專利名稱：液相等離子體聯合負載型TiO的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種處理廢水的方法，尤其是液相等離子體聯合負載型TiO2催化處理廢水的方法。
背景技術：
針對目前工業生產中所排放的大量工業廢水，其種類繁多，成分復雜，化學需氧量(COD)濃度高，可生化性差，有毒有害等特點，采用常規物化或生化處理技術已很難有效地控制與治理。因此，高級氧化技術成為當今處理難生物降解及有毒有害工業廢水的新技術和新方法。
高級氧化技術利用各種活性自由基攻擊工業廢水中的大分子有機物(或微生物)，破壞其分子結構(或細胞)，從而使有機廢水得以凈化。但是，由于高級氧化技術存在反應條件苛刻、選擇性差、成本高等缺點，致使其在進一步推廣上具有一定的局限性和適應范圍。CN1673103公開的脈沖液相等離子體電源裝置，利用液相電脈沖技術，采用高壓脈沖電源產生電壓上升時間短(＜100ns)，脈沖寬度窄(＜200ns)的強電壓，因而可以在不使電場內的離子加速的情況下，僅使電子加速，從而產生高能自由電子，形成冷等離子體，在水體中激發產生活性物質，降解去除廢水中的污染物。此激發過程中同時具有物理效應和化學效應，物理效應可形成紫外光和沖擊波，其強度取決于放電的能量；化學效應主要促使活性物質的形成，如OH·、O·、H2O2、O3等各種活性自由基，因而高壓脈沖放電處理廢水可利用放電形成的紫外光、沖擊波以及活性自由基，形成高能電子、紫外線、臭氧等多因素的協同降解作用，增強處理效果，是集光、電、化學氧化于一體的新型水處理技術。
但是，常規的液電等離子體體系中降解污染物時間較長，能耗較大，對電源和電極都有極大的損耗。同時，液電產生的光瞬間發射出去，沒有被水體充分吸收，以致光化學作用對污染物的降解沒有被充分利用，此體系中光化學能利用率極低。
發明內容
本發明的目的是提供一種能充分利用液電體系中產生的光能，提高污染物去除率，降低電源能耗的液相等離子體聯合負載型TiO2催化處理廢水的方法。
本發明的液相等離子體聯合負載型TiO2催化處理廢水的方法，是利用高壓脈沖液相放電產生的冷等離子體去除廢水中的污染物，在被處理的廢水中投加負載含有銳鈦礦晶型的二氧化鈦的活性炭，二氧化鈦的質量負載量為0.2-20.0％，負載二氧化鈦的活性炭在廢水中的濃度為0.1-2.0g/L。
本發明中，二氧化鈦的最佳質量負載量為1.7％。負載二氧化鈦的活性炭在廢水中的優選濃度為0.5g/L。
本發明方法簡單，操作簡便，利用固體氧化物二氧化鈦具有極好的光催化特性，能夠吸收小于320nm波長的紫外光，激發導帶的電子與價帶空穴的分離，利用空穴的強氧化作用產生OH·自由基，或直接氧化污染物。同時導帶的電子具有還原性。處理廢水時，在液電等離子體反應器上施加高壓脈沖電壓，產生液相冷等離子體，結合二氧化鈦的光催化性能，從而產生更多活性物質。同時，利用活性炭對污染物具有較強的吸附作用，聯合其表面的二氧化鈦的光催化作用，提高有機污染物的去除效益，節約電源能耗。在液相及液相氣相混合體系中均提高活性物質產率，更大程度上提高了處理效率，運行成本低，并可以重復利用負載二氧化鈦的活性炭。本發明可運用到單一的液相、氣相揮發污染物和氣液兩相混合液電環境下，提高了降解能力，從而大大提高了水體中的活性物質的產生效率，增強水處理效果。本發明可用于處理難生物降解及有毒有害工業廢水和病毒微生物去除凈化。
具體實施例方式
實例1用本發明方法處理含有對氯苯酚為污染物的廢水，廢水中污染物的初始濃度為100mg/L，初始pH6.5-7.0，電導率3.0-6.0。所用的高壓脈沖電源為4-37型高壓脈沖電源，運行參數電壓峰值(14.0KV)，脈沖前沿(100ns左右)，脈沖頻率(150Hz)。液下針狀電極和板式電極間距為2mm，曝氧氣量100L/h。處理時間為42min。在此條件下，投加負載含有銳鈦礦晶型的二氧化鈦的活性炭(AC/TiO2)，其在廢水中的濃度為0.2g/L。負載TiO2的活性碳顆粒的直徑為55-110μm，二氧化鈦的質量負載量為1.7％。
表1給出了實例1投加負載二氧化鈦的活性炭、沒有投加負載二氧化鈦的活性炭和僅投加活性炭的液電體系對廢水處理效果和能效的比較。
表1
由表1可見，投加負載TiO2的AC的體系中的反應數率常數(擬一級動力學方程)比沒有投加負載二氧化鈦的活性炭和沒有投加活性炭的體系均提高了107.1％。投加負載TiO2的AC的體系中的去除能效(即去除初始濃度的50％時的能量消耗(g/KW·h))比沒有投加負載二氧化鈦的活性炭和沒有投加活性炭的體系均提高了107.1％，并且投加負載TiO2的AC的體系中的反應數率常數和去除能效比投加AC的體系均提高了73.7％。
權利要求
1.液相等離子體聯合負載型TiO2催化處理廢水的方法，利用高壓脈沖液相放電產生的冷等離子體去除廢水中的污染物，其特征是在被處理的廢水中投加負載含有銳鈦礦晶型的二氧化鈦的活性炭，二氧化鈦的質量負載量為0.2-20.0％，負載二氧化鈦的活性炭在廢水中的濃度為0.1-2.0g/L。
2.根據權利要求1所述的液相等離子體聯合負載型TiO2催化處理廢水的方法，其特征是二氧化鈦的質量負載量為1.7％。
3.根據權利要求1所述的液相等離子體聯合負載型TiO2催化處理廢水的方法，其特征是負載二氧化鈦的活性炭在廢水中的濃度為0.5g/L。
全文摘要
本發明公開的液相等離子體聯合負載型TiO
文檔編號B01J32/00GK1872716SQ20061005200
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月16日 優先權日2006年6月16日
發明者雷樂成, 周明華, 郝小龍 申請人:浙江大學