脉冲放电等离子体诱导光催化处理有机废水方法及装置制造方法及图纸

脉冲放电等离子体诱导光催化处理有机废水方法，其特征在于，脉冲高压电源（５）输出高压，施加在放电电极（１）和低压电极（２）之间，调整放电电极（１）和低压电极（２）之间距离、电源（５）输出脉冲电压峰值，使放电电极１和低压电极２之间的电场强度达到？～１００ｋＶ／ｃｍ范围，在电极（１）、电极（２）之间形成放电等离子体，产生流光放电、火花放电；脉冲放电产生的流光、火花作为光源，诱导半导体催化剂（３）活性，产生氧化性基团，氧化废水中的有机物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境污染治理
特别涉及一种脉冲放电等离子体诱导光催化处理有机废水方法和装置。
技术介绍
随着工业的飞速发展，世界人口的增加，对淡水的需求量正在迅猛的增加，由此带来工业污水和生活污水量的增加。这些污水中含有大量的有机物和重金属，如不加处理直接排放，将给环境带来严重污染，影响到人类的生存和工农业的可持续开展。目前，常用的废水处理是生化法，并有一些物理化学方法相补充，如电解法、气浮法、吸收法等。但是，这些方法对处理难生化降解有机物废水的效果还不能达到处理要求。因此必须研究开发新的水污染控制技术，如半导体光催化技术和脉冲放电等离子体技术等。半导体光催化降解水中难生化有机物是目前国内外热门的研究课题，进行了比较广泛和深入的研究，并取得了一些研究结果。其原理是当能量大于禁带宽度的光照射半导体时，其满带上的电子(e-)被激发，跃迁禁带进入导带，同时在满带上产生相应的空穴(h+)。若半导体此时处于溶液中，则在电场的作用下电子与空穴分离并迁移到粒子表面的不同位置。光生空穴有很强的得电子能力，可夺取半导体颗粒表面的有机物或溶剂中的电子，使原本不吸收入射光的物质被活化氧化，而电子受体则可以通过接受表面上的电子而被还原。水溶液中的光催化氧化反应，在半导体表面失去电子的主要是水分子，水分子经变化后生成氧化能力极强的羟基自由基OH，由其与有机物反应。由于电子和空穴在到达催化剂界面之前，要发生复合，降低了电子和空穴与希望反应物的化学反应，即降低了光催化剂效果。所以，为了抑制电子和空穴的复合，需要向溶液中加入俘获剂，或增加一个外加电场，来保证半导体光催化效果。目前，脉冲放电等离子体技术在水处理方面得到了广泛研究。其原理是利用脉冲放电等离子体产生的高能电子，撞击水分子和水体中溶解的气体分子，发生电离和激发，产生氧化性强的活性基和臭氧，来氧化水体中溶解的有机物。但是，脉冲放电等离子体在产生高能电子过程中，伴随着流光和火花的产生。而放电产生的流光和火花在废水处理中具体作用，以及利用产生光进一步引起其他效应在废水处理中作用的研究也没有见到相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种将半导体光催化和脉冲放电等离子体技术在水处理中的优点结合起来的脉冲放电等离子体诱导光催化处理有机废水方法及装置。本专利技术的原理是利用脉冲放电产生的流光和火花作为光源来诱导半导体催化剂的活性，产生活性物种，氧化分解水体中存在的难生化降解的有机物，生成无机物，或是生成易可生化降解的有机物，实现降解水中难生化有机物的目的。放电流光和火花直接作用在半导体催化剂上，光源的效率高；放电流光和火花的频谱主要分布在紫外区，是半导体催化剂的灵敏区域；脉冲放电的电场可以阻止电子-空穴复合，节省向光催化反应器投加俘获剂的过程；放电电场可以加速价带上和导带上的电子，使更多的价带上的电子跃迁到导带上，增加电子-空穴对的产生数量；放电等离子体在水体中可以产生如OH*、O3等强氧化性的活性基和物种，产生协同作用，达到提高降解废水中溶解有机物效果的目的。同时，应用本专利技术可以处理气体中的有机气体。本专利技术的技术解决方案是，一种脉冲放电等离子体诱导光催化处理有机废水方法，脉冲高压电源5输出高压，施加在放电电极1和低压电极2之间，调整放电电极1和低压电极2之间距离、电源5输出脉冲电压峰值，使放电电极1和低压电极2之间的电场强度达到？-100kV/cm范围时，在电极1、电极2之间形成放电等离子体，产生流光放电、火花放电；脉冲放电产生的流光、火花作为光源，诱导半导体催化剂3活性，产生氧化性基团，氧化有机物，半导体催化剂为金属氧化物，如二氧化钛。半导体催化剂附着在电极表面上。半导体催化剂附着在载体上。半导体催化剂是粉体。半导体催化剂中掺有金属离子。实现脉冲放电等离子体诱导半导体光催化处理有机废水的方法的装置，由放电等离子体反应器4、脉冲高压电源5和水循环系统构成，反应器4由放电电极1、低压电极2构成，水循环系统由水槽7、水泵10和管道12构成，脉冲高压电源5用电源引线9与放电电极1、低压电极2连接，气泵6与反应器4内的曝气头8连接。放电电极1、低压电极2为针—板式，针型的放电电极1为实心的或空心的针尖、实心的或空心的金属棒或金属管，针型的放电电极1安置在基盘13上，基盘13是表面光滑的金属平板，板型的低压电极2是光滑的金属平板，针型的放电电极1和板型的低压电极2的间距为0.5-10cm。放电电极1、低压电极2为线—板式，线型放电电极1为曲率半径0.1-10mm的金属线或带有棱角的星型线，线型放电电极1安装在曲率半径为0.3-30mm的框架14上，板型的低压电极2是光滑平行的金属平板，线型的放电电极1和板型的低压电极2的间距是0.5-10cm。放电电极1、低压电极2为线-筒式，线型放电电极1为曲率半径0.1-10mm的金属线或带有棱角的星型线，线型的放电电极1通过绝缘子15和法兰盘固定，筒型的低压电极2是表面光滑的金属圆筒，线型的放电电极1和筒型的低压电极2保持同轴，线型的放电电极1和筒型的低压电极2的间距是0.5-10cm。放电电极1、低压电极2为螺旋环线-筒式，线型放电电极1为曲率半径0.1-10mm的金属线或带有棱角的星型线，筒型的低压电极2是表面光滑的金属圆筒，线型的放电电极1环绕在绝缘介质棒16上，呈螺旋状，螺旋的旋距等于电极间距，绝缘介质棒16和筒型的低压电极2保持同轴，绝缘介质棒16和筒型的低压电极2的间距是0.5-10cm。针-板式电极结构。放电电极是曲率半径小的金属针、棒或针管，针、棒、和管是安装在一个电极结构相匹配的基盘上，基盘是金属的。低压电极是接地的金属板，放电电极垂直于低压电极。基盘根据放电电极类型确定，当放电电极针是实心的情况下，在基盘上制作成均匀分布孔，用于气体和水通过；当放电电极针是金属管的情况下，基盘是不开孔的光滑的金属平板，曝气气体是通过针管电极进入到反应器的。线-板式电极结构，放电电极是曲率小的金属线，低压电极是接地的金属板，放电电极平行于低压电极。线-筒式电极结构，放电电极是曲率小的金属线，低压电极是和放电电极线同轴的金属筒，低压电极接地。螺旋环线-筒式电极结构，放电电极是螺旋环线，是利用曲率小的金属线绕成螺旋形状，低压电极是和螺旋环线同轴的金属筒，低压电极接地。在电极制作过程中，将半导体催化剂附着在电极表面，制作成具有光催化功能的电极形态，更好的发挥光催化作用和提高光的利用效率。半导体催化剂半导体催化剂可以制备成粉体、付着在载体上，和放电电极的表面上，要求是对200-400nm光响应效果好的催化剂单体，或惨杂一些金属离子，使放电产生的其它区域的光也能够发挥作用，使催化剂具有高效和广普性。曝气系统在反应器底部安装曝气头，使气液均匀的分布于反应器中，实现气、液、固三相存在的优化放电等离子体状态。气泵提供恒压稳定的气体。催化剂附着在颗粒性载体上，构成床式结构反应器，或附着电极表面的反应器，用来脱除气体中的有机废气，净化室内空气和化工厂排出的废气。脉冲高压电源由于脉冲放电形成的等离子体是属于低温非平衡等离子体，即等离子体中电子平均温度为5-20ev，离子温度低。而等离子体的整体温度很低，接近室温。因此，脉冲放电原理的反应器要求电源产生的电压必本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，吴彦，周志刚，王宁会，李国锋，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：