气液放电反应器的优化设计及其性能评价

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1、非平衡等离子体水处理反应器的优化设计及性能评价张延宗郑经堂曲险峰陈红刚中国石油大学（华东）重质油加工国家重点实验室山东东营257061摘要：为进一步改善非平衡等离子体水处理反应器的性能，提高有机污染物的降解效率，在单因素实验的基础上，对反应器的整体结构进行了优化设计，并对优化后反应器的性能进行了定性评价。正交实验结果表明：影响降解效率的主次因素为气高、液高、气体流量；针高度为4mm、电极间距为17mm、气体流量为96ml/min时甲基橙的降解效果最佳。用40目不锈钢网作地电极、采用正脉冲放电能提高放电效率；预处理溶液中放置不锈钢阻挡网有助于提高臭氧的利用率。

2、降解率随溶液初始的增加而降低，重复实验表明实验误差小于3.5%。关键词：反应器,优化设计,性能评价中国分类号：X701文献标识码：A文章编号：Optimizationdesignandperformanceevaluationofthenon-thermalplasmasreactorforwastewatertreatmentZHANGyan-zong,CHENhong-gang,ZHENGjingtang(StatekeyLaboratoryofHeavyOilProcessing,ChinaUniversityofPetroleum,DongYing2

3、57061)Abstract:Inordertoimproveperformanceofthenon-thermalplasmasreactorandenhancedegradationrateoforganiccontaminants,themonolithicconstructionofreactorwasoptimizedonthebasisofsinglefactorexperimentsandaqualitativeevaluation.Theresultsoftheorthogonalexperimentshowthatprimaryandsec

4、ondaryfactorsinfluencingdegradationratearethegaseousheight,theliquidheightandthegasflows.Thebestremovalresultsformethylorangeisobtainedwhentheneedlesheightis5mm,electrodegapis13mmandthegasflowis96ml/min.Dischargeefficiencycanbeimprovedwhenpositivepulsewasappliedtothehighvoltageelec

5、trodeandgroundelectrodewasmadeofstainlesssteelnetwith40mesh.Theutilizationfactorofozonecanbeincreasedwhilethecounterchecknetsofstainlesssteelwereplacedinthepretreatmentaqueoussolution.Thedegradingrateisreducedwiththeaugmentationofinitialsolutionconcentration.Therepeatedtestindicate

6、sthatexperimenterrorislessthan3.5%.Keywords:Reactor;Optimizationdesign;performanceevaluation引言液相高压脉冲放电，高压针电极和地电极都置于液相，通过没入水中的中空针电极鼓入氧气（空气），利用放电过程中产生的·OH、H202、O·、H02·、O3等活性物质与有机污染物反应[1]，但这种情况与相同电极结构不通氧气相比产生过氧化氢的数量被抑制[2]。气相高压脉冲放电，通常高压电极悬浮于气相，地电极放置在容器下部或浸在液相[3-5]，在富氧干燥气氛中，氧气和高能自由电子反应直

7、接产生臭氧，产生的臭氧持续不断的溶解在水中，与水中的有机污染物直接反应。为了利用液相放电产生的化学活性粒子和气相放电产生的臭氧，高压电极放置在液相，地极悬于气相，提高了有机污染物的降解效率[6-9]。但这种反应器只利用了水中的溶解臭氧，大部分气态臭氧作为废气排入大气。为了提高放电过程中产生的活性粒子的产率，有效利用能量，本课题组设计了一种新型非平衡等离子体水处理反应器，以甲基橙为模拟污染物，对影响降解效果的各种参数进行了考察，并进行了单因素优化，实验结果显示了较高的降解效率。本研究是在已有实验的基础上，对非平衡等离子体水处理反应器的结构进一步优化，对其性能进

8、行定性评价，探索最佳实验条件，为后续的放大实验提供有