CN114409021A - 一种低温等离子体装置处理废水的方法 - Google Patents
一种低温等离子体装置处理废水的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114409021A CN114409021A CN202111654209.6A CN202111654209A CN114409021A CN 114409021 A CN114409021 A CN 114409021A CN 202111654209 A CN202111654209 A CN 202111654209A CN 114409021 A CN114409021 A CN 114409021A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- low
- temperature plasma
- wastewater
- plasma device
- reaction chamber
- 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
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 188
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-L peroxysulfate(2-) Chemical compound [O-]OS([O-])(=O)=O FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 29
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 28
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 229940123317 Sulfonamide antibiotic Drugs 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 98
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 75
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 130
- SEEPANYCNGTZFQ-UHFFFAOYSA-N sulfadiazine Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1S(=O)(=O)NC1=NC=CC=N1 SEEPANYCNGTZFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- 229960004306 sulfadiazine Drugs 0.000 description 46
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 33
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- HDMGAZBPFLDBCX-UHFFFAOYSA-M potassium;sulfooxy sulfate Chemical group [K+].OS(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O HDMGAZBPFLDBCX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- -1 hydroxyl radicals Chemical class 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N sulfanilamide Chemical compound NC1=CC=C(S(N)(=O)=O)C=C1 FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003456 sulfonamides Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/4608—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods using electrical discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Abstract
本发明涉及一种低温等离子体装置处理废水的方法。其包括以下步骤：向废水中加入过氧单硫酸盐，然后调节pH至3.0~11.0，得混合废水；将混合废水引入低温等离子体装置中，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，以激活过氧单硫酸盐产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中有机物的降解。本发明解决了现有低温等离子体装置处理废水过程中，超声波、紫外线和辐射态能量不能直接用于降解废水，从而造成能量损失和降解效率低下的问题，还解决了现有废水中磺胺类抗生素的降解效率低下的问题。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种低温等离子体装置处理废水的方法。
背景技术
低温等离子体技术是一种新兴的高级氧化技术，因其具有放电稳定、活性物质丰富、无二次污染等理想特性，已在气体和污水处理等环境领域得到应用。低温等离子体技术集高能电子轰击、紫外辐射、羟基自由基氧化、臭氧氧化等多种效应为一体，可有效降解难生化处理的有机废水。线筒式介质阻挡放电相较于普通针状电晕放电能产生更多的臭氧，放电更加稳定，降解有机废水的效果更好。但是，介质阻挡放电能发射窄带辐射，其波长覆盖紫外、红外和可见光等光谱区，这种大量的紫外光和可见光不能直接用于废水的降解，从而造成辐射态的能量没有得到有效利用，且介质阻挡放电臭氧利用率低，矿化率低，从而使得降解效率低下。
磺胺嘧啶作为一种磺胺类抗生素，广泛应用于畜牧业中，使家禽牲畜免受细菌、病毒的感染。然而，由于人类的过度使用，导致进入到水环境中的量超过了环境自身的净化能力。现有技术中，磺胺类抗生素的去除方法有：臭氧氧化法、厌氧处理法、电化学氧化法、芬顿氧化法、光-芬顿联合氧化法、氯化法、光解法、光催化法、吸附法、微生物降解法等，其中，微生物降解法是自然环境和废水中抗生素降解的主要方法，而其他方法处理成本相对较高，并且容易产生二次污染。然而，这些方法对磺胺类抗生素的去除效果并不理想。因此，如何有效地降解环境中的磺胺类抗生素仍是一项挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温等离子体装置处理废水的方法，以解决现有低温等离子体装置处理废水过程中，超声波、紫外线和辐射态能量不能直接用于降解废水，从而造成能量损失和降解效率低下的问题，还可以解决现有废水中磺胺类抗生素的降解效率低下的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向废水中加入过氧单硫酸盐，然后调节pH至3.0~11.0，得混合废水；
S2、将混合废水引入低温等离子体装置中，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，以激活过氧单硫酸盐产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中有机物的降解。
优选的，所述废水中的有机物为磺胺类抗生素。
优选的，所述过氧单硫酸盐为过硫酸氢钾，每含有10mg/L磺胺类抗生素的废水中，加入过氧单硫酸盐的量为0.4~2.4毫摩尔。
优选的，所述低温等离子体装置中，电源的峰值电压为10~13 kV ，频率为9.2kHz。
优选的，所述低温等离子体装置包括反应腔室，所述反应腔室的一端设有进气口，另一端设有出气口，所述反应腔室内布置有导流管和导电部件，气体从进气口进入反应腔室，通高压的导电部件经过介质阻挡放电使反应腔室中的气体产生低温等离子体，低温等离子体产生的超声波、紫外线和辐射态能量激活从导流管进入反应腔室的废水中的过氧单硫酸盐，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中有机物的降解，所述反应腔室的底部设有排水口。
其中，反应腔室和导流管均为石英管。
优选的，所述导流管的底部设有进水口，顶部设有出水口，使废水从导流管的底部流入，从顶部流出，并沿导流管的外壁流向至反应腔室的底部。
优选的，所述低温等离子体装置还包括进气室和出气室，所述进气室与所述反应腔室的进气口相连通，所述出气室与所述反应腔室的出气口相连通。
优选的，所述低温等离子体装置还包括相连通的水泵和储水箱，所述水泵与所述导流管的进水口相连通，所述反应腔室的排水口与所述储水箱相连通，以实现储水箱中的废水的循环处理。
优选的，所述低温等离子体装置还包括相连通的储气瓶和气泵，所述气泵与所述进气室的进气口相连通。
优选的，所述导电部件为金属网，金属网布置在所述反应腔室的外侧壁上，所述导电部件外接高压电源，所述高压电源连接有示波器。
本发明的有益效果：
1）本发明的低温等离子体装置处理废水的方法，通过在废水中加入过氧单硫酸盐，然后引入低温等离子体装置中，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，并充分利用低温等离子体装置中低温等离子体产生的活性物质和低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过氧单硫酸盐，共同实现了废水中磺胺嘧啶的有效降解。解决了现有低温等离子体装置处理废水过程中，超声波、紫外线和辐射态能量不能直接用于降解废水，从而造成能量损失和降解效率低下的问题。
2）本发明的低温等离子体装置处理废水的方法中的低温等离子体装置，通过在反应腔室上设置进气口和出气口，同时在反应腔室内布置导流管和导电部件，气体从进气口进入反应腔室，通高压的导电部件经过介质阻挡放电使反应腔室中的气体产生低温等离子体，低温等离子体产生活性物质和超声波、紫外线和辐射态能量，超声波、紫外线和辐射态能量激活从导流管进入反应腔室的废水中的过氧单硫酸盐产生羟基自由基和硫酸根自由基，与活性物质共同实现了废水中有机物的有效降解。通过在导流管的底部设置进水口，顶部设置出水口，使废水从导流管的底部流入，然后从顶部流出至反应腔室中，并沿导流管的外壁流动，进一步增大了低温等离子体与废水的接触面积。通过设置水泵和储水箱，使得储水箱中的废水通过水泵输入到导流管中，再从导流管顶部流出至反应腔室中，并沿导流管的外壁流动，然后从反应腔室的排水口流出至储水箱中，实现了废水的循环处理。通过设置储气瓶和气泵，使储气瓶中的气体通过气泵输送至进气室中，在进气室中稳定气压后，再由进气室输送至反应腔室中。通过将导电部件设在反应腔室的外侧壁上，实现了低温等离子体装置的介质阻挡放电，在废水处理技术领域，具有推广应用价值。
附图说明
图1为实施例1中的低温等离子体装置的结构示意图；
其中，1-反应腔室，101-进气口，102-出气口；2-导流管，201-进水口，202-出水口；3-导电部件；4-进气室；5-出气室；6-水泵；7-储水箱；8-储气瓶；9-气泵；10-高压交流电源；11-示波器；
图2为实施例2至实施例5，以及对照实施例1中在不同时间点，处理前后废水中磺胺嘧啶的含量比例；
图3为实施例5至实施例8中在不同时间点，处理前后废水中磺胺嘧啶的含量比例；
图4为实施例5，以及实施例9至实施例11在不同时间点，处理前后废水中磺胺嘧啶的含量比例。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例1
如图1所示，一种低温等离子体装置，包括反应腔室1，反应腔室1的一端设有进气口101，另一端设有出气口102，反应腔室1内布置有导流管2和导电部件3，气体从进气口101进入反应腔室1，通高压的导电部件3经过介质阻挡放电使反应腔室1中的气体产生低温等离子体，低温等离子体产生的超声波、紫外线和辐射态能量激活从导流管2进入反应腔室1的废水中的过氧单硫酸盐产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质（过氧化氢、臭氧、羟基自由基等）共同实现废水中有机物的降解，反应腔室1的底部还设有排水口103；其中，进气口101设在反应腔室1的顶端，出气口设在反应腔室的底端；
导流管2的底部设有进水口201，顶部设有出水口202，使废水从导流管2的底部流入，从顶部流出，并沿导流管2的外壁流向至反应腔室1的底部；
还包括进气室4和出气室5，进气室4与反应腔室1的进气口101相连通，出气室5与反应腔室1的出气口102相连通；
还包括相连通的水泵6和储水箱7，水泵6与导流管2的进水口201相连通，反应腔室1的排水口103与储水箱7相连通，以实现储水箱7中的废水的循环处理；
还包括相连通的储气瓶8和气泵9，气泵9与进气室4的进气口相连通；
导电部件3为金属网，金属网布置在反应腔室1的外侧壁上，导电部件3外接高压交流电源10，高压交流电源10连接有示波器11。
实施例2
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液中加入0.4毫摩尔的过硫酸氢钾（KHSO5），然后通过氢氧化钠或硫酸调节pH至7.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为13kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过硫酸氢钾产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质（过氧化氢、臭氧、羟基自由基等）共同实现废水中磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
实施例3
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液中加入0.8毫摩尔的过硫酸氢钾（KHSO5），然后通过氢氧化钠或硫酸调节pH至7.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为13kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过硫酸氢钾产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
实施例4
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液中加入1.6毫摩尔的过硫酸氢钾（KHSO5），然后通过氢氧化钠或硫酸调节pH至7.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为13kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过硫酸氢钾产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
实施例5
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液中加入2.4毫摩尔的过硫酸氢钾（KHSO5），然后通过氢氧化钠或硫酸调节pH至7.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为13kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过硫酸氢钾产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
实施例6
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液中加入1.6毫摩尔的过硫酸氢钾（KHSO5），然后通过氢氧化钠或硫酸调节pH至7.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为10kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过硫酸氢钾产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
实施例7
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液中加入1.6毫摩尔的过硫酸氢钾（KHSO5），然后通过氢氧化钠或硫酸调节pH至7.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为11kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过硫酸氢钾产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
实施例8
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液中加入1.6毫摩尔的过硫酸氢钾（KHSO5），然后通过氢氧化钠或硫酸调节pH至7.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为12kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过硫酸氢钾产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
实施例9
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液中加入1.6毫摩尔的过硫酸氢钾（KHSO5），然后通过氢氧化钠或硫酸调节pH至3.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为13kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过硫酸氢钾产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
实施例10
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液中加入1.6毫摩尔的过硫酸氢钾（KHSO5），然后通过氢氧化钠或硫酸调节pH至9.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为13kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过硫酸氢钾产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
实施例11
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、向含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液中加入1.6毫摩尔的过硫酸氢钾（KHSO5），然后通过氢氧化钠或硫酸调节pH至11.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为13kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过硫酸氢钾产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
对比实施例1
一种低温等离子体装置处理废水的方法，包括以下步骤：
S1、将含有10mg/L的磺胺嘧啶的废水溶液，通过氢氧化钠或硫酸调节pH至7.0，超声混合均匀，得混合废水溶液；
S2、取1L混合废水溶液倒入实施例1中的低温等离子体装置的储水箱中，打开气泵和水泵，使空气从储气瓶中进入进气室，然后再进入反应腔室中，同时使混合废水溶液从储水箱进入导流管，然后再从导流管的顶部沿侧壁流下，循环稳定后，开启高压交流电源，并设定交流电源的峰值电压和频率分别为12kV 和9.2 kHz，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体直接与混合废水接触，实现对废水中的磺胺嘧啶的降解，反应一定时间后，在储水箱中取2mL处理后的废水进行磺胺嘧啶含量的检测。
检测分析
向实施例2至实施例5，以及对照实施例1中在不同时间点，在储水箱中取出的2mL处理后的废水中加入适量的硫代硫酸钠，进行磺胺嘧啶含量的检测分析。结果如图2所示。
从图2中分析可知，随着过硫酸氢钾浓度的增加，磺胺嘧啶的降解率逐渐提高，其中，过硫酸氢钾的浓度从0.4增加到1.6毫摩尔时，磺胺嘧啶的降解率从41.3%显着增加到91.8%。但当过硫酸氢钾的剂量从1.6毫摩尔增加到 2.4毫摩尔时，磺胺嘧啶的降解率有下降的趋势。
向实施例5至实施例8在不同时间点，在储水箱中取出的2mL处理后的废水中加入适量的硫代硫酸钠，进行磺胺嘧啶含量的检测分析。结果如图3所示。
从图3中分析可知，随着输入电压从10kv增加到12kv，磺胺嘧啶的降解率从65.8%增加到91.8%。但随着输入电压的进一步增加，磺胺嘧啶的降解率没有明显的提高。
向实施例5和实施例9至实施例11在不同时间点，在储水箱中取出的2mL处理后的废水中加入适量的硫代硫酸钠，进行磺胺嘧啶含量的检测分析。结果如图4所示。
从图4中分析可知，溶液的pH值对低温等离子体系统中活性物质的形成和有机化合物的存在有显着影响。在3.0到11.0的宽pH范围内，检测了溶液的初始pH差异对低温等离子体降解磺胺嘧啶的影响。反应15分钟后磺胺嘧啶降解的顺序为 pH 11 (70.1%) < pH9.0 (85.6%) < pH 7 (91.8%) < pH 3 (95.2%)，从而证明了，酸性条件可促进磺胺嘧啶的降解，碱性条件抑制磺胺嘧啶的降解。其中，臭氧在酸性条件下具有更高的溶解度，这对于低温等离子体系统中活性物质（过氧化氢、臭氧、羟基自由基等）从气体到液体的转移很重要。虽然碱性条件有助于过氧单硫酸盐的激活，但研究表明，在低温等离子体中，碱对羟基自由基也有淬灭作用。因此，降低pH值加速了臭氧的转移，促进了羟基自由基等活性物质的积累，使得初始pH值为酸性时，磺胺嘧啶的降解率较高。
上述结果表明，适当的电压输入有利于低温等离子体装置中活性物质（过氧化氢、臭氧、羟基自由基等）的产生，同时，低温等离子体装置中的低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射可有效激活过氧单硫酸盐。其中，在低温等离子体装置中，电荷积聚在介电板上，到达阈值后，它突破空气，形成低温等离子体。低温等离子体中的高能电子等激发粒子返回基态，产生羟基自由基、过氧化氢和臭氧等寿命长的活性物质，活性物质可降解废水中的有机物。在这个过程中，更高的电压将导致更多低温等离子体的产生并进一步产生更多的活性物质，对废水中的磺胺嘧啶进行降解。同时，在水相中，低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过氧单硫酸盐，产生羟基自由基和硫酸根自由基，有效实现了废水中磺胺嘧啶的降解。因此，采用低温等离子体装置处理废水过程中，通过低温等离子体产生的活性物质结合活化后的过氧单硫酸盐共同实现了废水中磺胺嘧啶的有效降解。通过对成本和降解率的核算得知，当输入电压为13kv和过氧单硫酸盐的加入量为1.6毫摩尔时，废水中磺胺嘧啶的降解效果较好。
综上所述，本发明的低温等离子体装置处理废水的方法，通过在废水中加入过氧单硫酸盐，然后引入低温等离子体装置中，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，并充分利用低温等离子体装置中低温等离子体产生的活性物质和低温等离子体产生的超声波、紫外线和热辐射激活过氧单硫酸盐，共同实现了废水中磺胺嘧啶的有效降解。解决了现有低温等离子体装置处理废水过程中，超声波、紫外线和辐射态能量不能直接用于降解废水，从而造成能量损失和降解效率低下的问题。
本发明的低温等离子体装置处理废水的方法中的低温等离子体装置，通过在反应腔室上设置进气口和出气口，同时在反应腔室内布置导流管和导电部件，气体从进气口进入反应腔室，经过导电部件放电产生低温等离子体，低温等离子体产生活性物质和超声波、紫外线和辐射态能量，超声波、紫外线和辐射态能量激活从导流管进入反应腔室的废水中的过氧单硫酸盐，活性物质和激活后的过氧单硫酸盐共同实现了废水中有机物的有效降解。通过在导流管的底部设置进水口，顶部设置出水口，使废水从导流管的底部流入，然后从顶部流出至反应腔室中，并沿导流管的外壁流动，进一步增大了低温等离子体与废水的接触面积。通过设置水泵和储水箱，使得储水箱中的废水通过水泵输入到导流管中，再从导流管顶部流出至反应腔室中，并沿导流管的外壁流动，然后从反应腔室的排水口流出至储水箱中，实现了废水的循环处理。通过设置储气瓶和气泵，使储气瓶中的气体通过气泵输送至进气室中，在进气室中稳定气压后，再由进气室输送至反应腔室中。通过将导电部件设在反应腔室的外侧壁上，实现了低温等离子体装置的介质阻挡放电，在废水处理技术领域，具有推广应用价值。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低温等离子体装置处理废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向废水中加入过氧单硫酸盐，然后调节pH至3.0~11.0，得混合废水；
S2、将混合废水引入低温等离子体装置中，使低温等离子体装置中产生的低温等离子体与混合废水接触，以激活过氧单硫酸盐产生羟基自由基和硫酸根自由基，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中有机物的降解。
2.根据权利要求1所述的低温等离子体装置处理废水的方法，其特征在于，所述废水中的有机物为磺胺类抗生素。
3.根据权利要求2所述的低温等离子体装置处理废水的方法，其特征在于，所述过氧单硫酸盐为过硫酸氢钾，每含有10mg/L磺胺类抗生素的废水中，加入过氧单硫酸盐的量为0.4~2.4毫摩尔。
4.根据权利要求1所述的低温等离子体装置处理废水的方法，其特征在于，所述低温等离子体装置中，电源的峰值电压为10~13 kV ，频率为9.2 kHz。
5.根据权利要求1所述的低温等离子体装置处理废水的方法，其特征在于，所述低温等离子体装置包括反应腔室，所述反应腔室的一端设有进气口，另一端设有出气口，所述反应腔室内布置有导流管和导电部件，气体从进气口进入反应腔室，通高压的导电部件经过介质阻挡放电使反应腔室中的气体产生低温等离子体，低温等离子体产生的超声波、紫外线和辐射态能量激活从导流管进入反应腔室的混合废水中的过氧单硫酸盐，与低温等离子体产生的活性物质共同实现废水中有机物的降解，所述反应腔室的底部设有排水口。
6.根据权利要求5所述的低温等离子体装置处理废水的方法，其特征在于，所述导流管的底部设有进水口，顶部设有出水口，使废水从导流管的底部流入，从顶部流出，并沿导流管的外壁流向至反应腔室的底部。
7.根据权利要求5所述的低温等离子体装置处理废水的方法，其特征在于，所述低温等离子体装置还包括进气室和出气室，所述进气室与所述反应腔室的进气口相连通，所述出气室与所述反应腔室的出气口相连通。
8.根据权利要求5所述的低温等离子体装置处理废水的方法，其特征在于，所述低温等离子体装置还包括相连通的水泵和储水箱，所述水泵与所述导流管的进水口相连通，所述反应腔室的排水口与所述储水箱相连通，以实现储水箱中的废水的循环处理。
9.根据权利要求5所述的低温等离子体装置处理废水的方法，其特征在于，所述低温等离子体装置还包括相连通的储气瓶和气泵，所述气泵与所述进气室的进气口相连通。
10.根据权利要求5所述的低温等离子体装置处理废水的方法，其特征在于，所述导电部件为金属网，金属网布置在所述反应腔室的外侧壁上，所述导电部件外接高压电源，所述高压电源连接有示波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111654209.6A CN114409021A (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种低温等离子体装置处理废水的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111654209.6A CN114409021A (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种低温等离子体装置处理废水的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114409021A true CN114409021A (zh) | 2022-04-29 |
Family
ID=81268650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111654209.6A Pending CN114409021A (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种低温等离子体装置处理废水的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114409021A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115159750A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-10-11 | 中钢集团鞍山热能研究院有限公司 | 一种焦化脱硫废液高效脱色方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006314880A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Ebara Corp | 硫酸ラジカルを用いた水処理方法及び装置 |
| WO2012138576A1 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | Blacklight Power, Inc. | H2o-based electrochemical hydrogen-catalyst power system |
| CN105174360A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-23 | 大连理工大学 | 一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法 |
| 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 |
| CN107896413A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-04-10 | 南京苏曼等离子科技有限公司 | 液体瀑布式处理的介质阻挡低温等离子体装置及工作方法 |
| CN108394983A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-08-14 | 东华大学 | 一种高盐条件下原位利用盐分基质促进抗生素降解的方法 |
| CN108423883A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-08-21 | 厦门大学 | 羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的方法和装置 |
| CN108623042A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-09 | 厦门大学 | 一种羟基自由基降解矿化磺胺类抗生素的方法和装置 |
| FR3096676A1 (fr) * | 2019-06-03 | 2020-12-04 | Institut De Recherche Pour Le Developpement | Procédé de traitement de l'eau par oxydation avancée activée par énergie solaire et réacteur adapté |
| 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 |
-
2021
- 2021-12-30 CN CN202111654209.6A patent/CN114409021A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006314880A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Ebara Corp | 硫酸ラジカルを用いた水処理方法及び装置 |
| WO2012138576A1 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | Blacklight Power, Inc. | H2o-based electrochemical hydrogen-catalyst power system |
| CN105174360A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-23 | 大连理工大学 | 一种采用放电等离子体激活过硫酸盐的方法 |
| 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 |
| CN107896413A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-04-10 | 南京苏曼等离子科技有限公司 | 液体瀑布式处理的介质阻挡低温等离子体装置及工作方法 |
| CN108394983A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-08-14 | 东华大学 | 一种高盐条件下原位利用盐分基质促进抗生素降解的方法 |
| CN108423883A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-08-21 | 厦门大学 | 羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的方法和装置 |
| CN108623042A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-09 | 厦门大学 | 一种羟基自由基降解矿化磺胺类抗生素的方法和装置 |
| FR3096676A1 (fr) * | 2019-06-03 | 2020-12-04 | Institut De Recherche Pour Le Developpement | Procédé de traitement de l'eau par oxydation avancée activée par énergie solaire et réacteur adapté |
| 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 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115159750A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-10-11 | 中钢集团鞍山热能研究院有限公司 | 一种焦化脱硫废液高效脱色方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9352984B2 (en) | Fluid treatment using plasma technology | |
| CN101365654B (zh) | 流体净化装置及流体净化方法 | |
| CN201169552Y (zh) | 一种自冷却介质阻挡放电臭氧水处理装置 | |
| CN104843918B (zh) | 一种采用低温等离子体协同TiO2处理含孔雀石绿废水的方法及装置 | |
| CN107673445B (zh) | 一种文式喉管放电等离子体处理废水的方法 | |
| CN107381710A (zh) | 一种高效曝气式等离子体处理有机废水装置 | |
| CN211570217U (zh) | 一种圆筒型dbd等离子体有机废液处理装置 | |
| US20100000948A1 (en) | Water treatment equipment using pulsed ultraviolet lamp | |
| CN103466747A (zh) | 等离子体放电去除中药废水毒性的装置 | |
| CN111010790A (zh) | 一种介质阻挡放电等离子体反应器及杀菌装置 | |
| CN114409021A (zh) | 一种低温等离子体装置处理废水的方法 | |
| CN103086461A (zh) | 一种采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法 | |
| CN206692483U (zh) | 一种水电极降膜放电等离子体复合臭氧曝气二级氧化污水处理装置 | |
| CN102642977B (zh) | 废水处理系统 | |
| CN209702341U (zh) | 一种微波等离子体发生模块 | |
| CN101559994A (zh) | 一种双通道放电等离子体水处理装置 | |
| CN102424449A (zh) | 一种利用低温等离子体去除水中六价铬的方法 | |
| CN201077784Y (zh) | 辉光等离子体污水处理器 | |
| CN109761304A (zh) | 用于水处理的微波等离子体发生模块、反应器及其应用 | |
| CN116004315A (zh) | 等离子体技术联合催化剂降解废变压器油的装置及方法 | |
| CN214611985U (zh) | 一种超声耦合等离子体医疗污水处理装置 | |
| CN112225369A (zh) | 一种等离子体协同粉末状催化剂有机废水处理装置 | |
| CN111333234A (zh) | 一种低温等离子体有机废水降解系统 | |
| MuhammadArifMalik | Pulsed corona discharges and their applications in toxic VOCs abatement | |
| KR101206474B1 (ko) | 고전압 글로우 방전을 이용한 폐수처리 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |