[发明专利]等离子体水处理方法

说明书

                     技术领域

本发明涉及一种水处理方法，尤其涉及一种高压脉冲放电等离子体水处理法。

                     背景技术

对原水和废水中的微生物和/或溶解性有毒有机物，现有的处理方法有对原水进行氯消毒或臭氧氧化和对废水进行气脱和氧化或进行生物降解等。用氯消毒时原水中的多数微量有机物将被氯化成毒性更大的氯代物，而臭氧氧化法的费用较高。用气脱法只能将有毒有机物从水相中转移到大气环境中引发二次污染。用化学试剂氧化水相中的微量有毒有机物成本高。用生物降解法时，水相中的许多有毒有机物将抑制生物菌种的生长和繁殖。利用高压脉冲放电等离子体的技术是近年来才出现的一项新技术，并首先被应用到环境治理中。在水中进行高压脉冲放电可以产生氢氧自由基、水合电子、不同激励态下的氧原子、氢原子等粒子。这些高能粒子的氧化还原作用能够高效快速地杀死水环境中的微生物和将其中的有机物降解为分子量更小、毒性更低的有机物甚至为二氧化碳。中国发明专利CN1104609A以及《中国环境科学》1996年第16卷第1期和1999年第19卷第5期等报道利用该方法进行原水杀菌和进行废水降解。在现有的报道中均没有采取措施提高放电过程中发生的高温热解、光化学氧化、液电空化降解、超临界水氧化等效应对水处理的贡献，因而高压脉冲放电等离子体法处理水的优越性没能充分体现出来。

                     发明内容

本发明主要是针对高压脉冲放电等离子体水处理法的效率不理想的现状，通过向待处理水中加入水处理剂，提高放电过程中由放电产生的高温热解、光化学氧化、液电空化降解和超临界水氧化等各种效应，从而达到提高脉冲放电等离子体水处理法的效率。

本发明技术方案：

本发明所述的水处理方法包括如下步骤：

(1)在待处理水中加入水处理剂，使水处理剂在待处理水中浓度为1mg/L-10000mg/L，优选为20mg/L-300mg/L，其中所述的水处理剂为可溶性磷酸盐、和/或活性组分为硫族化和物(如TiO₂，ZnO，CdS，ZnS，PbS)、Pt，Ag，Pd，Au或Ru金属与硫族化和物混合物或硫族化和物中掺杂Fe³⁺，V⁴⁺或Ru³⁺金属离子形成的混合物的光催化剂，优选的水处理剂为活性组分为TiO₂，CdS，TiO₂/CdS或CdS/ZnO的光催化剂。

(2)采用现有高压脉冲放电等离子体水处理法进行处理。操作条件参见《环境科学》1996，17(1)“脉冲电晕放电对印染废水脱色效果的实验研究”，《中国环境科学》1999，19(5)，“高压脉冲放电降解水中苯乙酮的研究”和″“JPhys.D appl phys.”1999，32“Use of a pulsed high-voltage discharge for removal of organic compounds inaqueous solution”

由上述技术方案可知，由于在待处理水中添加了水处理剂，提高了放电过程中发生的高温热解、光化学氧化、液电空化降解、超临界水氧化等效应从而大大提高了水处理效率。

                     具体实施方法

下面通过实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的保护范围：

                        实施例1

脉冲峰压为14千伏、脉冲上升时间20-40纳秒，脉冲宽度300-500纳秒，脉冲放电重复频率为90赫兹。电源功率150～200瓦。放电反应室有效容积200毫升。接地电极与放电电极间距30毫米。放电电极外径为0.9毫米。空气通入量为60毫升/分钟。待处理水温度为25℃。放电时间均为60分钟。当没有TiO₂催化剂时，废水中直接蓝2B染料的脱色率为26.7％。当混入TiO₂的浓度为250mg/L时，废水中直接蓝2B染料的脱色率为35.9％。脱色率相对提高34.4％。

                     实施例2

脉冲峰压为32千伏、脉冲上升时间20-40纳秒，脉冲宽度300-500纳秒，脉冲放电重复频率为60赫兹。电源功率150～200瓦。放电反应室有效容积200毫升。接地电极与放电电极间距50毫米。放电电极外径为0.6毫米。氧气通入量为200毫升/分钟。废水温度为25℃放电时间均为180分钟。当没有水处理剂时，苯酚含量从100ppm降低到65.6ppm，降解率为34.4％。当磷酸钠浓度为65mg/L时，苯酚含量从100ppm降低到58.1ppm，降解率为41.9％。苯酚的降解率相对提高21.8％。