CN1491899A - 等离子体制备酸性水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种等离子体制备酸性水的方法。将中性水或其蒸汽置于等离子体发生器中，在电极上施加300~5000V直流或交流电压；反应时间是10~300min；等离子体发生器可以是采用介质阻挡放电或电晕放电。本发明得到的等离子体酸性水电导率较普通水增加10～2000倍，pH可以达到1.89。该酸性水可以长期稳定地存在，冷冻或加热均不影响其性质，易于保存。本发明得到的酸性水作为一种高效洁净的酸，可以替代现在大量使用的污染严重的无机酸。

Description

等离子体制备酸性水的方法

                                技术领域

本发明涉及水处理技术，特别涉及一种等离子体制备酸性水的方法。

                                背景技术

液体酸在石油化工、有机合成、无机合成等领域有极其重要的应用。目前一般采用盐酸、硫酸等高污染、强腐蚀性的液体强酸。为寻求更好的环境友好酸性介质，研究主要集中在使用固体酸取代液体酸，C.S.Cundy，P.A.Cox，Chemistry Review，103(2003)663-701对目前大量使用的沸石分子筛的制备方法和应用领域进行了总结，但固体酸的制备工艺复杂、成本高，而且不具有液体酸的溶剂功能。水作为自然界中最常见的溶剂，具有许多潜在的功能，绝大多数液相化学反应都是在水溶液中进行的。但在常规条件下，水不具有酸催化性能。在一些极端的条件下，水能够表现出特殊的化学活性，N.Akiya，P.E.Savage，ChemistryReview，102(2002)2725-2750对热门的超临界水的利用进行了综述。在超临界状态下，水的氢键被削弱，成为很好的溶剂，并具有轻微的酸性，可以成为许多反应的媒介。但超临界水需要在高于647K的温度、221bar的压力条件下形成，苛刻的操作条件限制了其在化学反应中的应用。专利(申请人：田国良，申请号99100215.6，公开号，CN1261057A)公开了一种用高频脉冲电源和紫外灭灯进行水净化的工艺，过程中能形成带H⁺的酸性水和H^-的碱性水，但其目的是为了除去水中的重金属和放射性物质，而且处理后水马上恢复正常的架构，即这种情况下的酸性水是无法稳定存在的。本发明使用简单的工艺制备出稳定的酸性水，这种酸性水可以作为大量液相反应的酸催化剂和反应媒介，并对环境无污染，使目前的无机或有机酸催化液相反应变成清洁无污染的绿色化学工艺。

                                发明内容

本发明的目的是利用等离子体处理中性水或其水蒸汽，使其产生大量的质子，成为能够稳定存在的酸性水。

本发明的方法是：将中性水或其蒸汽置于等离子体发生器中，在电极上施加300~5000V直流或交流电压；反应时间是10~300min。

本发明的中性水是蒸馏水、去离子水或自来水。所述的等离子体是冷等离子体。采用的等离子体发生器可以是采用介质阻挡放电或电晕放电冷等离子体发生器。

处理过程中采用循环水控制等离子体发生器温度为25~100℃。

本发明得到的等离子体酸性水电导率较普通水增加10～2000倍，PH计酸度计检测处理后的水具有很强的酸性。该酸性水能够使PH试纸迅速变色，PH可以达到1.89说明其中的质子与普通酸相同，并具有如硫酸、盐酸等相同的酸催化功能，该等离子体酸性水可以用于取代普通酸作为酸催化剂而没有污染性。该酸性水可以长期稳定地存在，冷冻或加热均不影响其性质，易于保存。本发明得到的酸性水作为一种高效洁净的酸，可以替代现在大量使用的污染严重的无机酸。

                                附图说明

图1：实施例1～4中使用的等离子体发生发生器，

图2：实施例5～6中使用的等离子体发生发生器。

                                具体实施方式

实施例1.

如图1所示介质阻挡的等离子体发生器，将包含正极的石英管1置于作为负电极的不锈钢管2中，并与高压电源相连接，蒸馏水置于不锈钢管和石英管之间。水从进口3的方向进入，处理后的酸性水从出口4的方向流出，处理时施加1000V的交流高压电，处理时间为120分钟，不锈钢管外设置有不锈钢保温夹套，水从夹套入口5的方向流入，从夹套出口6的方向流出，温度为76℃。

利用电DDS-11A型导率仪测量流出水的电导率，测得电导率为6.10E+03μS/cm，对比测得普通蒸馏水的电导率为3.6μS/cm，可以看出，等离子体处理后电导率增加1000倍，说明经过等离子体处理后，样品中含有大量的离子。

利用PHNNA PH211型酸度计测量处理后的水PH值为2.02，可以看出，中性的蒸馏水经过等离子体处理后，PH值急剧降低，说明经过本发明方法处理后，普通的蒸馏水变成了具有强酸性的酸性水。

与普通的酸(盐酸、硫酸等)一样，该酸性水与酸碱指示剂甲基橙反应显红色，说明利用本发明方法得到的酸性水含有的质子与其他酸一样，可以用来催化化学反应。

实施例2.

按照实施例1的步骤处理去离子水，处理时间为10分钟，处理电压为5000V的交流高电压，循环水温度为90℃。

采用实施例1中的分析步骤，测得电导率为3.51E+03μS/cm，PH值为2.64。

实施例3.

按照实施例1的步骤处理蒸馏水，处理时间为30分钟，处理电压为3000V交流高电压，循环水温度为82℃。

采用实施例1中的分析步骤，测得电导率为4.61E+03μS/cm，PH值为2.24。

实施例4.

按照实施例1的步骤1处理自来水，处理时间为60分钟，处理电压为2000V的交流高电压，循环水温度为98℃。

采用实施例1中的分析步骤，测得电导率为8.23E+03μS/cm，PH值为1.89。

实施例5.

如图2所示的电晕等离子体发生器，两个置于石英管1中的电极与高压电源相连，石英管置于不锈钢管2中，水蒸汽置于石英管中，从进口3的方向进入，反应时间为300min，处理时施加300V的直流高电压，处理后的酸性水从出口4的方向流出，循环水置于不锈钢管和石英管之间，从进口5的方向流入，从出口6的方向流出，温度为30℃。

采用实施例1中的分析步骤，测得电导率为72μS/cm，PH值为4.49。

实施例6.

按照实施例5的步骤处理蒸馏水蒸汽，反应时间为120min，处理电压为1200V交流高电压，循环水温度为25℃。

采用实施例1中的分析步骤，测得电导率为6.2E+02μS/cm，PH值为3.46。

Claims (6)

1.一种等离子体制备酸性水的方法，其特征是：将中性水或其蒸汽置于等离子体发生器中，在电极上施加300~5000V直流或交流电压；反应时间是10~300min。

2.如权利要求1所述的一种等离子体制备酸性水的方法，其特征是：所述的中性水是蒸馏水、去离子水或自来水。

3.如权利要求1所述的一种等离子体制备酸性水的方法，其特征是：所述的等离子体是冷等离子体。

4.如权利要求1所述的一种等离子体制备酸性水的方法，其特征是：所述的等离子体发生器是采用介质阻挡放电或电晕放电等离子体发生器。

5.如权利要求4所述的一种等离子体制备酸性水的方法，其特征是：所述的介质阻挡放电是将正极的石英管置于作为负电极的不锈钢管中并与高压电源相连接，需要处理的物质置于不锈钢管和石英管之间。

6.如权利要求4所述的一种等离子体制备酸性水的方法，其特征是：所述的电晕放电是将正、负极的电极置于石英管中，并与高压电源相连，需要处理的物质置于石英管中。

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