等离子体水处理技术ppt课件

1、等离子水处置技术2021.10.15等离子体简介等离子体氧化机理水处置等离子体类型研讨现状开展趋势主要内容 等离子体是物质第四态，是由大量的自在电子和离子组成、且在整体上表现为电中性的电离气体。固体 冰液体 水气体 水汽等离子体 电离气体00C1000C100000C什么是等离子体宇宙中90物质处于等离子体态星云极光太阳外表闪电美国宇航局提供的照片-南极上空的椭圆形极光人造等离子体 等离子体科学在能源、资料、信息、环保、国防、微电子、半导体、航空、航天、冶金、生物医学、造纸、化工、纺织、通讯等领域有广泛的运用。 日常生活中：日光灯、电弧、等离子体显示屏、臭氧发生器； 工业运用：等离子体刻蚀、镀

2、膜、外表改性、喷涂、烧结、冶炼、加热、有害物处置； 高技术运用：托卡马克、惯性约束聚变、氢弹、高功率微波器件、离子源、强流束、飞行器鞘套与尾迹。人造等离子体霓虹灯管 等离子电弧焊接 等离子体电弧熔炼 人造等离子体等离子体加强化学气相堆积制备的用于太阳能电池的非晶硅薄膜 核聚变安装中的等离子体 超大规模集成电路等离子体分类等离子体 高温等离子体 如：聚变、太阳中心电子温度大于10000 低温等离子体电子温度小于10000冷等离子体如：极光、日光灯热等离子体如：电弧、碘钨灯实验室常用的有热等离子体由电弧、电火花或火焰产生、冷等离子体由辉光放电产生和混合等离子体由电晕放电或臭氧发生器产生。等离子体氧

3、化机理高能电子作用臭氧氧化作用紫外光分解作用等离子体氧化机理 低温等离子体废水处置技术是一种兼具高能电子辐射、臭氧氧化、紫外光分解等三种作用于一体的废水处置技术。 三种方法协同作用时，处置效果优于各方法单独作用。等离子体化学反响过程 高能电子作用 首先是液下水分子发生电离与激发，在很短的时间内生成离子，激发分子与次级电子，再生成反响才干极强的物质：H20OH+eaq+H+ H2O2+H3O +H2 并发生以下反响，生成游离氧、臭氧和OH自在基： O22O2OH O2+M+OO3+Me+eH2O臭氧氧化作用 臭氧在水中时发生氧化反响，其氧化途径可由臭氧直接氧化某些有机物，也可由其分解产生的中间产

4、物OH自在基氧化有机物。 OH容易攻击高电子云密度的有机分子部位，加在有机分子碳双键上，脱去有机分子上的一个氢，构成R自在基，R自在基又被水中溶解氧进一步氧化成ROO自在基，ROO自在基再发生一系列的反响，使水中污染物氧化和分解，最终降解产物为二氧化碳和水。 RH R ROO CO2+H2OOHO2紫外光分解作用 紫外光作用原理是有毒有害物的分子吸收光子后进入激发态，激发态分子前往基态时吸收的能量使其分子键断裂，生成相应的游离基或离子。这些游离基或离子易与溶解氧或水分子反响生成新的物质而被除去。 紫外光和臭氧结合运用时，臭氧在紫外光的照射下与H2O反响生成了OH，无论是在氧化才干还是在氧化速度

5、上，都远远超越紫外光分解或臭氧单独运用所到达的效果。水处置等离子类型 电晕放电辉光放电介质阻挠放电滑动弧放电射频微波放电电晕放电 将电压加载在曲率半径很小的电极上，当针状电极上的电位升高到一定程度时，针尖附近的强电场就使其周围的空气产生电离，从而产生的部分放电甚至晕光的景象称为电晕放电。高压脉冲放电 高压脉冲放电是研讨最多的电晕放电方式。 由高电压脉冲电源产生的极强电流在水中以极短的时间(纳秒级)向放电通道输入，构成电子雪崩，宏大的脉冲电流使通道内构成高能密度，由此引起部分高温。 在放电过程中，电子与中性气体分子和原子进展非弹性碰撞，使这些中性分子的激发、分解和电离更为剧烈，产生高氧化活性物质

6、(OH 、H2O2等活性粒子)、紫外辐射、高能电子轰击等，到达去除有机物的目的。高压脉冲等离子体水处置设备国内等离子体水处置的反响安装图高压脉冲电源用于产生等离子体；反响器那么利用产生的活性物质以及伴随产生的热、光、波等效应来净化水质。辉光放电 利用外加电场作用，在特定的电化学反响器内，当两电极间的电压足够高时，那么产生明暗不一的区域，自在电子在电场作用下加速。 获得一定能量的电子与管内气体分子碰撞，使后者电离而产生次级电子，电子再被电场加速又碰撞其它分子，如此下去就产生连锁反响，最后到达维持放电正常进展。 优点：优点：对电源要求不高，普通的直流高对电源要求不高，普通的直流高压电源即可；压电源

7、即可；可在高电导率废水下运转；可在高电导率废水下运转；能量效率较高和没有电磁辐射。能量效率较高和没有电磁辐射。缺陷：缺陷：电极较贵；电极较贵；电源以及反响器构造的优化设计电源以及反响器构造的优化设计需求进一步研制。需求进一步研制。介质阻挠放电 有绝缘介质插入放电空间的一种气体放电。 介质阻挠放电中运用的绝缘层(阻挠介质)的典型资料主要包括玻璃、石英、陶瓷、薄搪瓷或聚合物。优点：优点：电极不易腐蚀电极不直接与放电气电极不易腐蚀电极不直接与放电气体发生接触；体发生接触；具有大规模工业运用的能够性具有具有大规模工业运用的能够性具有电子密度高和在常压下运转的特点；电子密度高和在常压下运转的特点；可在大

8、气压强下任务，而且可以防止可在大气压强下任务，而且可以防止在放电空间构成部分火花和弧光放电在放电空间构成部分火花和弧光放电放电表现为很均匀、漫散和稳定放电表现为很均匀、漫散和稳定)。 缺陷：缺陷：介质阻挠放电较适宜于降解低浓度的介质阻挠放电较适宜于降解低浓度的有机废水，但能耗较高；有机废水，但能耗较高；需求研讨有较顶峰值电压，尽量短的需求研讨有较顶峰值电压，尽量短的电压上升沿，以及更大的频率电源；电压上升沿，以及更大的频率电源；反响器的电极构造还需进一步优化。反响器的电极构造还需进一步优化。滑动弧放电 滑动弧放电产生一种周期性摆动的大气压下非平衡等离子体。与辉光和电晕放电相比，滑动弧放电可以提

9、供更高的能量，产生更多种类的活性粒子。石英绝缘罩主要起着封锁反响区和绝缘的作用。当接通两电极间电压，两电极间最窄处通入的气体被击穿，构成电弧，在从喷嘴喷出的高速气流推进下，电弧向下挪动，构成滑动电弧柱。这种反响器构造简单，本钱低廉，因此运用最广。滑动弧放电 滑动弧放电的主要特点是: 兼有热等离子体和非热等离子体的特性； 滑动弧放电安装和电源构造简单，价钱低廉，操作和维护费用比较低； 滑动弧放电过程中电能直接进入反响区域，产生一个充溢活性粒子的非平衡等离子体反响环境，超越80%的电能直接被化学反响吸收； 化学反响选择性好，进气不需求预处置。微波放电 微波放电是电磁控制管产生的微波传入放电室，当放

10、电室内的磁场强度使得电子的盘旋频率和输入的微波频率相等时，微波使电子运动加速，促发等离子体。微波放电的电离度高，气体具有更高的活化程度，因此能在更低温度下获得和维持具有更高能量的等离子体，更适宜对温度敏感资料如有机薄膜的处置，但设备造价较高。国内外如今已有许多利用微波放电的例子，如大连化学物理研讨所曾用微波放电来脱除一氧化氮。高压脉冲放电等离子体滑动弧放电等离子体介质阻挠放电等离子体微波放电等离子体高压脉冲放电等离子体等离子体类型废水类型高压脉冲等离子体染料废水、渣滓渗滤液、焦化废水含氰化物、荧光增白剂废水、特定环境中饮用水； TNT2，4，6-三硝基甲苯、苯酚、苯胺、硝基苯等水溶液。滑动弧等

11、离子体印染废水、纺织废水、塑料和橡胶废水、啤酒废水、皂化废液；甲基紫、苯酚和纺织品染料水溶液辉光放电等离子体苯、酚类水溶液苯酚、硝基甲苯、1-萘胺、2，4-二氯苯酚、苯、硝基苯、4-氯苯酚、苯酚、 甲苯酚、邻苯二胺；染料模拟废水茜素红、亮绿、甲基紫介质阻挠放电等离子体苯、酚类水溶液苯酚、氯苯酚、苯、甲苯、二甲苯；染料模拟废水靛蓝二磺酸钠、茜素红、酸性橙-7射频和微波等离子体亚甲基蓝水溶液研讨现状高压脉冲放电等离子体用等离子体技术处置废水的实验研讨 重庆大学 杨胜凡 2007高压脉冲放电等离子体水处置安装实验研讨 高压脉冲等离子安装参数：高压脉冲等离子安装参数： 电压值电压值U =70kV，辅助

12、间隙，辅助间隙d =50mm，放电主，放电主间隙间隙D =40mm，放电频率，放电频率f=1.5，反响器中安装，反响器中安装5对电极。对电极。 实验对象：实验对象： 焦化废水和渣滓渗滤液焦化废水和渣滓渗滤液 实验步骤：实验步骤： 将废水装入反响器中，经空心正电极送入紧缩将废水装入反响器中，经空心正电极送入紧缩空气进展放电，总的继续时间为空气进展放电，总的继续时间为30分钟，当放电分钟，当放电进展到进展到20分钟时进展一次采样，然后放电终了时分钟时进展一次采样，然后放电终了时再次进展采样，最后将处置后水样的各种目的与再次进展采样，最后将处置后水样的各种目的与原水的目的进展对比从而得出一些结论。原

13、水的目的进展对比从而得出一些结论。实验结论分析阐明：处置20分钟与处置30分钟水样的各项目的变化不大；处置20分钟后各项目的的去除率：COD降低了62.2%，BOD降低了65.2%，PH值根本坚持不变。焦化废水实验结论分析阐明：处置20分钟与处置30分钟水样的各项目的变化不大。处置20分钟后各项目的的去除率：COD降低了52.4%，BOD降低了55.3%，PH值根本坚持不变。渣滓渗滤液滑动弧等离子体 海宁某印染废水厂，废水中含有活性染料、酸性染料及直接染料，以及浆料、助剂及无机盐类。废水在室温下放置半月，水质到达稳定滑动弧放电等离子体-国内生化法降解有机废水的研讨滑动弧等离子终身化法结合的结合

14、降解的工艺流程图实验结论未经滑动弧处置的实践印染废水生化降解效果经滑动弧处置5min的实践印染废水生化降解效果经滑动弧处置10min的实践印染废水生化降解效果滑动弧等离子体-生化法工艺优势及缺乏 优势：优势： 工艺投资本钱和电极改换本钱较低；工艺投资本钱和电极改换本钱较低； 占地面积小；占地面积小； 工艺简单易于控制、高效、快速；工艺简单易于控制、高效、快速； 降低废水的生物毒性，同时提高废水的可生化降解性。降低废水的生物毒性，同时提高废水的可生化降解性。 存在的问题：存在的问题： 等离子体工艺耗电量大、处置本钱高，呵斥整个结合工艺等离子体工艺耗电量大、处置本钱高，呵斥整个结合工艺的运转本钱较

15、高。的运转本钱较高。等离子高级氧化(AOPs)污水预处置机 生活污水：生活污水： 市政、大型酒店宾馆、市政、大型酒店宾馆、 休闲旅游度假村的生活污休闲旅游度假村的生活污水处置及中水回用。水处置及中水回用。 高浓度难生物降解工业废水：高浓度难生物降解工业废水： 如印染污水、电镀污水、造纸废水、化工污水、如印染污水、电镀污水、造纸废水、化工污水、冶金厂污水、石化污水、酒精制糖污水、淀粉厂污水、冶金厂污水、石化污水、酒精制糖污水、淀粉厂污水、填埋场渣滓渗滤液等。填埋场渣滓渗滤液等。 医院污水消毒深度处置：医院污水消毒深度处置： 替代二级生化处置，替代二氧化氯、臭氧消毒。替代二级生化处置，替代二氧化氯

16、、臭氧消毒。 河湖池塘景观水净化：河湖池塘景观水净化： 河流、湖泊、池塘富营养化水体除藻与提质治理。河流、湖泊、池塘富营养化水体除藻与提质治理。 循环水处置减量化排放循环水处置减量化排放 等离子处置高浓度工业污水效果图从图中可以看出：处置过的水样廓清透明，色度上已达标；水中的COD的去除率高达95%以上，BOD的去除率在90%左右，污水处置各项目的均已合格。 工业污水处置流程图以处置1000吨高浓度有机废水为例，对比分析两种工艺处置工艺传统工艺等离子组合工艺工艺流程 调配池厌氧池沉池氧化池系统二沉池溶气气浮氧化塘或灌溉隔栅超等AOP技术厌氧反响池好氧反响池超等AOP技术外排或灌溉原液COD(mg/l) 80,000 120,000 80,000 120,000 出水COD(mg/l) 500 3,000 300 1,000 日处置水量(t/d) 10001000占地面积(m2/d) 25,000以上 1,500 2,000 单位废水运转