脉冲放电等离子体水处理技术.ppt

脉冲放电等离子体水处理技术Contents脉冲放电等离子体简介TheIntroductionofPulsedDischargePlasma1脉冲放电等离子体机理概况TheMechanismofPulsedDischargePlasma2应用及展望TheApplicationandOutlook3Part1脉冲放电等离子体简介TheIntroductionofPulsedDischargePlasma1TheIntroductionofPulsedDischargePlasmaPart1TheIntroductionofPulsedDischargePlasma水污染处理中广泛关注的问题之一是对难降解有机物的处理。以羟基自由基为氧化剂的高级氧化技术是去除难降解有机物的有效手段。脉冲放电等离子体水处理技术几乎是各种高级氧化技术的天然组合,它集合了高能电子轰击、羟基自由基氧化、紫外光降解、臭氧氧化等多种效应于一体,对有机污染物的处理具有高效率、重复性好、无选择性等优点,且对有机污染物的降解具有广泛的适用性,因而吸引了越来越多的研究者关注,应用前景广阔。Part1TheIntroductionofPulsedDischargePlasma通过加热的方法可以使物质在固、液、气三相之间转变,称为相变。当温度进一步增高,原子(分子)间的热运动动能与电离能相当的时候,就会产生较多的电离过程从而变成了电离气体,系统的基本组元变成了离子、电子、原子、分子以及自由基等物质,其在整体上是呈近似电中性的物质状态,这就是等离子体状态。固体冰液体水气体水汽等离子体电离气体00C1000C100000CPart1TheIntroductionofPulsedDischargePlasma宇宙中90%物质处于等离子体态星云极光太阳表面闪电Part1TheIntroductionofPulsedDischargePlasma高压脉冲放电是研究最多的电晕放电形式。由高电压脉冲电源产生的极强电流在水中以极短的时间(纳秒级)向放电通道输入,形成电子雪崩,巨大的脉冲电流使通道内形成高能密度,由此引起局部高温。在放电过程中,电子与中性气体分子和原子进行非弹性碰撞,使这些中性分子的激发、分解和电离更为强烈,产生高氧化活性物质(·OH、H2O2等活性粒子)、紫外辐射、高能电子轰击等,达到去除有机物的目的。高压脉冲放电:Part1TheIntroductionofPulsedDischargePlasma脉冲放电等离子体水处理系统一般有两个部分组成,一是脉冲电源供电设备,另一个是等离子体反应器。高压脉冲电源用于产生等离子体;反应器则利用产生的活性物质以及伴随产生的热、光、波等效应来净化水质。Part1TheIntroductionofPulsedDischargePlasma高压脉冲放电产生的等离子体直接用于水处理始于1987年Clements的开创性工作。20世纪90年代中期,各国学者在此领域的研究较为活跃,研究重点集中在放电的物理效应和化学过程的实验研究以及水体的杀菌消毒、难生化处理的污染物的降解、染料脱色的应用性研究。近年来随着等离子体应用和脉冲功率技术的发展,以及污水处理环保的推动,各国科学家对脉冲放电等离子体技术开展了广泛深入的研究。欧盟委员会启动了一个名为“ytriD”(Dirty倒拼,意为“消除污染”)第6框架计划的环保行动,积极积极开展污染物处理技术研究。其中参加国有德国、比利时、荷兰、以色列以及俄罗斯,就快脉冲放电等离子体用于难降解污水处理厂开展了广泛的研究,得到了可观的研究成果。污水中苯酚的去除率达到99%,一些难降解的废水BOD/COD比例提高,以便于进一步利用生物降解。Part1TheIntroductionofPulsedDischargePlasma日本Gunma大学MasayukiSato对脉冲放电等离子体污水处理开展了系列研究,发现在水中通入气泡可降低脉冲电压、处理效果更佳。试验验证了在通有氧气泡的芝加哥天蓝印染废水中进行脉冲等离子体放电处理,可达>95%的脱色效果。,发现更高的脉冲电压对一氯酚有更好的降解效率。对于含盐较高的污水,通过添加FeCl2发生Fenton反应产生更多的自由基,可以提高降解效率。