水中放电等离子体的污水处理装置
CN105060408B (zh) 一种水下低温等离子体废水处理方法及装置
CN105481049B (zh) 一种低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水的工艺方法
US8945353B1 (en) Electrolytic cell with advanced oxidation process
HK1068234A1 (en) Method for producing ultrafine dispersion water ofnoble metal ultrafine particles
CN206692400U (zh) 一种采用气相介质阻挡放电等离子体的污水处理装置
CN104310534B (zh) 基于臭氧和双氧水同时产生技术的水处理系统
CN106186172A (zh) 一种活化过硫酸氢盐处理废水的方法
WO2016076857A1 (en) Electrolytic cell with advanced oxidation process and electro catalytic paddle electrode
CN107381723A (zh) 一种采用多针板气液水中放电等离子体的污水处理装置
CN107324443A (zh) 一种采用气相表面放电等离子体的污水处理装置
CN103537245B (zh) 一种用于制备羟基自由基的文丘里电离装置
CN101798132A (zh) —种大体积液相高压脉冲放电水处理器
CN103979668B (zh) 一种旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置
CN103058328A (zh) 一种降解水中四溴双酚a的方法及系统
CN203999033U (zh) 介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置
CN101148285A (zh) 高压脉冲气相增湿放电处理废水的方法
CN204939042U (zh) 一种水下低温等离子体废水处理装置
CN203866083U (zh) 一种旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置
CN203807212U (zh) 一种高压脉冲电镀废水络合物破除装置
CN107298473A (zh) 一种液相低温等离子体发生器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20151223