一種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟：在待處理液中加入添加劑和表面活性劑；打開(kāi)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)；將電極Ⅰ和電極Ⅱ插入到反應(yīng)池中；將含有添加劑和表面活性劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；接通所述電極Ⅰ和所述電極Ⅱ之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；分析水處理效果；水處理結(jié)束。本發(fā)明采用添加表面活性劑進(jìn)行微弧放電處理廢水，加入的少量表面活性劑可使放電中產(chǎn)生的氣泡和攪拌產(chǎn)生的氣泡穩(wěn)定性增強(qiáng)。由于氣泡通過(guò)對(duì)等離子體化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)方面的影響而對(duì)放電起促進(jìn)作用，所以隨著表面活性劑的添加量增大，處理效果同樣有所提高。
【專利說(shuō)明】
一種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電場(chǎng)作用下，液相放電過(guò)程產(chǎn)生的等離子體中含有大量高能活性粒子，對(duì)許多分子有破壞作用。這些高能活性粒子與催化劑相結(jié)合，能有效提高放電處理效果，促進(jìn)有機(jī)分子分解，因而成為污染處理技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。
[0003]以含鈦的閥金屬作為工作電極進(jìn)行的微弧放電，可在電極上原位生成的二氧化鈦，在放電產(chǎn)生的等離子體中發(fā)揮催化作用，強(qiáng)化羥基自由基的形成。也就是說(shuō)，放電系統(tǒng)形成了一個(gè)自然集成的液相等離子體-催化協(xié)同系統(tǒng)。同時(shí)，工作電極上因電解產(chǎn)生的O2氣體，提供易放電的氣相空間，O2為OH自由基提供反應(yīng)物。因此，相比在電解液中加催化劑和通含氧氣體來(lái)增強(qiáng)放電，該系統(tǒng)能更充分發(fā)揮放電過(guò)程中產(chǎn)生高能粒子、高能環(huán)境的作用，呈現(xiàn)出反應(yīng)的多樣性、協(xié)同性及催化劑對(duì)OH自由基生成反應(yīng)的良好選擇性。
[0004]為了增強(qiáng)放電強(qiáng)度、提高水處理效果，一般液相放電中會(huì)考慮通含有氧氣的氣體，借助氣相來(lái)增強(qiáng)放電，其中的氧氣促進(jìn)羥基自由基的形成。但這增加了設(shè)備的復(fù)雜性和水處理的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0007]—種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟:
[0008]S1、在待處理液中加入添加劑和表面活性劑；
[0009]S2、打開(kāi)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)；
[0010]S3、將電極I和電極Π插入到反應(yīng)池中；
[0011 ] S4、將含有添加劑和表面活性劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0012]S5、接通所述電極I和所述電極Π之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0013]S6、分析水處理效果；
[0014]S7、水處理結(jié)束，
[0015]上述方法根據(jù)待處理液的狀態(tài)不同可分為靜態(tài)處理方法和動(dòng)態(tài)處理方法，
[0016]所述靜態(tài)處理方法具有如下步驟:
[0017]I)在待處理液中加入添加劑和表面活性劑；
[0018]2)打開(kāi)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)；
[0019]3)將電極I和電極Π插入到反應(yīng)池中；
[0020]4)將含有添加劑和表面活性劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0021]5)接通所述電極I和所述電極Π之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0022]6)分析水處理效果:定時(shí)取樣化驗(yàn)待處理液的水質(zhì)變化，按預(yù)先的計(jì)算處理時(shí)間，并結(jié)合化驗(yàn)結(jié)果，確定處理結(jié)束時(shí)間；
[0023]7)水處理結(jié)束:逐漸降低所述電源電壓至10-20V后，再依次關(guān)閉電源、攪拌系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，
[0024]所述動(dòng)態(tài)處理方法具有如下步驟:
[0025]I)在待處理液中加入添加劑和表面活性劑，即在待處理液體輸入管道里加入添加劑和表面活性劑；
[0026]2)打開(kāi)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)；
[0027]3)將電極I和電極Π插入到反應(yīng)池中；
[0028]4)將含有添加劑和表面活性劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0029]5)接通所述電極I和所述電極Π之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0030]6)分析水處理效果:分析從反應(yīng)池流出的處理后的水質(zhì)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，調(diào)節(jié)液體進(jìn)出反應(yīng)池的流量，使處理效果滿足要求；
[0031]7)水處理結(jié)束:停止向所述反應(yīng)池中輸入待處理液，逐漸降低電壓至10-20V后，再依次關(guān)閉電源、攪拌系統(tǒng)及冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。
[0032]當(dāng)所述電源為單極電源時(shí)，所述電極I為工作電極；
[0033]當(dāng)所述電源為雙極電源時(shí)，所述電極I和電極II電極均為工作電極，
[0034]所述工作電極的材質(zhì)為含鈦的閥金屬及其合金，
[0035]所述添加劑的濃度為0.5_50g/L，所述添加劑為硅酸鈉、碳酸鈉、鋁酸鈉或硫酸鈉中的一種或數(shù)種。
[0036]通過(guò)所述電極I和所述電極Π對(duì)反應(yīng)體系施加電壓，使所述工作電極表面能夠原位生成負(fù)載型催化劑進(jìn)行放電催化。
[0037]所述表面活性劑的濃度為0.l-500ppm，所述表面活性劑為烷基糖苷、氧化銨、烯基乙二醇酯、甘油酯或烷基醇酰胺系列中的一種或數(shù)種。表面活性劑含量低于相關(guān)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)COD的限制。
[0038]反應(yīng)前待處理液就開(kāi)始進(jìn)行充分的攪拌，這不僅是為了增強(qiáng)物質(zhì)傳輸，更是為了能產(chǎn)生含有空氣的氣泡，另外，反應(yīng)時(shí)，工作電極也會(huì)產(chǎn)生含有氧氣的氣泡。表面活性劑具有較高的表面活性，能有效降低液體的表面張力，并在液膜表面雙電子層排列而包圍空氣，形成氣泡，再由單個(gè)氣泡組成泡沫。因此表面活性劑可以使待處理液中的氣泡在液體中較為穩(wěn)定地存在。因添加了微量表面活性劑，僅靠強(qiáng)化攪拌作用，也可使處理效果有所提升。
[0039]所述單極電源為電壓為SOV-1kV的直流電源或電壓峰值為SOV-1kV的單極脈沖電源。
[0040]所述雙極電源為電壓峰值為80V_lkV、交換頻率為10—3-105Hz的交流電源或雙極脈沖電源。
[0041]所述閥金屬為鈦、鎂或鋁。[OO42]所述工作電極形狀為板狀或針狀。
[0043 ]所述工作電極位于待處理液中的電極表面積為5mm2-1 dm2。
[0044]所述電極I與所述電極Π之間的電極間距為2-50_。
[0045]上述各參數(shù)應(yīng)根據(jù)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、待處理液的水質(zhì)，按照動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)分析、以及放電穩(wěn)定性和實(shí)際處理效果，確定其最佳值。
[0046]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0047]本發(fā)明采用添加表面活性劑進(jìn)行微弧放電處理廢水。表面活性劑是一種具有固定的親水親油基團(tuán)、少量添加即可使溶液體系的界面狀態(tài)發(fā)生明顯改變的物質(zhì)，具有良好的起泡性與穩(wěn)泡性，加入的少量表面活性劑可使放電中產(chǎn)生的氣泡和攪拌產(chǎn)生的氣泡穩(wěn)定性增強(qiáng)。由于氣泡通過(guò)對(duì)等離子體化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)方面的影響而對(duì)放電起促進(jìn)作用，所以隨著表面活性劑的添加量增大，處理效果同樣有所提高。
[0048]基于上述理由本發(fā)明可在環(huán)境工程水處理技術(shù)等領(lǐng)域廣泛推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0049]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0050]圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中的處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051 ] 一種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟:
[0052]S1、在待處理液中加入添加劑和表面活性劑；
[0053]S2、打開(kāi)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)；
[0054]S3、將電極I和電極Π插入到反應(yīng)池中；
[0055]S4、將含有添加劑和表面活性劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中；
[0056]S5、接通所述電極I和所述電極Π之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0057]S6、分析水處理效果；
[0058]S7、水處理結(jié)束，
[0059]當(dāng)所述電源為單極電源時(shí)，所述電極I為工作電極；
[0060]當(dāng)所述電源為雙極電源時(shí)，所述電極I和電極II電極均為工作電極，
[0061]所述工作電極的材質(zhì)為含鈦的閥金屬及其合金，
[0062]所述添加劑的濃度為0.5_50g/L，所述添加劑為硅酸鈉、碳酸鈉、鋁酸鈉或硫酸鈉中的一種或數(shù)種。
[0063]所述表面活性劑的濃度為0.l-500ppm，所述表面活性劑為烷基糖苷、氧化銨、烯基乙二醇酯、甘油酯或烷基醇酰胺系列中的一種或數(shù)種。
[0064]所述單極電源為電壓為80V_lkV的直流電源或電壓峰值為80V_lkV的單極脈沖電源。
[0065]所述雙極電源為電壓峰值為80V_lkV、交換頻率為10—3-105Hz的交流電源或雙極脈沖電源。
[0066]所述閥金屬為鈦、鎂或鋁。
[0067]所述工作電極形狀為板狀或針狀。
[0068]所述工作電極位于待處理液中的電極表面積為5mm2-l dm2。
[0069]所述電極I與所述電極Π之間的電極間距為2_50mm。
[0070]實(shí)施例1
[0071 ] 一種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟:
[0072]I)在待處理液I中加入添加劑和表面活性劑；
[0073]2)打開(kāi)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)2及磁力攪拌系統(tǒng)3;
[0074]3)將電極14和電極Π 5插入到反應(yīng)池6中；
[0075]4)將含有添加劑和表面活性劑的待處理液I加入到所述反應(yīng)池6中；
[0076]5)接通所述電極14和所述電極Π 5之間的直流電源7，并逐漸升高電壓，使所述直流電源7在所述直流電源7的參數(shù)下穩(wěn)定放電；
[0077]6)分析水處理效果:定時(shí)取樣化驗(yàn)待處理液I的水質(zhì)變化，按預(yù)先的計(jì)算處理時(shí)間，并結(jié)合化驗(yàn)結(jié)果，確定處理結(jié)束時(shí)間；
[0078]7)水處理結(jié)束:逐漸降低所述直流電源7電壓至10-20V后，再依次關(guān)閉所述直流電源7、所述磁力攪拌系統(tǒng)3和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)2，
[0079]所述添加劑的濃度為15g/L，所述添加劑為硅酸鈉，所述表面活性劑為椰油酸單乙醇酰胺，濃度為lOppm。所述椰油酸單乙醇酰胺屬于烷基醇酰胺系列。
[0080]所述電極14為工作電極，材質(zhì)包括以下重量份的物質(zhì):鈦:70份，鋁:30份，以及不可避免的微量元素，電極Π 5的材質(zhì)為不銹鋼，
[0081 ] 所述直流電源7為電壓為500V的直流電源。
[0082]所述電極14和所述電極Π 5之間的電極間距為10mm。
[0083]所述電極14和所述電極Π 5位于待處理液I中的電極表面積均為6000mm2。
[0084]所述電極14和所述電極Π5均為板狀電極。
[0085]本實(shí)施例中以添加有艷紅B的蒸餾水模擬待處理液I，所述艷紅B屬偶氮類染料弱酸性染料，是印染工業(yè)及紡織業(yè)中常用的染料，且含有苯環(huán)，用化學(xué)和生物等方法處理該類廢水的效果均不理想。艷紅B溶液的初始濃度為20mg/L，所述待處理液I的含量為1000mL。
[0086]處理待處理液I的過(guò)程中，通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)量待處理液I的最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度變化，以反映艷紅B溶液的脫色效果。
[0087]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與不加添表面活性劑相比，添加表面活性劑的待處理液I在6min內(nèi)脫色率可提升10 %。
[0088]實(shí)施例2
[0089]—種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法，其與實(shí)施例1所述的一種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法的區(qū)別特征為:
[0090]所述表面活性劑為烯基乙二醇酯，濃度為5ppm。
[0091]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加同樣量的表面活性劑，反應(yīng)前僅將攪拌強(qiáng)度適當(dāng)增強(qiáng)，處理效果也可得到提高。反應(yīng)前150s開(kāi)始攪拌的處理效果高于反應(yīng)前30s開(kāi)始攪拌的處理效果，約提升10%。
[0092]實(shí)施例3
[0093]—種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法，其與實(shí)施例1所述的一種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法的區(qū)別特征為:
[0094]所述表面活性劑為烷基糖苷，濃度為lOppm。
[0095]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加表面活性劑并適當(dāng)方式攪拌，因引入氣泡，且氣泡能相對(duì)穩(wěn)定停留液相中，比不加表面活性劑，4min可使脫色率提高8%。
[0096]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種添加表面活性劑改進(jìn)微等離子體弧放電催化水處理方法，其特征在于具有如下步驟: 51、在待處理液中加入添加劑和表面活性劑； 52、打開(kāi)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)； 53、將電極I和電極Π插入到反應(yīng)池中； 54、將含有添加劑和表面活性劑的待處理液加入到所述反應(yīng)池中； 55、接通所述電極I和所述電極Π之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數(shù)下穩(wěn)定放電； 56、分析水處理效果； 57、水處理結(jié)束， 當(dāng)所述電源為單極電源時(shí)，所述電極I為工作電極； 當(dāng)所述電源為雙極電源時(shí)，所述電極I和電極II電極均為工作電極， 所述工作電極的材質(zhì)為含鈦的閥金屬及其合金， 所述添加劑的濃度為0.5-50g/L，所述添加劑為硅酸鈉、碳酸鈉、鋁酸鈉或硫酸鈉中的一種或數(shù)種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述表面活性劑的濃度為0.l-500ppm，所述表面活性劑為烷基糖苷、氧化銨、烯基乙二醇酯、甘油酯或烷基醇酰胺系列中的一種或數(shù)種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述單極電源為電壓為SOV-1kV的直流電源或電壓峰值為80V-1 kV的單極脈沖電源。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述雙極電源為電壓峰值為80V-lkV、交換頻率為10—3-105Hz的交流電源或雙極脈沖電源。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述閥金屬為鈦、鎂或鋁。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述工作電極形狀為板狀或針狀。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述工作電極位于待處理液中的電極表面積為 5mm2-1 dm2 ο8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述電極I與所述電極Π之間的電極間距為2_50mmo
【文檔編號(hào)】C02F1/461GK106044955SQ201610346177
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】嚴(yán)志宇, 孫冰, 門漫婷, 韓月
【申請(qǐng)人】大連海事大學(xué)