一種改變電極位置進行微等離子體弧放電催化水處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種改變電極位置進行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；打開冷卻水循環系統及攪拌系統；將陽極和陰極水平放入到反應池中，所述陽極位于所述陰極的下方；將含有添加劑的待處理液加入到所述反應池中；接通所述陽極和所述陰極之間的電源；分析水處理效果；水處理結束。本發明的陽極置于陰極下，陽極電解產生的O2垂直于陽極方向向上逃逸，對等離子體及活性物質的傳播起到促進作用，由于陽極在下，承受的液體壓力較大，增加了氣泡在陽極的停留，有利于液相放電，且深度增大，則在氣泡逸出液體的傳質路徑更長，可以與液體更為充分的接觸并反應，有利于處理效果的提高。
【專利說明】
一種改變電極位置進行微等離子體弧放電催化水處理方法
技術領域
[0001]本發明屬于環境工程水處理技術領域，涉及一種改變電極位置進行微等離子體弧放電催化水處理方法。
【背景技術】
[0002]在電場作用下，液相放電過程產生的等離子體中含有大量高能活性粒子，對許多分子有破壞作用。這些高能活性粒子與催化劑相結合，能有效提高放電處理效果，促進有機分子分解，因而成為污染處理技術研究和開發的熱點。
[0003]以含鈦的閥金屬作為陽極進行的微弧放電，可在陽極上原位生成的二氧化鈦，在放電產生的等離子體中發揮催化作用，強化羥基自由基的形成。也就是說，放電系統形成了一個自然集成的液相等離子體-催化協同系統。同時，陽極上因電解產生的O2氣體，提供易放電的氣相空間，O2為OH自由基提供反應物；因浮力向上從陽極逃逸中，對等離子體及活性物質的傳播起到促進作用。氣泡的壓力和在陽極停留時間是和周圍液體壓力相關。
[0004]和其他模式的液相放電不同，微弧放電是陽極形成的絕緣氧化膜擊穿的過程，受陽極電解產生的O2影響大，O2的狀態將影響放電的強度。O2的狀態包括氣泡內壓力、氣泡在陽極的滯留情況、氣泡從陽極的逃逸特點。因此，優化O2的狀態將使液相等離子體-催化系統更好的協同，發揮氣泡提供利于放電的氣相、提供O2源、促進物質傳輸的作用。
【發明內容】
[0005]根據微弧放電特點，更好地優化反應器，發揮系統的協同作用，本專利提供一種改變電極位置進行微等離子體弧放電催化水處理方法。
[0006]本發明采用的技術手段如下:
[0007]—種改變電極位置進行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:
[0008]S1、在待處理液中加入添加劑；
[0009]S2、打開冷卻水循環系統及攪拌系統；
[0010]S3、將陽極和陰極水平放入到反應池中，所述陽極位于所述陰極的下方，所述陽極盡可能位于所述反應池的最深處，且不與所述反應池接觸，陽極置于陰極下，陽極電解產生的O2垂直于陽極表面向上逃逸，對等離子體及活性物質的傳播起到促進作用，在同樣浸沒深度下，陽極在下放置模式比其他放置模式(或陰陽兩級垂直放置、或陰極在下的水平放置，或斜放)處理效果更理想。又由于陽極在下，承受的液體壓力較其他放置模式大，增加了氣泡在陽極的停留，有利于液相放電，陽極盡可能位于液相更深處，且深度增大，則在氣泡逸出液體的傳質路徑更長，可以與液體更為充分的接觸并反應，有利于處理效果的提高；[0011 ] S4、將含有添加劑的待處理液加入到所述反應池中；
[0012]S5、接通所述陽極和所述陰極之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數下穩定放電，通過所述陽極和所述陰極對反應體系施加電壓，使陽極表面能夠原位生成負載型催化劑進行放電催化；
[0013]S6、分析水處理效果；
[0014]S7、水處理結束，
[0015]上述方法根據待處理液的狀態不同可分為靜態處理方法和動態處理方法，
[0016]所述靜態處理方法具有如下步驟:
[0017]I)在待處理液中加入添加劑；
[0018]2)打開冷卻水循環系統及攪拌系統；
[0019]3)將陽極和陰極水平放入到反應池中，所述陽極位于所述陰極的下方，所述陽極盡可能位于所述反應池的最深處，且不與所述反應池接觸；
[0020]4)將含有添加劑的待處理液加入到所述反應池中；
[0021]5)接通所述陽極和所述陰極之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數下穩定放電；
[0022]6)分析水處理效果:定時取樣化驗待處理液的水質變化，按預先的計算處理時間，并結合化驗結果，確定處理結束時間；
[0023]7)水處理結束:逐漸降低電源電壓至10-20V后，再依次關閉電源、攪拌系統和冷卻水循環系統，
[0024]所述動態處理方法具有如下步驟:
[0025]I)在待處理液中加入添加劑:在待處理液體輸入管道里加入添加劑；
[0026]2)打開冷卻水循環系統及攪拌系統；
[0027]3)將陽極和陰極水平放入到反應池中，所述陽極位于所述陰極的下方，所述陽極盡可能位于所述反應池的最深處，且不與所述反應池接觸；
[0028]4)將含有添加劑的待處理液加入到所述反應池中；
[0029]5)接通所述陽極和所述陰極之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數下穩定放電；
[0030]6)分析水處理效果:分析從反應池流出的處理后的水質，根據化驗結果，調節液體進出反應池的流量，使處理效果滿足要求；
[0031]7)水處理結束:停止向所述反應池中輸入待處理液，逐漸降低電壓至10-20V后，再依次關閉電源、攪拌系統及冷卻水循環系統。
[0032]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種。
[0033]所述陽極的材質為含鈦的閥金屬及其合金。
[0034]所述閥金屬為鈦、鎂或鋁。
[0035]所述陽極的形狀為板狀或針狀。
[0036]所述陽極位于待處理液中的電極表面積為5mm2-ldm2。
[0037]所述陽極與所述陰極之間的電極間距為2_50mm。
[0038]所述電源為電壓為SOV-1kV的直流電源或電壓峰值為SOV-1kV的單極脈沖電源。
[0039]本發明具有以下優點:
[0040]陽極置于陰極下，陽極電解產生的O2垂直于陽極方向向上逃逸，對等離子體及活性物質的傳播起到促進作用，在同樣浸沒深度下，陽極在下放置模式比其他放置模式(或陰陽兩級垂直放置、或陰極在下的水平放置，或斜放)處理效果更理想。又由于陽極在下，承受的液體壓力較其他放置模式大，增加了氣泡在陽極的停留，有利于液相放電。且深度增大，則在氣泡逸出液體的傳質路徑更長，可以與液體更為充分的接觸并反應，有利于處理效果的提尚。
[0041 ]基于上述理由本發明可在環境工程水處理技術等領域廣泛推廣。
【附圖說明】
[0042]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0043]圖1是本發明的【具體實施方式】中水處理裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0044]一種改變電極位置進行微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟:
[0045]S1、在待處理液中加入添加劑；
[0046]S2、打開冷卻水循環系統及攪拌系統；
[0047]S3、將陽極和陰極水平放入到反應池中，所述陽極位于所述陰極的下方，所述陽極盡可能位于所述反應池的最深處，且不與所述反應池接觸；
[0048]S4、將含有添加劑的待處理液加入到所述反應池中；
[0049]S5、接通所述陽極和所述陰極之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數下穩定放電；
[0050]S6、分析水處理效果；
[0051 ] S7、水處理結束，
[0052]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種。
[0053]所述陽極的材質為含鈦的閥金屬及其合金。
[0054]所述閥金屬為鈦、鎂或鋁。
[0055]所述陽極的形狀為板狀或針狀。
[0056]所述陽極位于待處理液中的電極表面積為5mm2-ldm2。
[0057]所述陽極與所述陰極之間的電極間距為2_50mm。
[0058]所述電源為電壓為SOV-1kV的直流電源或電壓峰值為SOV-1kV的單極脈沖電源。
[0059]實施例1
[0060]如圖1所示，一種采用陽極放置陰極下面來改進微等離子體弧放電催化水處理方法，具有如下步驟:
[0061 ] S1、在待處理液I中加入添加劑；
[0062]S2、打開冷卻水循環系統2及磁力攪拌系統3;
[0063]S3、將陽極4和陰極5水平放入到反應池6中，所述陽極4位于所述陰極5的下方，所述陽極4盡可能位于所述反應池6的最深處，且不與所述反應池6接觸，所述陽極4和所述陰極5的幾何中心在液面下深度為65mm;
[0064]S4、將含有添加劑的待處理液I加入到所述反應池6中；
[0065]S5、接通所述陽極4和所述陰極5之間的電源7，并逐漸升高電壓，使所述電源7在所述電源7的參數下穩定放電；
[0066]S6、分析水處理效果:定時取樣化驗待處理液I的水質變化，按預先的計算處理時間，并結合化驗結果，確定處理結束時間；
[0067]S7、水處理結束:逐漸降低電源7電壓至10-20V后，再依次關閉電源7、磁力攪拌系統3和冷卻水循環系統2，
[0068]所述陽極4的材質為鈦鋁合金，包括以下重量份的物質:鈦:70份，鋁:30份，以及不可避免的微量元素，所述陰極5的材質為不銹鋼，
[0069]所述電源7是電壓為500V的直流電源。
[0070]所述陽極4與所述陰極5之間的電極間距為10mm。
[0071 ]所述陽極4位于待處理液I中的電極表面積為8000mm2。
[0072]所述陽極4和所述陰極5的形狀為板狀。
[0073]本實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，是印染工業及紡織業中常用的染料，且含有苯環，用化學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1500mL。
[0074]處理待處理液I的過程中，通過紫外-可見分光光度計測量待處理液I的最大吸收波長處的吸光度變化，以反映艷紅B溶液的脫色效果。
[0075]實驗結果表明，所述陽極4在所述陰極5之下的放置模式比陽極4在上陰極5在下的放置模式，6min時處理效果提高5%。
[0076]實施例2
[0077]如圖1所示，一種采用陽極放置陰極下面來改進微等離子體弧放電催化水處理方法，其與實施例1相比的區別特征在于，所述陽極4和所述陰極5的幾何中心在液面下深度為125mm0
[0078]實驗結果表明:深度為125mm時相比深度為65mm時，6min時處理效果提高8%。
[0079]實施例3
[0080]如圖1所示，一種采用陽極放置陰極下面來改進微等離子體弧放電催化水處理方法，其與實施例1相比的區別特征在于，本實施例處理對象為羅丹明B模擬的印染廢水。所述羅丹明B屬氧雜蒽酸性染料，是印染工業及紡織業中常用的染料，且含有苯環，用化學和生物等方法處理該類廢水的效果均不理想。
[0081]實驗結果表明，所述陽極4在所述陰極5之下的放置模式比陽極4在上陰極5在下的放置模式，6min時處理效果提高7%。
[0082]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種改變電極位置進行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； 52、打開冷卻水循環系統及攪拌系統； 53、將陽極和陰極水平放入到反應池中，所述陽極位于所述陰極的下方，所述陽極盡可能位于所述反應池的最深處，且不與所述反應池接觸； 54、將含有添加劑的待處理液加入到所述反應池中； 55、接通所述陽極和所述陰極之間的電源，并逐漸升高電壓，使所述電源在所述電源的參數下穩定放電； 56、分析水處理效果； 57、水處理結束， 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種。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述陽極的材質為含鈦的閥金屬及其合金。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于:所述閥金屬為鈦、鎂或鋁。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述陽極的形狀為板狀或針狀。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述陽極位于待處理液中的電極表面積為5mm2-1 dm2 ο6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述陽極與所述陰極之間的電極間距為2-50mm ο7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述電源為電壓為SOV-1kV的直流電源或電壓峰值為80V-lkV的單極脈沖電源。
【文檔編號】C02F1/461GK105967279SQ201610346164
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】嚴志宇, 孫冰, 韓月, 門漫婷
【申請人】大連海事大學