一種低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高濃度有機廢水治理領域，涉及一種低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法。
【背景技術】
[0002]近年來，我國石油行業迅猛發展，為了提高采收率，油田開發過程中普遍采用聚合物(聚丙烯酰胺)驅三次采油技術，并取得良好的效果，但隨之而來的是大量聚合物驅采油廢水的產生。聚合物驅采油廢水中聚丙烯酰胺(PAM)含量一般為100-600mg/L，這是一類比較特殊的廢水，盡管聚丙烯酰胺含量很少，但該污水具有黏度大、乳化程度高、難于油水分離的特點，因此P AM降解成為近年來油田污水處理的一個熱點問題。眾所周知，P AM本身無毒，其單體丙烯酰胺(AAM)卻能損傷人和動物周圍神經系統，所以PAM降解路徑和降解產物也成為環保人士關心的問題。
[0003]常規水處理方法對廢水中聚丙烯酰胺無明顯去除效果，且工藝流程長，處理成本高，需要投加大量化學藥劑，極易產生二次污染。
【發明內容】
[0004]為了克服常規處理方法處理效率低、處理成本高、易產生二次污染的問題，本發明提供了一種效率高、無毒性、無污染、低成本、易實現的低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法。
[0005]具體設計方案如下:
[0006]—種低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水實驗裝置由:反應器、放電裝置、催化裝置、曝氣裝置和冷凝裝置五大部分組成，其中反應器由有機玻璃殼體(9)、鋁網(4)、殼體上部進水閥(2)、下部出水閥(10)以及底部氣體分布器(8)組成;放電裝置由低溫等離子體電源(11)、調壓器(12)和交流電源(13)組成;催化裝置由紫外燈(14)和負載納米Ti02鋁網(3)組成；曝氣裝置由氣體流量控制閥(5)、氣體流量計(6)和空氣壓縮機(7)組成;冷凝裝置由回流冷凝管(1)組成。
[0007]—種低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水工藝方法，其特征為包括以下步驟:
(1)反應器安裝就位，通過進水閥向反應器中加入聚丙烯酰胺廢水；
(2)冷凝裝置接通回流冷凝水；
(3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強度為2600yW/cm2，波長為253.7nm);
(4)運行曝氣裝置；
(5)調整放電裝置參數；
(6)從出水閥取水分析水樣。
[0008]以上所述聚丙烯酰胺廢水初始指標C0D為5000-6000mg/L。
[0009]以上所述紫外燈(紫外燈強度為2600yW/cm2，波長為253.7nm);正極鋁網負載納米Ti02 量為 2-4% (ml/ml)。
[0010]以上所述曝氣裝置中曝入空氣流量為l-2L/min。
[0011]以上所述放電參數為放電時間2-4h，放電電壓10-40kV，放電頻率50-400Hz。
[0012]本發明的特征在于:一種低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水裝置工作時，介質阻擋放電(產生高能活性粒子降解聚丙烯酰胺)、紫外光催化(協同介質阻擋放電進一步降解聚丙烯酰胺)、底部曝氣(曝入空氣不僅為介質阻擋放電、紫外光催化反應提供氧氣，同時還起到攪拌作用)、上部回流(防止反應體系溫度升高時聚丙烯酰胺廢水的揮發)同時運作，聚丙烯酰胺廢水凈化效率高。
[0013]本發明的反應機理:低溫等離子體氧化技術產生的高能活性粒子與紫外光催化氧化技術協同作用，降解大分子聚丙烯酰胺，達到凈化目的。
[0014]本發明與現有技術相比優點在于:
(1)具有高能活性的低溫等離子體具有極強的氧化性，幾乎可以將所有的有機物氧化直至礦化，不需投加化學藥劑，無二次污染。
(2)低溫等離子體與紫外光催化協同作用，進一步增強廢水凈化效果，提高廢水凈化效率。
(3)設備簡單、運行穩定，只需掌握各種參數的調整方法就可以連續處理聚丙烯酰胺廢水。
(4)應用范圍可進一步擴大，不僅僅可以用于聚丙烯酰胺廢水的凈化，推而廣之，可以擴大到各種高濃度有機廢水的凈化。
[0015]若待處理廢水污染物中含有其他有機物，該工藝方法可以一并處理。同時還能降低廢水的色度和濁度。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明裝置示意圖。
[0017]圖中標記:1、回流冷凝管；2、進水閥；3、負載納米Ti02鋁網(正極)；4、鋁網(負極)；
5、氣體流量控制閥；6、氣體流量計;7、空氣壓縮機;8、氣體分布器;9、反應器殼體；10、出水閥；11、低溫等離子體電源；12、調壓器;13、交流電源、14、紫外燈。
【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例對本發明作進一步詳細闡述，但本發明的實施方式并不局限于實施例表述的范圍。
[0019]實施例1
(1)反應器安裝就位，通過進水閥向反應器中加入聚丙烯酰胺廢水C0D為5000mg/L;
(2)冷凝裝置接通回流冷凝水；
(3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強度為2600yW/cm2，波長為253.7nm)，正極鋁網負載納米Ti02量為2% (ml/ml);
(4)運行曝氣裝置，曝入空氣流量為lL/min；
(5)調整放電裝置參數，放電時間2h，放電電壓20kV，放電頻率100Hz; (6)從出水閥取水分析水樣COD為1500mg/L，COD降解率為70 %。
[0020]實施例2
(1)反應器安裝就位，通過進水閥向反應器中加入聚丙烯酰胺廢水C0D為5000mg/L;
(2)冷凝裝置接通回流冷凝水；
(3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強度為2600yW/cm2，波長為253.7nm)，正極鋁網負載納米Ti02量為3 % (ml/ml)；
(4)運行曝氣裝置，曝入空氣流量為2L/min；
(5)調整放電裝置參數，放電時間2h，放電電壓20kV，放電頻率100Hz;
(6)從出水閥取水分析水樣C0D為1250mg/L，COD降解率為75%。
[0021]實施例3
(1)反應器安裝就位，通過進水閥向反應器中加入聚丙烯酰胺廢水C0D為6000mg/L;
(2)冷凝裝置接通回流冷凝水；
(3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強度為2600yW/cm2，波長為253.7nm)，正極鋁網負載納米Ti02量為4 % (ml/ml)；
(4)運行曝氣裝置，曝入空氣流量為2L/min；
(5)調整放電裝置參數，放電時間4h，放電電壓30kV，放電頻率200Hz;
(6)從出水閥取水分析水樣C0D為1000mg/L，COD降解率為83%。
[0022]實施例4
(1)反應器安裝就位，通過進水閥向反應器中加入聚丙烯酰胺廢水C0D為6000mg/L;
(2)冷凝裝置接通回流冷凝水；
(3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強度為2600yW/cm2，波長為253.7nm)，正極鋁網負載納米Ti02量為4 % (ml/ml)；
(4)運行曝氣裝置，曝入空氣流量為2L/min；
(5)調整放電裝置參數，放電時間4h，放電電壓40kV，放電頻率200Hz;
(6)從出水閥取水分析水樣C0D為800mg/L，COD降解率為87%。
【主權項】
1.一種低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)反應器安裝就位，通過進水閥向反應器中加入聚丙烯酰胺廢水； (2)冷凝裝置接通回流冷凝水； (3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強度為2600yW/cm2，波長為253.7nm)，正極鋁網提前負載納米Ti02; (4)運行曝氣裝置； (5)調整放電裝置參數； (6)從出水閥取水分析水樣。2.—種低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水實驗裝置由:反應器、放電裝置、催化裝置、曝氣裝置和冷凝裝置五大部分組成，其中反應器由有機玻璃殼體(9)、鋁網(4)、殼體上部進水閥(2)、下部出水閥(10)以及底部氣體分布器(8)組成;放電裝置由低溫等離子體電源(11)、調壓器(12)和交流電源(13)組成;催化裝置由紫外燈(14)和負載納米Ti02鋁網(3)組成;曝氣裝置由氣體流量控制閥(5)、氣體流量計(6)和空氣壓縮機(7)組成；冷凝裝置由回流冷凝管(1)組成。3.根據權利要求1所述的低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法，其特征在于:所述聚丙烯酰胺廢水初始指標COD為5000-6000mg/L。4.根據權利要求1所述的低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法，其特征在于:紫外燈(紫外燈強度為2600yW/Cm2，波長為253.7nm);正極鋁網負載納米Ti02 量為 2-4% (ml/ml)。5.根據權利要求1所述的低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法，其特征在于:曝氣裝置中曝入空氣流量為l_2L/min。6.根據權利要求1所述的低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法，其特征在于:放電時間2-4h，放電電壓10-40kV，放電頻率50-400Hz。
【專利摘要】本發明涉及一種低溫等離子體協同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法。該工藝采用DBD產生低溫等離子體，反應器采用有機玻璃制作而成，頂部開兩孔，放冷凝管和紫外燈，上下端設進、出水口，底部有曝氣裝置。中間為紫外燈和作放電正極的負載納米TiO2金屬鋁網，外壁包裹作負極的金屬鋁網。正、負極依次與等離子體電源、調壓器和交流電源相連。用調壓器調節放電電壓，正、負極間，有機玻璃和廢水作放電介質，形成介質阻擋放電，產生高能活性的等離子體，紫外光催化反應也會協同等離子體凈化廢水。裝置各參數都可調。本發明提供一種高效、無毒、無污染、低成本、易實現的聚丙烯酰胺廢水凈化方法。
【IPC分類】C02F1/30, C02F101/38, C02F1/32, C02F1/72
【公開號】CN105481049
【申請號】CN201511029135
【發明人】榮俊鋒
【申請人】安徽理工大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月30日