CN106277275A - 一种降解水中阿奇霉素的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种降解水中阿奇霉素的方法及装置,向含阿奇霉素的水中投加凹凸棒石/γ‑Fe2O3纳米材料催化剂,并混合均匀得到混合液,再将混合液引入等离子体处理器中进行水中阿奇霉素的催化降解处理。本发明结合了等离子体的高级氧化技术以及凹凸棒石/γ‑Fe2O3纳米材料催化剂的催化、吸附性质,为水中阿奇霉素的有效降解提供了新的处理方法,具有降解效果明显,且反应快速的效果。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域,特别是涉及一种降解水中阿奇霉素的方法及装置。
背景技术
随着人类发展,抗生素的滥用和误用情况加重,同时兽用抗生素被大量使用。研究显示,抗生素被人类和动物摄入吸收后,绝大部分排泄出体外,而大部分抗生素在水中溶解性较强,水环境从而成为抗生素类污染物的主要归宿。水被人们称为“生命之源”,水质安全受到威胁,人类定然会付出沉重的生命健康代价。由于抗生素性质稳定,自身很难降,针对含抗生素的水处理,现有技术中多采用生化法、离子交换法、化学氧化法等,但处理的效果不稳定,出水很难达到排放标准,甚至产生二次污染。
等离子体技术属于一种新兴的高级氧化技术,等离子体不同于一般粒子,具有很高的能量密度,在产生过程中包含自由基、离子、激发态的原子和分子等,具有非常强的化学活性,因此可以发生常规反应难以完成的物理或化学反应。等离子体通常包括两种状态,即热力学平衡状态(高温等离子体)和非热力学平衡状态(低温等离子体)。高温等离子所需温度很高,而低温等离子体在常温下即可发生,显然后者更具有实际应用价值。20世纪70年代以后,等离子受到广泛的关注和研究,其作用主要包括去除有毒、有害以及难降解物质等。利用电晕等离子体对烟道气体进行脱硫脱硝;利用辉光等离子体降解有机物(芳香烃、卤代烃等)和硫化氢等污染物;利用介质阻挡放电去除环境中难降解物质也在不断的研究当中。介质阻挡放电(DBD)的原理是将绝缘介质插入两个电极之间,施加交流电压击穿电极间气体达到放电效果。电极间的介质层既可以限制放电中产生的带电粒子的运动,使其成为短促的脉冲,促进等离子的产生和作用,同时也可以防止火花放电现象。目前对于低温等离子体研究多应用于废气处理,等离子体降解抗生素废水还有待进一步深入研究。
阿奇霉素是一种大环内脂类抗生素,在国内是目前消耗量最大的抗生素类药物之一,如何更有效更快速的去除水中的阿奇霉素,成为目前需要解决的课题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种降解水中阿奇霉素的方法及装置,用于解决现有技术中的处理方法效果不稳定,出水很难达到排放标准,甚至产生二次污染的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种降解水中阿奇霉素的方法,包括如下步骤:S1,制备凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂;S2,向含阿奇霉素的水中投加凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂,并混合均匀得到混合液;S3,将所述混合液引入等离子体中,利用等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的协同催化作用降解水中的阿奇霉素。
优选地,所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂中Fe的质量分数为10-20%。
优选地,所述步骤S1包括步骤:在烧杯中加入凹凸棒石粉末,并加入蒸馏水,制成凹凸棒石悬浮液;在所述凹凸棒石悬浮液中加入硝酸铁并使硝酸铁溶解后,静置4h;将静置后的悬浮溶液离心,再将离心后的固体放入烘箱内烘干,研磨过筛;将筛下的固体倒入烧样管中,利用管式炉在通H2气氛中,400℃温度下煅烧1h,最后在空气中300℃温度下煅烧1.5h,得到凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂。
优选地,所述步骤S2中所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的投加量为1-6g/g阿奇霉素。
优选地,所述步骤S3中所述等离子体采用介质阻挡放电等离子体。
优选地,所述等离子体处理的电压为60-100V。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种降解水中阿奇霉素的装置,采用如前述任一项所述的降解水中阿奇霉素的方法,所述装置包括容器、等离子体处理器,所述容器用于将所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂与所述含阿奇霉素的水溶液混合均匀以得到所述混合液;所述等离子体处理器用于引入所述混合液并利用等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的协同催化作用降解水中的阿奇霉素。
优选地,所述装置还包括液体流量计、水泵、气泵、电源,所述等离子体处理器包括反应器、套设在所述反应器内并与所述反应器同轴的中空管,所述反应器的上端侧壁设置有与所述水泵连接的进水口,下端侧壁设置有与所述容器连接的出水口,所述中空管的上端侧壁设置有与所述气泵连接的进气口,所述中空管的下端口位于所述反应器的下端,所述中空管内设置有内电极,所述电源的高压端连接于所述内电极的上端,低压端接地,所述中空管的外围包裹有铁丝,所述铁丝作为外电极接地,所述容器还与所述液体流量计相连,所述液体流量计还与所述水泵连接,所述水泵输送所述混合液进入所述等离子体处理器进行水中阿奇霉素的降解反应。
优选地,所述混合液循环进出所述等离子体处理器进行水中阿奇霉素的降解反应。
优选地,所述混合液的循环流动速度为30-50L/h。
如上所述,本发明的降解水中阿奇霉素的方法及装置,具有以下有益效果:结合了等离子体的高级氧化技术以及凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的催化、吸附性质,为水中阿奇霉素的有效降解提供了新的处理方法,具有降解效果明显,且反应快速的效果。
附图说明
图1显示为本发明的降解水中阿奇霉素的方法及装置的装置示意图。
图2显示为本发明的降解水中阿奇霉素的方法及装置的等离子体处理器的结构示意图。
元件标号说明
1 容器
2 液体流量计
3 水泵
4 等离子体处理器
41 反应器
42 中空管
43 进水口
44 出水口
45 进气口
46 内电极
47 铁丝
5 气泵
6 电源
7 接触调压器
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图2。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种降解水中阿奇霉素的方法及装置,采用等离子体协同凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂降解阿奇霉素,降解效果明显,且反应快速,能够更有效更快速的去除水中的阿奇霉素。其中,等离子体放电时会产生大量的高能电子、激发态的原子、分子及自由基等极为活泼的反应物质,在水溶液中会产生大量的H2O2和羟基自由基等活性物质;而凹凸棒石作为一种富含镁铝硅酸盐的粘土矿物,内部孔道多,比表面积大,大部份的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中,具有阳离子交换性、吸水性、吸附性等物化性质;γ-Fe2O3催化剂具有催化作用,可与H2O2等物质形成类Fenton体系;由此,等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3协同作用可进一步加强对水中抗生素类污染物的氧化降解作用。
图1所示为本发明的用于降解水中阿奇霉素的装置图。水泵3利用橡胶管分别连接液体流量计2和等离子体处理器4,等离子体处理器4的进水口43与水泵3连接,出水口44连接容器1,容器1还与液体流量计2相连。气泵5连接等离子体反应器4的进气口45,反应时通入空气。催化降解时,向容器1中加入处理液,调节液体流量计2至所需流速值,流速可设定在30-50L/h,液体流量计2优选为液体转子流量计,打开水泵3,使处理液在等离子体处理器4和液体流量计2之间稳定流动,打开气泵5通入空气,空气流速为40L/h,待流量稳定后,接通电源6,根据处理所需功率通过接触调压器7调节施加在等离子体处理器4上的电压和电流,一般电压控制在60V~100V之间。容器1中的处理液循环进出等离子体处理器4中进行催化降解处理,处理液的循环进出有利于处理液的混合均匀,使其更有效的进行降解,并能提高等离子体处理器4的处理负荷。在各反应时间节点利用移液枪或注射器取样,测定其相应的化学需氧量COD和总有机碳TOC值。
图2为等离子体处理器结构示意图,本发明中采用介质阻挡放电(DBD)等离子体处理器,包括反应器41、中空管42,反应器41为筒状结构(本发明的实施例中采用的结构为:底端直径30mm,直筒部分直径20mm,高170mm,进出水口直径8mm),中空管42套设在反应器41内,且两者同轴,中空管42采用石英玻璃管(本发明的实施例中采用的结构为:直径10mm,进气口直径5mm,长200mm)作为绝缘介质。中空管42的两端开口,其上端位于反应器41外,且上端的侧壁设置有进气口45,与气泵5连接,用于通入从气泵5泵来的空气,其下端口位于反应器41的下端。内电极46设置在中空管42内,并与其同轴,内电极46选用直径为5mm的铜棒,其上端位于中空管42外,并与电源6的高压端相连作为放电电极,其下端位于中空管42外、反应器41内,铁丝47包裹中空管42外围作为外电极接地,电源6的低压端接地。反应器41的上端侧壁设置有进水口43,下端侧壁设置有出水口44,溶液上进下出,在水泵3的输送作用下循环进出等离子体处理器4,并用液体流量计2确定溶液流速,气泵5调节气体流速。放电气体使用空气,在通电后,高压放电反应在中空管42的下端产生丝状放电(紫外),并分散至反应器41中的水体中来处理水样。
本发明的等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3协同降解水中阿奇霉素的步骤如下:
S1,制备凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂:
(1)称取3g明光官山凹凸棒石粉末于烧杯中,加入200ml蒸馏水,制成悬浮液;
(2)称取2.29g或5.53g或19.11g硝酸铁(分别对应Fe质量分数为10%、15%、20%,Fe质量分数计算公式为其中m表示质量,A表示相对原子质量,M表示相对分子质量),溶于凹凸棒石悬浮液中,静置4h;
(3)将静置后的悬浮溶液离心,再将离心后的固体放入烘箱内烘干,研磨过200目筛;
(4)将筛下的固体倒入烧样管中,利用管式炉在通H2气氛中,400℃温度下煅烧1h,最后在空气中300℃温度下煅烧1.5h,得到凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂。
S2,向含阿奇霉素的水中投加凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂,并混合均匀得到混合液:将一定浓度的阿奇霉素溶液装入容器1中,并在其中投加一定质量的凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂,混合均匀。可设置搅拌器对容器1中的溶液进行混合。
S3,将混合液引入等离子体中,利用等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的协同催化作用降解水中的阿奇霉素:连接好图1所示的处理装置,调节液体流量计2至所需流速值,打开水泵3,使处理液在等离子体处理器4和流量计2之间稳定流动,打开气泵5通入空气,待流量稳定后,接通电源6,根据处理所需功率通过接触调压器7调节施加在等离子体处理器4上的电压和电流,使得容器1中的处理液循环进出等离子体处理器中进行催化降解处理,处理一段时间后,关闭处理装置,获取降解后的净化水。
下面通过以下实施例对本发明的降解方法作进一步的描述:
实施例一:
量取50mg/L阿奇霉素溶液180mL倒入容器1中,连接好处理装置,投加0.05g含质量分数为20%Fe的凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂,混匀后取样测定COD和TOC值作为初始值。调节液体流量计2使流量稳定在40L/h,打开水泵3,打开气泵5通入空气。调节电压至75V,电流1.0A,在反应10min、15min、20min、25min的时间点取样,冷却至室温后分别测定其COD值和TOC值,计算相应的去除率,结果如表1、表2所示,表1、表2中还列出了单独采用等离子体降解以及单独采用凹凸棒/γ-Fe2O3吸附的相应的去除率,以与本发明的协同降解进行对比:
表1不同处理方法的COD去除率
表2不同处理方法的TOC去除率
从表1、表2可以看出,采用本发明的等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3协同降解水中的阿奇霉素,其COD、TOC降解效果明显优于其他两种单纯处理的效果,处理25min后COD去除率可达81.27%,TOC去除率达到50.58%,并且处理20min后协同作用去除效率要高于两种单纯反应处理效果的简单累加。这是由于催化剂不但可以吸附一部分阿奇霉素,并且负载在凹凸棒石表面的纳米级的γ-Fe2O3在反应过程中同时起到催化作用,可以促进单纯等离子体产生的H2O2进一步反应,形成类Fenton体系,从而提高溶液的COD和TOC的去除率。
实施例二:
(1)量取50mg/L阿奇霉素溶液180mL倒入容器1中,连接好处理装置,向其中加入0.05g含质量分数为10%Fe的凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂,混匀后取样测定COD和TOC值作为初始值。调节液体流量计使流量稳定在40L/h,打开水泵3,打开气泵5通入空气。调节电压至75V,电流1.0A,在反应10min、15min、20min、25min的时间点取样,冷却至室温后分别测定其COD值和TOC值,计算相应的去除率。
(2)将凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂中Fe的质量分数改为15%、20%,其他条件不变,重复上述步骤。
结果如表3、表4所示:
表3不同Fe含量的催化剂的COD去除率
表4不同Fe含量的催化剂的TOC去除率
从表3、表4可以看出,加入的催化剂中Fe质量分数越高,溶液中COD、TOC去除率越高。造成此现象的原因是Fe质量分数越高,在反应过程中起到的催化作用越强,更加有利于氧化水中阿奇霉素。
实施例三:
(1)量取50mg/L阿奇霉素溶液180mL倒入容器1中,连接好处理装置,向其中加入0.05g(约为5.56g/g阿奇霉素)含质量分数为20%Fe的凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂,混匀后取样测定COD和TOC值作为初始值。调节液体流量计使流量稳定在40L/h,打开水泵3,打开气泵5通入空气。调节电压至75V,电流1.0A,在反应10min、15min、20min、25min的时间点取样,冷却至室温后分别测定其COD值和TOC值,计算相应的去除率。
(2)将凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的投加量改为0.01g和0.03g(约1.11g/g阿奇霉素和3.33g/g阿奇霉素),其他条件不变,重复上述步骤。
结果如表5、表6所示:
表5不同催化剂投加量的COD去除率
表6不同催化剂投加量的TOC去除率
从表5、表6可以看出,在实验所投加催化剂量的范围内,协同反应对COD和TOC的去除效果随催化剂的投加量增加而增加。但投加0.03g和0.05g时,二者的COD与TOC去除效率相差较少,而0.01g和0.05g的去除效果差别较为明显,这从一定程度上表明当催化剂加入量达到一定水平之后,COD和TOC去除效率提高程度有限。
实施例四:
将浓度分别是50mg/L、25mg/L的阿奇霉素溶液180mL倒入容器1中,连接好处理装置,投加0.05g含质量分数为20%Fe的凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂,混匀后取样测定COD和TOC值作为初始值。调节液体流量计使流量稳定在40L/h,打开水泵3,打开气泵5通入空气。调节电压至75V,电流1.0A,在反应10min、15min、20min、25min的时间点取样,冷却至室温后分别测定其COD值和TOC值,计算相应的去除率。结果如表7、表8所示:
表7不同初始浓度的COD去除率
表8不同初始浓度的TOC去除率
从表7、表8可知,等离子体协同凹凸棒石/γ-Fe2O3催化剂降解阿奇霉素时,当初始浓度由50mg/L降低为25mg/L时,降解效果提升。产生此现象的原因可能是浓度越低,阿奇霉素在溶液中分子间距越大,更易被氧化以及和催化剂反应,所以去除效果更好。
综上所述,本发明采用等离子体协同凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米催化剂降解阿奇霉素,降解效果明显,且反应快速,结合了等离子体的高级氧化技术以及凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米催化剂的催化、吸附性质,为水中阿奇霉素的有效降解提供了新的处理方法,较好的解决了现有技术中的处理方法效果不稳定,出水很难达到排放标准,甚至产生二次污染的问题。
所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种降解水中阿奇霉素的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,制备凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂;
S2,向含阿奇霉素的水中投加凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂,并混合均匀得到混合液;
S3,将所述混合液引入等离子体中,利用等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的协同催化作用降解水中的阿奇霉素。
2.根据权利要求1所述的降解水中阿奇霉素的方法,其特征在于:所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂中Fe的质量分数为10-20%。
3.根据权利要求1所述的降解水中阿奇霉素的方法,其特征在于,所述步骤S1包括步骤:在烧杯中加入凹凸棒石粉末,并加入蒸馏水,制成凹凸棒石悬浮液;在所述凹凸棒石悬浮液中加入硝酸铁并使硝酸铁溶解后,静置4h;将静置后的悬浮溶液离心,再将离心后的固体放入烘箱内烘干,研磨过筛;将筛下的固体倒入烧样管中,利用管式炉在通H2气氛中,400℃温度下煅烧1h,最后在空气中300℃温度下煅烧1.5h,得到凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂。
4.根据权利要求1所述的降解水中阿奇霉素的方法,其特征在于:所述步骤S2中所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的投加量为1-6g/g阿奇霉素。
5.根据权利要求1所述的降解水中阿奇霉素的方法,其特征在于:所述步骤S3中所述等离子体采用介质阻挡放电等离子体。
6.根据权利要求1所述的降解水中阿奇霉素的方法,其特征在于:所述等离子体处理的电压参数为60-100V。
7.一种降解水中阿奇霉素的装置,其特征在于,采用如权利要求1-6中任一项所述的降解水中阿奇霉素的方法,所述装置包括容器、等离子体处理器,所述容器用于将所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂与所述含阿奇霉素的水溶液混合均匀以得到所述混合液,所述等离子体处理器用于引入所述混合液并利用等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的协同催化作用降解水中的阿奇霉素。
8.根据权利要求7所述的降解水中阿奇霉素的装置,其特征在于:所述装置还包括液体流量计、水泵、气泵、电源,所述等离子体处理器包括反应器、套设在所述反应器内并与所述反应器同轴的中空管,所述反应器的上端侧壁设置有与所述水泵连接的进水口,下端侧壁设置有与所述容器连接的出水口,所述中空管的上端侧壁设置有与所述气泵连接的进气口,所述中空管的下端口位于所述反应器的下端,所述中空管内设置有内电极,所述电源的高压端连接于所述内电极的上端,低压端接地,所述中空管的外围包裹有铁丝,所述铁丝作为外电极接地,所述容器还与所述液体流量计相连,所述液体流量计还与所述水泵连接,所述水泵输送所述混合液进入所述等离子体处理器进行水中阿奇霉素的降解反应。
9.根据权利要求8所述的降解水中阿奇霉素的装置,其特征在于:所述混合液循环进出所述等离子体处理器进行水中阿奇霉素的降解反应。
10.根据权利要求9所述的降解水中阿奇霉素的装置,其特征在于:所述混合液的循环流动速度为30-50L/h。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106395973A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-15 | 张少强 | 利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法 |
CN109621958A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种低温等离子体协同催化降解草甘膦废水的方法 |
CN109851027A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-06-07 | 东莞理工学院 | 一种阿奇霉素废水的处理方法 |
CN110692285A (zh) * | 2017-05-31 | 2020-01-14 | 株式会社斯库林集团 | 液体中等离子体发生装置和液体处理装置 |
CN112142271A (zh) * | 2020-10-26 | 2020-12-29 | 西北农林科技大学 | 一种垃圾渗滤液全量化处理系统、方法及应用 |
CN113044951A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-06-29 | 西安交通大学 | 等离子体协同亚硫酸盐和三价铁盐降解水中抗生素的方法 |
US11267729B2 (en) | 2017-05-31 | 2022-03-08 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | In-liquid plasma generation device and liquid treatment apparatus |
CN115571952A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-06 | 合肥学院 | 一种四环素的降解方法及其降解装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103058328A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-04-24 | 清华大学深圳研究生院 | 一种降解水中四溴双酚a的方法及系统 |
CN103848484A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-11 | 南京大学 | 一种低温等离子体协同钼酸铋催化剂降解抗生素废水的装置及方法 |
-
2016
- 2016-08-25 CN CN201610728803.8A patent/CN106277275A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103058328A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-04-24 | 清华大学深圳研究生院 | 一种降解水中四溴双酚a的方法及系统 |
CN103848484A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-11 | 南京大学 | 一种低温等离子体协同钼酸铋催化剂降解抗生素废水的装置及方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
庆承松等: "凹凸棒石/γ- Fe2O3/C 纳米材料的制备与表征", 《硅酸盐学报》 * |
张倩萍等: "Fe2O3/凹凸棒土吸附-光催化法处理间氯甲苯工业废水研究", 《精细与专用化学品》 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106395973A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-15 | 张少强 | 利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法 |
CN110692285A (zh) * | 2017-05-31 | 2020-01-14 | 株式会社斯库林集团 | 液体中等离子体发生装置和液体处理装置 |
US11267729B2 (en) | 2017-05-31 | 2022-03-08 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | In-liquid plasma generation device and liquid treatment apparatus |
CN109621958A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种低温等离子体协同催化降解草甘膦废水的方法 |
WO2020134834A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种低温等离子体协同催化降解草甘膦废水的方法 |
CN109851027A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-06-07 | 东莞理工学院 | 一种阿奇霉素废水的处理方法 |
CN112142271A (zh) * | 2020-10-26 | 2020-12-29 | 西北农林科技大学 | 一种垃圾渗滤液全量化处理系统、方法及应用 |
CN113044951A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-06-29 | 西安交通大学 | 等离子体协同亚硫酸盐和三价铁盐降解水中抗生素的方法 |
CN115571952A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-06 | 合肥学院 | 一种四环素的降解方法及其降解装置 |
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