申请日2015.12.30
公开(公告)日2016.04.13
IPC分类号C02F1/30; C02F1/32; C02F1/72; C02F101/38
摘要
本发明涉及一种低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水的工艺方法。该工艺采用DBD产生低温等离子体，反应器采用有机玻璃制作而成，顶部开两孔，放冷凝管和紫外灯，上下端设进、出水口，底部有曝气装置。中间为紫外灯和作放电正极的负载纳米TiO2金属铝网，外壁包裹作负极的金属铝网。正、负极依次与等离子体电源、调压器和交流电源相连。用调压器调节放电电压，正、负极间，有机玻璃和废水作放电介质，形成介质阻挡放电，产生高能活性的等离子体，紫外光催化反应也会协同等离子体净化废水。装置各参数都可调。本发明提供一种高效、无毒、无污染、低成本、易实现的聚丙烯酰胺废水净化方法。
摘要附图
权利要求书
1.一种低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)反应器安装就位，通过进水阀向反应器中加入聚丙烯酰胺废水;
(2)冷凝装置接通回流冷凝水;
(3)打开催化装置中的紫外灯(紫外灯强度为2600μw/cm2，波长为253.7nm)，正极铝网提前负载纳米TiO2;
(4)运行曝气装置;
(5)调整放电装置参数;
(6)从出水阀取水分析水样。
2.一种低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水实验装置由：反应器、放电装置、催化装置、曝气装置和冷凝装置五大部分组成，其中反应器由有机玻璃壳体(9)、铝网(4)、壳体上部进水阀(2)、下部出水阀(10)以及底部气体分布器(8)组成;放电装置由低温等离子体电源(11)、调压器(12)和交流电源(13)组成;催化装置由紫外灯(14)和负载纳米TiO2铝网(3)组成;曝气装置由气体流量控制阀(5)、气体流量计(6)和空气压缩机(7)组成;冷凝装置由回流冷凝管(1)组成。
3.根据权利要求1所述的低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水的工艺方法，其特征在于：所述聚丙烯酰胺废水初始指标COD为5000-6000mg/L。
4.根据权利要求1所述的低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水的工艺方法，其特征在于：紫外灯(紫外灯强度为2600μw/cm2，波长为253.7nm);正极铝网负载纳米TiO2量为2-4%(ml/ml)。
5.根据权利要求1所述的低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水的工艺方法，其特征在于：曝气装置中曝入空气流量为1-2L/min。
6.根据权利要求1所述的低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水的工艺方法，其特征在于：放电时间2-4h，放电电压10-40kV，放电频率50-400Hz。
说明书
一种低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水的工艺方法
技术领域
本发明属于高浓度有机废水治理领域，涉及一种低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水的工艺方法。
背景技术
近年来，我国石油行业迅猛发展，为了提高采收率，油田开发过程中普遍采用聚合物(聚丙烯酰胺)驱三次采油技术，并取得良好的效果，但随之而来的是大量聚合物驱采油废水的产生。聚合物驱采油废水中聚丙烯酰胺(PAM)含量一般为100-600mg/L，这是一类比较特殊的废水，尽管聚丙烯酰胺含量很少，但该污水具有黏度大、乳化程度高、难于油水分离的特点，因此PAM降解成为近年来油田污水处理的一个热点问题。众所周知，PAM本身无毒，其单体丙烯酰胺(AAM)却能损伤人和动物周围神经系统，所以PAM降解路径和降解产物也成为环保人士关心的问题。
常规水处理方法对废水中聚丙烯酰胺无明显去除效果，且工艺流程长，处理成本高，需要投加大量化学药剂，极易产生二次污染。
发明内容
为了克服常规处理方法处理效率低、处理成本高、易产生二次污染的问题，本发明提供了一种效率高、无毒性、无污染、低成本、易实现的低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水的工艺方法。
具体设计方案如下：
一种低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水实验装置由：反应器、放电装置、催化装置、曝气装置和冷凝装置五大部分组成，其中反应器由有机玻璃壳体(9)、铝网(4)、壳体上部进水阀(2)、下部出水阀(10)以及底部气体分布器(8)组成;放电装置由低温等离子体电源(11)、调压器(12)和交流电源(13)组成;催化装置由紫外灯(14)和负载纳米TiO2铝网(3)组成; 曝气装置由气体流量控制阀(5)、气体流量计(6)和空气压缩机(7)组成;冷凝装置由回流冷凝管(1)组成。
一种低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水工艺方法，其特征为包括以下步骤：
(1)反应器安装就位，通过进水阀向反应器中加入聚丙烯酰胺废水;
(2)冷凝装置接通回流冷凝水;
(3)打开催化装置中的紫外灯(紫外灯强度为2600μw/cm2，波长为253.7nm);
(4)运行曝气装置;
(5)调整放电装置参数;
(6)从出水阀取水分析水样。
以上所述聚丙烯酰胺废水初始指标COD为5000-6000mg/L。
以上所述紫外灯(紫外灯强度为2600μw/cm2，波长为253.7nm);正极铝网负载纳米TiO2量为2-4%(ml/ml)。
以上所述曝气装置中曝入空气流量为1-2L/min。
以上所述放电参数为放电时间2-4h，放电电压10-40kV，放电频率50-400Hz。
本发明的特征在于：一种低温等离子体协同紫外光催化净化聚丙烯酰胺废水装置工作时，介质阻挡放电(产生高能活性粒子降解聚丙烯酰胺)、紫外光催化(协同介质阻挡放电进一步降解聚丙烯酰胺)、底部曝气(曝入空气不仅为介质阻挡放电、紫外光催化反应提供氧气，同时还起到搅拌作用)、上部回流(防止反应体系温度升高时聚丙烯酰胺废水的挥发)同时运作，聚丙烯酰胺废水净化效率高。
本发明的反应机理：低温等离子体氧化技术产生的高能活性粒子与紫外光催化氧化技术协同作用，降解大分子聚丙烯酰胺，达到净化目的。
本发明与现有技术相比优点在于：
(1)具有高能活性的低温等离子体具有极强的氧化性，几乎可以将所有的有机物氧化直至矿化，不需投加化学药剂，无二次污染。
(2)低温等离子体与紫外光催化协同作用，进一步增强废水净化效果，提高 废水净化效率。
(3)设备简单、运行稳定，只需掌握各种参数的调整方法就可以连续处理聚丙烯酰胺废水。
(4)应用范围可进一步扩大，不仅仅可以用于聚丙烯酰胺废水的净化，推而广之，可以扩大到各种高浓度有机废水的净化。
若待处理废水污染物中含有其他有机物，该工艺方法可以一并处理。同时还能降低废水的色度和浊度。