脉冲放电等离子体水处理技术分解
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The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
•日本Gunma大学Masayuki Sato对脉冲放电等离子体污水 处理开展了系列研究,发现在水中通入气泡可降低脉冲 电压、处理效果更佳。试验验证了在通有氧气泡的芝加 哥天蓝印染废水中进行脉冲等离子体放电处理,可达>95 %的脱色效果。 •法国科学家T.H.Dang研究了脉冲电压以及能耗对处理 效果的影响,发现更高的脉冲电压对一氯酚有更好的降 解效率。对于含盐较高的污水,通过添加FeCl2发生 Fenton反应产生更多的自由基,可以提高降解效率。
间隙的自由电子会被加速,加速的电子可以与周 围离子化的分子碰撞生成更多的自由电子,形成 等离子体通道。
脉冲放电等离子体机理Байду номын сангаас况
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The Application and Outlook
应用及展望
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
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The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
脉冲放电等离子体简介
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
水污染处理中广泛关注的问题之一是对难降解有 机物的处理。以羟基自由基为氧化剂的高级氧化技术 是去除难降解有机物的有效手段。 脉冲放电等离子体水处理技术几乎是各种高级氧 化技术的天然组合,它集合了高能电子轰击、羟基自 由基氧化、紫外光降解、臭氧氧化等多种效应于一体, 对有机污染物的处理具有高效率、重复性好、无选择 性等优点,且对有机污染物的降解具有广泛的适用性, 因而吸引了越来越多的研究者关注,应用前景广阔。
脉冲放电等离子体水处理技术
Wastewater Treatment by Pulsed Discharge Plasma System
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The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
脉冲放电等离子体简介
The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma •脉冲放电等离子体水处 理系统一般有两个部分 组成,一是脉冲电源供 电设备,另一个是等离 子体反应器。 •高压脉冲电源用于产生 等离子体; •反应器则利用产生的活 性物质以及伴随产生的 热、光、波等效应来净 化水质。
高压脉冲放电:
高压脉冲放电是研究最多的电晕放电形式。 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,形成电子雪崩,巨大的 脉冲电流使通道内形成高能密度,由此引起局部高温。 在放电过程中,电子与中性气体分子和原子进行非 弹性碰撞,使这些中性分子的激发、分解和电离更为强 烈,产生高氧化活性物质(·OH 、H2O2等活性粒子)、紫 外辐射、高能电子轰击等,达到去除有机物的目的。
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma •浙江大学有关学者近年来也开展了脉冲放电降解水中苯 乙酮、对氯苯酚以及与臭氧联用等的基础性实验研究口 引,证明了脉冲放电降解的有效性,最终使这2种物质的 降解率达到90%和96%。研究发现向反应器通入气体对 苯乙酮的降解非常有利,提高了苯乙酮降解率,并计算 得到了光降解、热解、氧化降解反应速率常数。 •目前国内研究水平与国际水平还存在一定差距,在机理 和应用方面都远远缺乏系统深入的研究,特别是还缺少 高效、可靠的快脉冲电源关键技术,使得这项技术还没 有达到推广应用的程度。为了使快脉冲放电等离子体技 术进一步走向应用,目前迫切需要解决其中涉及的关键 技术问题。
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma • 高压脉冲放电产生的等离子体直接用于水处理始于 1987 年 Cle ments 的开创性工作。 •20 世纪 90 年代中期,各国学者在此领域的研究较为活跃 ,研究重点集中在放电的物理效应和化学过程的实验研究 以及水体的杀菌消毒、难生化处理的污染物的降解、染料 脱色的应用性研究。 •近年来随着等离子体应用和脉冲功率技术的发展,以及 污水处理环保的推动,各国科学家对脉冲放电等离子体技 术开展了广泛深入的研究。欧盟委员会启动了一个名为 “ytriD ” (Dirty 倒拼,意为“消除污染” ) 第 6 框架计划 的环保行动,积极积极开展污染物处理技术研究。其中参 加国有德国、比利时、荷兰、以色列以及俄罗斯,就快脉 冲放电等离子体用于难降解污水处理厂开展了广泛的研究, 得到了可观的研究成果。污水中苯酚的去除率达到99%, 一些难降解的废水BOD/COD比例提高,以便于进一步利用 生物降解。
The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma
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The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma
脉冲放电等离子体机理概况
The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma
电子理论:当高压电场施加于电极上时,电极
固体 冰
液体 水
气体 水汽
等离子体 电离气体
00C
1000C
100000C
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
宇宙中90%物质处于等离子体态
星 云 极 光
太 阳 表 面
闪 电
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma 通过加热的方法可以使物质在固、液、气三相之间转 变,称为相变。当温度进一步增高,原子(分子)间的热运 动动能与电离能相当的时候,就会产生较多的电离过程从 而变成了电离气体,系统的基本组元变成了离子、电子、 原子、分子以及自由基等物质,其在整体上是呈近似电中 性的物质状态,这就是等离子体状态。