申请日2015.03.20
公开(公告)日2015.06.17
IPC分类号C02F1/46
摘要
本发明公开了一种采用交流电源进行微等离子体弧放电催化水处理方法：在待处理液中加入浓度为0.5-50g/L的添加剂;打开通风系统及磁力搅拌系统;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之间的交流电源，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。本发明采用交流电源下的微弧放电催化水处理技术，则可让两极交替发生液相微弧放电，增加水处理区域。另外，正负电压的交替对放电电极产生适当的停歇和钝化也能缓解电极腐蚀，形成更利于放电-催化的膜层结构，且交流电源相比单极性脉冲电源更简易、易获得，并且能耗更低。
摘要附图
权利要求书
1.一种采用交流电源进行微等离子体弧放电催化水处理方法，具有如下步 骤：
1)在待处理液中加入添加剂;
2)打开通风系统及磁力搅拌系统;
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;
7)水处理结束，
其特征在于：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，
所述电极Ⅰ的材质与所述电极Ⅱ的材质中至少有一种含有钛元素，所述电 源是电压峰值为80V-1kV、交换频率为10-3-105Hz的交流电源。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电极Ⅰ的材质采用工业 纯钛，钛铝合金或其它钛合金中的一种，所述电极Ⅱ的材质采用工业纯钛，钛 铝合金、其它钛合金或工业纯铝中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ之 间的电极间距为2-50mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电极Ⅰ位于待处理液中 的电极表面积为5mm2-1dm2;所述电极Ⅱ位于待处理液中的电极表面积为 5mm2-1dm2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电极Ⅰ为针状电极或板 状电极;所述电极Ⅱ为针状电极或板状电极。
说明书
一种采用交流电源进行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，涉及液相等离子体放电催化水处理 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。
微弧放电，以钛为阳极的“等离子体---催化”模式，即结合电极原位生成 的二氧化钛，形成一个自然集成的放电催化协同系统。此方法将等离子体与催 化剂结合起来，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。
严志宇等公开了一种微等离子体弧放电催化水处理方法，将二氧化钛催化 剂原位生成于放电的电极上，实现了单极脉冲电源下液相放电与催化更好的协 同作用，可用于废水中有机污染物的降解。任伟正等采用了550V直流电源对艳 红B溶液进行了放电处理，最大脱色率可达93%。上述研究中多采用直流或直 流脉冲电源进行微弧放电，液相等离子体-催化协同作用只发生在阳极及其附近 区域，反应中产生大量的高能基团，如OH自由基也聚集在阳极区域，而阴极 则只发生还原反应。因此这种水处理技术反应区域小，效率较低，且阳极腐蚀 较快。
发明内容
根据上述提出的现有技术的反应区域小，效率较低，且阳极腐蚀较快等技 术问题，而提供一种采用交流电源进行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：
一种采用交流电源进行微等离子体弧放电催化水处理方法，具有如下步骤：
1)在待处理液中加入添加剂;
2)打开通风系统及磁力搅拌系统;
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;
7)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;
2)打开通风系统及磁力搅拌系统;
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：逐渐降低电源电压至10-20V后，再依次关闭电源、磁力 搅拌系统和通风系统，
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：在待处理液体输入管道里加入添加剂;
2)打开通风系统及磁力搅拌系统;
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、磁力搅拌系统及通风系统，
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。
所述电极Ⅰ的材质与所述电极Ⅱ的材质中至少有一种含有钛元素。
所述电源是电压峰值为80V-1kV、交换频率为10-3-105Hz的交流电源，将交 流电源施加在所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ上，可使所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ都放 电，增加了放电区域、减缓腐蚀。
所述电极Ⅰ的材质采用工业纯钛，钛铝合金或其它钛合金中的一种，所述 电极Ⅱ的材质采用工业纯钛，钛铝合金、其它钛合金或工业纯铝中的一种，通 过所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ对反应体系施加电压，使含钛元素的电极表面能够 原位生成负载型催化剂进行放电催化，
所述工业纯钛的牌号为TA1，TA2或TA3中的一种;
所述钛铝合金是铝含量为2.0%～80%，余量为钛和其他不可避免的微量元素 的钛铝合金，作为优选，所述钛铝合金的牌号为TA4、TA5、TA6、TA7或TA8中的一种;
所述其他钛合金为钛含量大于80%以上的钛合金，作为优选，所述其他钛 合金的牌号为TB1、TB2、TC1、TC2、TC3、TC4、TC5、TC6、TC7、TC8、TC9或TC10中的一种;上述牌号参考国标(GB 3620.1-2007)，
所述工业纯铝的牌号为L1、L2、L3、L4、L5、L6或L7中的一种，上述牌号 参考国标(GB/T 16474-2011)。
所述电极Ⅰ和所述电极Ⅱ之间的电极间距为2-50mm。
所述电极Ⅰ位于待处理液中的电极表面积为5mm2-1dm2;所述电极Ⅱ位于 待处理液中的电极表面积为5mm2-1dm2。
所述电极Ⅰ为针状电极或板状电极;所述电极Ⅱ为针状电极或板状电极。
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：
本发明采用交流电源下的微弧放电催化水处理技术，则可让两极交替发生 液相微弧放电，使得两电极区域都能产生液相等离子体-催化作用，相比于直流 电源单极放电，本发明可增加水处理区域。另外，正负电压的交替对放电电极 产生适当的停歇和钝化也能缓解电极腐蚀，形成更利于放电-催化的膜层结构， 且交流电源相比单极性脉冲电源更简易、易获得，并且能耗更低。
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。