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1、快脉冲放电等离子体治理高浓度难降解有机污水新技术,主要内容,需求背景基本原理国内外研究现状应用前景分析我们的研究工作关键技术,一、需求背景,环境问题日益突出, 水污染导致环境恶化,水污染已影响国民经济可持续发展,淮河告急！太湖蓝藻泛滥！松花江大片水域有毒工业废水泄漏！珠江三角洲水系大面积污染！,水污染对地球生物造成极大破坏,难降解有机物对人类危害巨大,目前处理高浓度难降解有机废水的主要方法及存在的问题,目前的主要方法：化学氧化法、萃取法、吸附法、焚烧法、催化氧化法、生化法主要存在问题：工艺流程长、外加物(如外加碳源物、调节pH药剂等)量大且费用高。以焦化废水为例, 目前较为理想的处理焦化废水的
2、单位水量成本至少在(人民币) 108元/ m3以上,以羟基自由基OH为标志的 高级氧化技术（AOP）受到关注,现有的高级氧化技术,臭氧氧化法（O3）紫外/臭氧（UV+O3）光催化氧化法（UV+TiO2）Fenton 法 （Fe2+H2O2）高能辐射（射线，加速器）缺点：氧化剂消耗量大，运行费用高存在运输、腐蚀等问题,二、新型高级氧化法-快脉冲放电等离子体技术,理论基础,高压快脉冲放电能在脉冲放电瞬间形成导电区，并且产生强的低温等离子体，这种等离子体可以产生各种活性氧化剂（ *OH, *H, *O, O2, *HO, H2O2, O3等）。高压脉冲在水中的放电过程还可产生强电场，紫外光和臭氧的协
3、同作用。羟基自由基与有机物RH反应生成游离基R, R进一步氧化生成CO2和H2O, 大大降低COD。,水中放电羟基自由基产生机理,多种物理效应协同“高级氧化”作用，处理效率高，耗能低 ；集紫外光催化、臭氧、高能辐射技术于一体；可随时处理，不需要化学药剂，仅仅消耗一定的电能，不存在氧化剂生产和存储问题，工艺结构简单；快速、高效、无二次污染处理有机物范围广，具有“广谱性”；同时具有脱色、杀菌、灭毒效果；可对浓缩液降解处理；也可用于预处理，提高废水的可生化性。,特色及优势,光谱分析活性自由基产生,水中放电产生H2O2,三、国内外研究状况,2002年欧盟将其列为重点研究项目，并制定了名为“ytriD”
4、的研究计划美国、日本、德国积极开展研究,http:/www.phys.tue.nl/EPG/YTRID/,气、液两相反应器,不同形式等离子体反应器,针-板放电结构,高压纳秒脉冲放电,苯的降解率随处理时间的关系,芝加哥蓝溶液脱色率随脉冲电压、使用的能量关系,4氯苯降解率随电能的关系（90降解率每吨水为5度）,四、应用前景分析,可处理高浓度、难降解、有毒有害有机污水多环芳烃硝基化合物、氯苯类（多氯联苯）有机磷农药表面活性剂有机染料 适应于多种污染行业医药化工印染皮革石油农药军工废水（TNT）,成本分析,4氯苯降解率随电能的关系（90降解率每吨水为5度）,按95%降解率计算，每升4氯苯水溶液耗能30
5、kJ, 每吨耗能30MJ, （已知每度电电能3.6MJ）, 相当于每吨耗能9度电，人民币5.4元；按50%降解率计算，每升4氯苯水溶液耗能5kJ, 每吨耗能5MJ, 相当于每吨耗能1.4度电，人民币0.84元；,五、已开展的研究工作,快脉冲放电脉冲功率源快脉冲放电等离子体技术等离子体反应器设计多学科的合作研究,阵列式介质阻挡放电结构,已研制的实验装置,气液混合反应器优势,击穿场强与空气击穿场强相近，有利于等离子体放电；雾化后水体表面积增大，使氧化剂与污染物充分混合，提高降解效率;气液两相体中，可形成大面积等离子体，避免局部电弧发生，有利于能量充分利用。,实验过程,电源参数：V=25.0kV，I
6、=200A,W=200ns, f=50Hz消耗功率：单脉冲能量：E=0.75J平均消耗功率：P=37.5W,实验方法,实验药剂：罗丹明B，分子式C28H31ClN2O3，难降解有机染料，废水色度高，可生化性差,实验过程,放电模型及能效计算,单个脉冲总能量0.25J,有效放电能量0.14J;以f=250Hz计，则放电室平均注入功率63W，等离子消耗35W；能效有机物降解量/（平均功率x时间）,罗丹明B降解实验结果,罗丹明降解效果,实验条件： RhB初始浓度120mg/L,体积2.5L,脉冲电压峰值21kV, 脉冲频率50Hz,空气通入12L/min,土霉素降解效果,结构式： 实验条件-20kV/250Hz/2.0L/60min废水COD由7400mg/L下降到2900mg/L，去除率61%,毒死蜱降解效果,污水处理工艺流程图,六、 关键技术,高压纳秒脉冲功率源高效的等离子体放电反应器增大羟基自由基生成率，提高处理效果特定的污水处理效果试验配套污水处理工艺设计,谢谢！,还我青山绿水！,
