脉冲放电等离子体水处理技术

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。
性的物质状态，这就是等离子体状态。
固体
液体
气体
等离子体
冰
水
水汽
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
极
云
光
太
阳
闪
表
电
面
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。
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•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。
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• 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。
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
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
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。
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应用及展望
The Application and Outlook
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
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脉冲放电等离子体简介
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
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 电子雪崩，即流光或等离子体通道。通常施加于 电极的电压是正极性高压电源，此时电子被吸附 至高压端，而电子的迁移造成流光前沿荷正电， 这将进一步提高高压电场的作用，导致更多自由 电子的形成，致使更多的水分子离子化，最后水 溶液被击穿。
脉冲放电等离子体水处理技术
Wastewater Treatment by Pulsed Discharge Plasma System
化工学院
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脉冲放电等离子体简介
The Introduction of Pulsed Discharge Plasma
Байду номын сангаас
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脉冲放电等离子体机理概况
The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma
The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma
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脉冲放电等离子体机理概况
The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma
The Mechanism of Pulsed Discharge Plasma
电子理论：当高压电场施加于电极上时，电极