一种低温等离子体协同钼酸铋催化剂降解抗生素废水的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种采用低温等离子体协同钼酸铋催化剂处理抗生素废水的装置及方法，本装置包括筒状反应器、通气管、高压电极、交流高压电源、空气泵和搅拌器，通气管设于筒状反应器的内部并与筒状反应器同轴，该通气管内悬置有高压电极，通气管的下端口位于筒状反应器内的中下部，通气管的上部位于筒状反应器外，通气管的上部侧壁上设有进气口，该进气口通过管路与空气泵的出口相通；交流高压电源分别连接于高压电极和接地，搅拌器设于所述筒状反应器的下部。本装置设计简单，设备投资低，可充分利用放电过程中产生的热量提高降解反应温度，无二次污染等特点，可应用于抗生素废水及难生化降解有机废水领域的处理。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种采用低温等离子体协同钼酸铋催化剂处理抗生素废水的装置及方法，本装置包括筒状反应器、通气管、高压电极、交流高压电源、空气泵和搅拌器，通气管设于筒状反应器的内部并与筒状反应器同轴，该通气管内悬置有高压电极，通气管的下端口位于筒状反应器内的中下部，通气管的上部位于筒状反应器外，通气管的上部侧壁上设有进气口，该进气口通过管路与空气泵的出口相通；交流高压电源分别连接于高压电极和接地，搅拌器设于所述筒状反应器的下部。本装置设计简单，设备投资低，可充分利用放电过程中产生的热量提高降解反应温度，无二次污染等特点，可应用于抗生素废水及难生化降解有机废水领域的处理。【专利说明】
本专利技术属于抗生素废水及难生化降解有机废水处理领域，具体涉及一种低温等离子体协同钥酸铋催化剂降解抗生素废水的装置以及使用这种装置进行废水处理的方法。
技术介绍
我国自20世纪50年代初开始生产抗生素以来,产量年年增加,现已成为世界上主要的抗生素类药品生产国之一。我国抗生素在生产过程中，大多存在着原料利用率低、提炼纯度低、废水中残留抗生素含量高等诸多不足，因而造成生产废水成分复杂、难处理等问题，给环境造成严重污染。现阶段抗生素废水处理的方法包括:物化法、生化法以及高级氧化法等多种工艺，但各种方法都存在一定的局限性。用于抗生素废水处理的物化方法主要有:混凝一沉淀、吸附、气浮、焚烧、反渗透、膜分离、光降解和电解法等。虽然以上物化处理方法均具有一定的处理效果，但是有的需要投加大量化学药剂，使得处理成本提高、操作复杂；有的生成大量副产物，处理不当易造成二次污染。因此一定程度上都限制了它们在抗生素废水处理上的应用。生物处理工艺主要有好氧生物处理、厌氧生物处理及厌氧-好氧组合处理工艺。但是，由于抗生素工业废水是高浓度有机废水，所以大多工艺在前处理时需对原水进行多倍稀释，从而导致成本增加。光催化技术目前被认为是一种非常有应用前景的低能耗处理技术，但是由于现阶段的催化剂其光量子产率低、需要紫外光条件等限制，应用范围也较窄。`臭氧氧化法对抗生素降解效果较为明显，但是使用臭氧对环境也会造成一定的污染。等离子体技术可以有效的处理难降解废水，但是目前等离子体技术仍然存在一些不足，如效率不高，处理成本相对较高及降解效果的方法和手段针对性不强等。由此可见，目前对抗生素废水处理的工艺都存在一定的不足，因此寻找一种高效、简单、避免二次污染的方法迫在眉睫。等离子体一吸附一催化联用技术处理难降解废水，可通过吸附法来富集有机污染物，催化剂与等离子体的协同作用，具有处理范围广、效果好、无二次污染、可在常温常压下进行。在充分利用等离子体激发的物理与化学效应同时，利用催化剂有效降低反应所需要的活化能，更好的提高污染物的去除效率和降低能耗。所以将有可能成为未来高浓度有机废水处理的发展方向。目前人们开发的一系列宽带隙半导体光催化剂如Ti02、Zn0等，仅在紫外光范围有响应，而波长在400nm以上的可见光影响较小，等离子体技术在放电过程中，除了产生自由物质(.Η0、.0、H.、H2O2, O3等)，还会产生大量的紫外光和可见光，因此研制对紫外光和可见光均响应的催化剂是提高等离子体利用率，最终实现产业化应用的关键。Bi2MoO6具有离子导电、介电性能、气体传感和催化活性等许多物理和化学性质，已有研究表明，Bi2MoO6可以同时在紫外光区和可见光区有较强的吸收和较高的光催化活性，可用在可见光照射条件下降解有机染料，如罗丹明、甲基橙、甲基紫等，是一类新型可见光响应的铋系复合氧化物催化材料。低温等离子体作为一种有效的分子活化技术手段，与催化剂的交叉学科研究越来越密切，二者的结合方式主要表现为以下两种形式:等离子体增强制备催化剂和催化剂增强等离子体化学反应。等离子体是由多种粒子组成的复杂体系，催化剂大多数为吸附了金属活性组分的多孔介质，当催化剂与等离子体接触时，催化剂的物理化学性能等发生变化，从而提高催化剂的活性和稳定性；同时催化剂的粒子类型和浓度发生变化，促进等离子体化学反应。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有技术的基础上，提供一种低温等离子体协同钥酸铋催化剂降解抗生素废水的装置，本装置设计简单，投资低，可应用于抗生素废水领域处理。本专利技术的另一目的是提供一种利用上述装置进行抗生素废水处理的方法，该方法利用等离子体协同光催化技术处理含抗生素废水，具有反应条件温和、处理效果好、反应效率闻、无二次污染等优点。本专利技术的目的可以通过以下措施达到: 一种低温等离子体协同降解抗生素废水的装置，其包括筒状反应器、通气管、高压电极、交流高压电源、空气泵和搅拌器，所述通气管设于所述筒状反应器的内部并与筒状反应器同轴，该通气管内悬置有所述高压电极，通气管的下端口位于筒状反应器内的中部或下部，通气管的上部位于筒状反应器外，通气管的上部侧壁上设有进气口，该进气口通过管路与所述空气泵的出口相通；所述交流高压电源分别连接于所述高压电极和接地，所述搅拌器设于所述筒状反应器的下部；所述筒状反应器与通气管的上端开口通过封闭部件密闭。本专利技术的筒状反应器的底部装有降解抗生素废水的催化剂粉末状钥酸铋，其粒径为50~lOOnm，颗粒呈片状，可通过溶剂热法制备。反应时，通过鼓气及磁转子的搅拌作用，在反应过程中催化剂悬浮于反应容积中呈悬浮状态，静置时沉于反应容器底部；可进行高效回收和重复利用。本装置在钥酸铋催化剂的存在下发生低温等离子体，放电产生的紫外光和可见光诱导催化剂活性，降低活化能，并产生氧化性基团协同放电催化氧化废水中难降解的抗生素。本专利技术中的筒状反应器与通气管设置为套筒结构，反应器为外套层，通气管为内套层，以反应器和通气管组成的空腔作为反应容积。筒状反应器的上部设有排气口，筒状反应器的下部设有排水口，筒状反应器可以通过上端口通入废水，也可以增设进水口以通入待处理废水。通气管上下两端开口并悬置于主体反应器中，通气管上部的侧壁上设有进气口用以通入从空气泵来的湿气。筒状反应器上端开口处的封闭部件为中心具有孔口的封盖或橡胶塞，其孔口与通气管外径相匹配。封盖或橡胶塞可拆卸，反应时上端口处固定并密封。高压电极悬置于通气管内并与通气管同轴，它的上部通过通气管开口处的封闭部件位于通气管外，所述交流高压电源与高压电极的上部相连；高压电极的下端连接一钢针，该钢针的下端位于所述通气管的下端口处，钢针下端与所述通气管的下端口大致齐平。具体的钢针与通气管底部大致齐平，钢针可拆卸更换。本专利技术中的高压电极为金属铜棒、铝棒、铁棒或不镑钢棒等。本专利技术中的空气泵为电磁式空气泵，在空气泵的出口与通气管的进气口之间的管路上可进一步连接有玻璃转子流量计。空气泵的进气口连接有增加进气湿度的密封含水瓶。空气经过密封含水瓶(增加空气湿度)进入电磁式空气泵，随后经过空气流量计被通入到通气管中，通气管在进气过程中可在下端与溶液间形成一层水膜作为反应负极。本专利技术中的搅拌器可以机械搅拌器(搅拌叶片位于筒状反应器内部)，也可以为磁力搅拌器(磁转子位于筒状反应器的底部)。本专利技术进一步提供了一种低温等离子体协同降解抗生素废水的方法:将含抗生素的废水通入上述装置的筒状反应器内部，打开该装置的空气泵并通过该装置的通气管向所述筒状反应器内通入空气，同时打开该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温等离子体协同钼酸铋催化剂降解抗生素废水的装置，其特征在于本装置包括筒状反应器、通气管、高压电极、交流高压电源、空气泵和搅拌器，所述通气管设于所述筒状反应器的内部并与筒状反应器同轴，该通气管内悬置有所述高压电极，通气管的下端口位于筒状反应器内的中部或下部，通气管的上部位于筒状反应器外，通气管的上部侧壁上设有进气口，该进气口通过管路与所述空气泵的出口相通；所述交流高压电源分别连接于所述高压电极和接地，所述搅拌器设于所述筒状反应器的下部；所述筒状反应器与通气管的上端开口通过封闭部件密闭。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚兵，侯吉妃，何东，辛路，张梦怡，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32