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不对称电极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。所述电极Ⅰ的材质含有钛金属，所述电极Ⅱ的材质采用工业纯铝金属。本发明采用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，采用不对称的电极组合模式在不降低水处理效果的前提下，具有环境友好性并且降低了成本。
摘要附图
权利要求书
1.一种采用不对称电极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的材质不同，所述电极Ⅰ的材质采用工业 纯钛，或钛铝合金或其它钛合金，所述电极Ⅱ的材质采用工业纯铝，
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和所述电极Ⅱ之 间的电极间距为2-50mm。
3.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。
4.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
一种采用不对称电极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。
现有技术存在液相放电普遍都存在的问题：①放电条件苛刻，“电源-电极材 料-电解液”需要匹配才能发生放电;②能量效率低。因此和其他液相放电技术 一样，微弧放电用于水处理时也需要不断完善，如：①电源方面：材料改性中 一般用直流电源和单极脉冲电源进行微弧放电，但是这些电源不是能耗大就是 电源复杂、庞大、昂贵，需要找到适合的、简单电源及与其匹配的放电条件; ②电解液方面(即本专利中的添加剂)：由于只有钛、铝、镁及其合金才能发生 微弧放电，而只有含钛电极才能发生“微弧放电-电极催化”。但适合钛放电的电 解液种类很少，而适于水处理的环保的电解液则更少，因此需要找到含钛电极 放电的更宽广的条件;③放电区域小，需要扩大放电区域、电极放大，这就涉 及到电源、电解液、电极匹配的重新调整;④放电设备要经济，包括材料费降 低且加工相对容易的低成本电极和上述简单电源。
发明内容
根据上述提出的现有技术放电条件苛刻、能量效率低等技术问题，针对采 用交流电源这一改进，并在各条件匹配的前提下，本专利提供采用不对称电极 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：
一种采用不对称电极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的材质不同，所述电极Ⅰ的材质采用工业 纯钛，或钛铝合金或其它钛合金，所述电极Ⅱ的材质采用工业纯铝，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，由于所述电极Ⅰ的材质含有钛金属，在含钛 的电极发生微弧放电时，电极表面原位生成负载型二氧化钛催化剂，在电极上 实现了液相放电催化反应。
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，由于所述电极Ⅰ的材质 含有钛金属，所述电极Ⅱ的材质为廉价的、易加工的工业纯铝金属。在含钛的 电极发生微弧放电时，电极表面原位生成负载型二氧化钛催化剂，在电极上实 现了液相放电催化反应，在匹配的交流电源和添加剂下，这种不对称的电极组 合模式在不降低水处理效果的前提下，具有环境友好性并且降低了成本。
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。