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1、等离子体技术在印染废水处理中的应用江四化工2011年第3期等离子体技术在印染废水处理屮的应用曹志荣杨长河丁垄张彬峰曾瑶(南昌大学建筑工程学院,南昌330031)摘要:在总结国内外文献的基础上,对等离子体技术及其在废水处理中的应用进行了介绍和综述.主要介绍了高压脉冲放电法,辉光放电法,滑动弧放电法及介质阻挡放电法的基本特性以及该技术处理废水的研究和应用进展,并探讨了该技术现存的主要问题,指岀了今后发展的前景.关键词:等离子体技术高压脉冲放电法辉光放电法滑动弧放电法介质阻挡放电法印染废水前言印染废水主要指印染厂退浆,煮练,漂白,丝光,染色
2、,印花,整理等加工工序中产生的混合废水.该类废水的特点是水量变化大,色度深,PH值变化大,有机污染物含量高,水质复杂多变.近年來,随着化学纤织物的发展及仿真丝的兴起,使得印染废水中包含大量化工助剂及人造丝皂化物等牛物难降解有机物,降低了废水的可生化性,增加了处理难度.针对印染废水这种特点,传统的处理工艺已难以适应该类废水处理.我国是纺织印染行业大国,据资料统计:我国每年约有70亿吨印染废水排放J.这些废水如果不经处理或处理未达标排放的话,不仅育•接危害人们的身体健康,而且严重破坏水体,土壤及生态,将造成不可想象的后果.从20世纪中期起
3、,环保工作者进行了大量的研究,形成了一些典型的处理方法,主要包括膜分离法,生物强化法,活性炭吸附法及高级氧化法等J.在这些处理技术中,高级氧化技术一自由基反应成为研究热点•其作用机理是通过产牛?0H自由基,诱发一系列a由基链反应,攻击废水中各种污染物,最终将污染物降解为二氧化碳和水•等离子体高级氧化技术在放电时产生大量的?OH自由基,具备大规模链式反应能力,并且有适用性广,有机物去除率高和无二次污染等特点.1等离子体概述等离子体是除气态,液态及固态之外的第四种物质存在形式,是由激发态原子,正负离子,电子,自由基及中性粒子组成的导电流体
4、,呈电中性•一般等离子体可分为平衡等离子体和非平衡等离子体两大类•当Te(电子温度)二Ti(离子温度)时,称为平衡等离子体,这类等离子体不仅电子温度高,重粒子温度也高,因此也可称为热等离子体.当Te(电子温度)Ti(离子温度)时,称为非平衡等离子体,其电子温度高达1OK以上,而离子和原子之类的重粒子温度却可低到300-500K,因此按其重粒子温度也可称为低温等离子体]•由于低温等离子体较热等离子体更易在常温常压下产生,因而具有比较广泛的工业应用前景•如目前研究比较热门的几种低温等离子体处理技术:高压脉冲放电法(Hi曲一volmgepu
5、lsedischarge),辉光放电法(glowdischarge),滑动弧放电法(glidingarcdis?charge)及介质阻挡放电法(Dielectricbarrierdis一charge)o2高压脉冲放电法高压脉冲放电等离子体废水处理技术主要是指放电过程中产生的高氧化活性物质(如?OH自由基及OHO等)的氧化作用,紫外光辐射,高能电子的轰击作用等,达到将有机污染物质降解的目的.放电反应器是高压脉冲放电方法中的核心部分,它的结构好坏直接决定了该方法对水处理的效果•理想的放电反应器不仅要易于发生放电反应产生低温等离子体,而且能
6、使其和水充分接触,达到充分去除水屮污染物的目的.目前常用的放电反应器形式主要有如下两种.⑴针一板式放电反应器这种结构的反应器由两块相互平行的相距一定距离的极板构成•上板布有细针状高压屯极,下面板(待处理液面)接地.施加脉冲高压时,两电极之间的气体因放电作用而导通•利用放电作用产牛的强氧化自由基,紫外光,高能电子的轰击作用,使废水得到处理.这种放电反应器因为两电极间的电场不均匀而易于发生放电,缺点是待处理废水的厚度有一定的限制,太厚容易使下层废水得不到处理,影响处理效果.(2)点一板式放电反应器目前的研究中,这种形式的反应器应用得比较广
7、泛•该类反应器结构灵活,可做成方形,圆形等各种型式•反应器内也可以通人空气,氧气或者其他的气体.由于这种结构的反应器高压电极直接放在水中,随着2011年9月等离子体技术在卬染废水处理中的应用47放电的发生,产生的活性自由基,紫外光线等可直接与废液接触,利于对废水的处理•往反应器中通入气体,方面不仅有利于放电的发生,而且可以促使产生更多的强氧化性自由基,如?OH自由基等,另一方面曝气可以使水发生机械搅拌作用,使水充分与产生的活性自由基接触,利于传质作用的发生.Anto等【7采用单针一板式反应器系统处理芝加哥天蓝,罗丹明B和甲基橙三种染料
8、的模拟废水,得到了很好的脱色效果.Sidney首次采用单针一板式反应器降解水中的蔥酿染料,脱色率达到80%以上,当向反应器屮通入N2和0:时,发现有0,生成.张丽等J采用脉冲放电等离子体技术处理偶氮染料废水,实验结果表明