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1、高压脉冲放电等离子体技术在水污染治理中的研究进展第30卷第l2期2010年12月工业水处理IndustrialWaterTreatmentV0l-30No.12Dec.,2010高压脉冲放电等离子体技术在水污染治理中的研究进展朱丽楠,王永军,刘慧,任芝军,刘桂芳,巢真(哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江哈尔滨150001)[摘要]高压脉冲放电等离子体技术在水污染治理中的研究经过20多年的时间取得了一定的成果.作者从该技术的反应原理,在水处理中的效能研究,生产应用的可行性分析和存在的问题与发展几个方面对其作了系统,全面的分析和总
2、结.[关键词]高压脉冲电场;等离子体;水污染治理[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1005—829X(2010)12—0021—04ResearchprogressinwaterpollutiontreatmentbyhighvoltagepulsedischargeplasmatechnologyZhuLinan,WangYongjun,LiuHui,RenZh~un,¨uGuifang,ChaoZhen(CollegeofAerospaceandCivilE嚼neering,HarbinE嚼neeringUniv
3、ersity,Harbin150001,China)Abstract:Theresearchonhighvoltagepulsedischargeplasmatechnologyusedfortreatingwaterpollutionhasob—tainedsomeachievementsaftertheeffortof20years.Severalaspects,suchasthereactionmechanism,watertreat-mentefficiency,feasibilityanalysisofapplicatio
4、ntoproduction,existingproblemsanddevelopmentdirectionshavebeenanalyzedandsummarizedsystematicallyandcompletely.Keywords:highvoltagepulsedischarge;plasma;waterpollutiontreatment等离子体具有化学反应性,是不同于固,液,气三种物质存在状态的第4种物质存在状态.一般认为等离子体是由电子,正负离子,激发态的原子,分子以及自由基等粒子组成[1].等离子体的分类方法很多,
5、按温度的不同可将等离子体划分为平衡态等离子体和非平衡态等离子体].非平衡态等离子体是指体系中电子的温度(高达万K以上)远高于体系中其他粒子温度的等离子体,但其整个体系的表观温度却很低,故又称之为低温等离子体.高压脉冲放电法能产生等离子体,自1987年J.S.Clements等0首次将这种方法应用于水处理后,引起了研究者们的普遍关注,并对其进行了深入,系统的研究.1反应原理利用高压脉冲电源在水中或空气中放电可得到低温等离子体,同时伴随有物理效应和化学效应[4].在两电极之间施加脉冲高压,可形成强电场,电极之间会产生高能电子(5～20e
6、v).这些高能电子携带放电电场的能量,高速同放电介质发生非弹性碰撞,将能量转化为基态分子的内能,产生激发,离解和电离等一系列复杂的物理化学反应,形成低温等离子体(?OH,?H,?0,O2,HO2?,H202,03等).另外还可产生等离子通道内的高温热解,等离子通道表面的紫外光解以及由于通道临近处产生的气泡而引起的液电空化效应和超临界水氧化等物理效应(43.由于高压脉冲电源的脉宽小,脉冲前沿上升时间短.其能量基本上不消耗在对产生自由基无用的质量较大的离子加速迁移上,而是只加速质量较小的电子,使其具有形成高活性自由基所需的能量.促进水中
7、有机物质的激发,裂解或电离,因此能量利用率高哺].在水中高压脉冲放电过程中起原始主导作用的是高能电子与介质微粒的撞击.目前最常用的是Joshi所建立的水中脉冲流道电晕放电反应模型.在脉冲电晕放电过程中,高能电子与水分子发生非弹性碰撞反应,水分子被激发,电离和离解.其反应见[基金项目]黑龙江省博士后基金项目(LBH—Z08218);中央高校基本科研业务费专项资金(HEUCFR1005,HEUCF100213)一2l一专论与综述工业水处理2010—12,30(12)式(1)～式(3)CSJ.H2O—,?OH+H?(1)2H2O—÷H20
8、2+H2(2)H2O—H3O+e(3)上述3个反应和放电过程直接相关.正是由于高压脉冲放电过程中产生的大量具有较高化学活性的等离子和由其所产生的一系列物理化学效应.最终使污染物得以降解去除.2高压脉冲放电等离子体技术在水处理中的效能研
