申请日2016.05.23
公开(公告)日2016.10.26
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明公开了一种添加表面活性剂改进微等离子体弧放电催化水处理方法，具有如下步骤：在待处理液中加入添加剂和表面活性剂;打开冷却水循环系统及搅拌系统;将电极Ⅰ和电极Ⅱ插入到反应池中;将含有添加剂和表面活性剂的待处理液加入到所述反应池中;接通所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ之间的电源，并逐渐升高电压，使所述电源在所述电源的参数下稳定放电;分析水处理效果;水处理结束。本发明采用添加表面活性剂进行微弧放电处理废水，加入的少量表面活性剂可使放电中产生的气泡和搅拌产生的气泡稳定性增强。由于气泡通过对等离子体化学反应和传质方面的影响而对放电起促进作用，所以随着表面活性剂的添加量增大，处理效果同样有所提高。
摘要附图
权利要求书
1.一种添加表面活性剂改进微等离子体弧放电催化水处理方法，其特征在于具有如下步骤：
S1、在待处理液中加入添加剂和表面活性剂;
S2、打开冷却水循环系统及搅拌系统;
S3、将电极Ⅰ和电极Ⅱ插入到反应池中;
S4、将含有添加剂和表面活性剂的待处理液加入到所述反应池中;
S5、接通所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ之间的电源，并逐渐升高电压，使所述电源在所述电源的参数下稳定放电;
S6、分析水处理效果;
S7、水处理结束，
当所述电源为单极电源时，所述电极I为工作电极;
当所述电源为双极电源时，所述电极I和电极II电极均为工作电极，
所述工作电极的材质为含钛的阀金属及其合金，
所述添加剂的浓度为0.5-50g/L，所述添加剂为硅酸钠、碳酸钠、铝酸钠或硫酸钠中的一种或数种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述表面活性剂的浓度为0.1-500ppm，所述表面活性剂为烷基糖苷、氧化铵、烯基乙二醇酯、甘油酯或烷基醇酰胺系列中的一种或数种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单极电源为电压为80V-1kV的直流电源或电压峰值为80V-1kV的单极脉冲电源。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述双极电源为电压峰值为80V-1kV、交换频率为10-3-105Hz的交流电源或双极脉冲电源。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述阀金属为钛、镁或铝。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述工作电极形状为板状或针状。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述工作电极位于待处理液中的电极表面积为5mm2-1dm2。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电极Ⅰ与所述电极Ⅱ之间的电极间距为2-50mm。
说明书
一种添加表面活性剂改进微等离子体弧放电催化水处理方法
技术领域
本发明属于环境工程水处理技术领域，涉及一种添加表面活性剂改进微等离子体弧放电催化水处理方法。
背景技术
在电场作用下，液相放电过程产生的等离子体中含有大量高能活性粒子，对许多分子有破坏作用。这些高能活性粒子与催化剂相结合，能有效提高放电处理效果，促进有机分子分解，因而成为污染处理技术研究和开发的热点。
以含钛的阀金属作为工作电极进行的微弧放电，可在电极上原位生成的二氧化钛，在放电产生的等离子体中发挥催化作用，强化羟基自由基的形成。也就是说，放电系统形成了一个自然集成的液相等离子体-催化协同系统。同时，工作电极上因电解产生的O2气体，提供易放电的气相空间，O2为OH自由基提供反应物。因此，相比在电解液中加催化剂和通含氧气体来增强放电，该系统能更充分发挥放电过程中产生高能粒子、高能环境的作用，呈现出反应的多样性、协同性及催化剂对OH自由基生成反应的良好选择性。
为了增强放电强度、提高水处理效果，一般液相放电中会考虑通含有氧气的气体，借助气相来增强放电，其中的氧气促进羟基自由基的形成。但这增加了设备的复杂性和水处理的成本。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种添加表面活性剂改进微等离子体弧放电催化水处理方法。
本发明采用的技术手段如下：
一种添加表面活性剂改进微等离子体弧放电催化水处理方法，具有如下步骤：
S1、在待处理液中加入添加剂和表面活性剂;
S2、打开冷却水循环系统及搅拌系统;
S3、将电极Ⅰ和电极Ⅱ插入到反应池中;
S4、将含有添加剂和表面活性剂的待处理液加入到所述反应池中;
S5、接通所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ之间的电源，并逐渐升高电压，使所述电源在所述电源的参数下稳定放电;
S6、分析水处理效果;
S7、水处理结束，
上述方法根据待处理液的状态不同可分为静态处理方法和动态处理方法，
所述静态处理方法具有如下步骤：
1)在待处理液中加入添加剂和表面活性剂;
2)打开冷却水循环系统及搅拌系统;
3)将电极Ⅰ和电极Ⅱ插入到反应池中;
4)将含有添加剂和表面活性剂的待处理液加入到所述反应池中;
5)接通所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ之间的电源，并逐渐升高电压，使所述电源在所述电源的参数下稳定放电;
6)分析水处理效果：定时取样化验待处理液的水质变化，按预先的计算处理时间，并结合化验结果，确定处理结束时间;
7)水处理结束：逐渐降低所述电源电压至10-20V后，再依次关闭电源、搅拌系统和冷却水循环系统，
所述动态处理方法具有如下步骤：
1)在待处理液中加入添加剂和表面活性剂，即在待处理液体输入管道里加入添加剂和表面活性剂;
2)打开冷却水循环系统及搅拌系统;
3)将电极Ⅰ和电极Ⅱ插入到反应池中;
4)将含有添加剂和表面活性剂的待处理液加入到所述反应池中;
5)接通所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ之间的电源，并逐渐升高电压，使所述电源在所述电源的参数下稳定放电;
6)分析水处理效果：分析从反应池流出的处理后的水质，根据化验结果，调节液体进出反应池的流量，使处理效果满足要求;
7)水处理结束：停止向所述反应池中输入待处理液，逐渐降低电压至10-20V后，再依次关闭电源、搅拌系统及冷却水循环系统。
当所述电源为单极电源时，所述电极I为工作电极;
当所述电源为双极电源时，所述电极I和电极II电极均为工作电极，
所述工作电极的材质为含钛的阀金属及其合金，
所述添加剂的浓度为0.5-50g/L，所述添加剂为硅酸钠、碳酸钠、铝酸钠或硫酸钠中的一种或数种。
通过所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ对反应体系施加电压，使所述工作电极表面能够原位生成负载型催化剂进行放电催化。
所述表面活性剂的浓度为0.1-500ppm，所述表面活性剂为烷基糖苷、氧化铵、烯基乙二醇酯、甘油酯或烷基醇酰胺系列中的一种或数种。表面活性剂含量低于相关废水排放标准中对COD的限制。
反应前待处理液就开始进行充分的搅拌，这不仅是为了增强物质传输，更是为了能产生含有空气的气泡，另外，反应时，工作电极也会产生含有氧气的气泡。表面活性剂具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫。因此表面活性剂可以使待处理液中的气泡在液体中较为稳定地存在。因添加了微量表面活性剂，仅靠强化搅拌作用，也可使处理效果有所提升。
所述单极电源为电压为80V-1kV的直流电源或电压峰值为80V-1kV的单极脉冲电源。
所述双极电源为电压峰值为80V-1kV、交换频率为10-3-105Hz的交流电源或双极脉冲电源。
所述阀金属为钛、镁或铝。
所述工作电极形状为板状或针状。
所述工作电极位于待处理液中的电极表面积为5mm2-1dm2。
所述电极Ⅰ与所述电极Ⅱ之间的电极间距为2-50mm。
上述各参数应根据处理系统结构、待处理液的水质，按照动力学反应速率常数分析、以及放电稳定性和实际处理效果，确定其最佳值。
本发明具有以下优点：
本发明采用添加表面活性剂进行微弧放电处理废水。表面活性剂是一种具有固定的亲水亲油基团、少量添加即可使溶液体系的界面状态发生明显改变的物质，具有良好的起泡性与稳泡性，加入的少量表面活性剂可使放电中产生的气泡和搅拌产生的气泡稳定性增强。由于气泡通过对等离子体化学反应和传质方面的影响而对放电起促进作用，所以随着表面活性剂的添加量增大，处理效果同样有所提高。
基于上述理由本发明可在环境工程水处理技术等领域广泛推广。