绿色化工讲课课件

Scool of Chemical Science and Technology
参考文献
[1] 向阳,仰榴青,储金字.低温等离子体处理废液技术[J]化工环 保.2002.22(2):111-114. [2] 孙亚兵,任兆杳,非平衡态等离子体技术在环境保护领域的应用[J] 环境科学研究,1998,11(4):24-27. [3] 王红娟等.含酚废水处理技术的现状与开发前景[J].工业水处 理,2002,22(6):6-10. [4]Gourgouilla D, Schrive L, Rios GM. An environmentally friendl p rocess for the generation of used oils[J]. Environ Sci Techno,l 200 0, 34(6):3469-3473. [5]田爱琴.绿色化学及其发展概述[J].洛阳师范学院学 报, 2004, 2(5):130-131. [6] 闫有旺. 21世纪绿色可再生资源生物质[ J].贵州化 工, 2003, 28 (5):1-3. [7]Willberg DM,Lang P S.Degradation of 4,ehlorophenol,3,4diehlornoaniline,and 2,4,6-trinitrotoluette in an elctrohydranlie discharge reactor[J].Environ.Sci.Techno,1996,30:2526.
化工学院绿色化工讲课课件
等离子体技术在含酚废水处理中的应用
专业：分析化学 姓名：XXX
2014年4月22日
主要内容
1 绿色化学及其技术简介 绿色化工技术简介
2
3 4 5 6
典型的绿色化工技术
生化技术和等离子体技术处理含酚废水 总结及展望 参考文献
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等离子体技术处理含酚废水
赵晓青等以小球藻为受试生物，测定了接触辉光放电等离 子体(CGDE)降解苯酚过程中的毒性变化，CGDE降解10g/L 苯酚90 min，降解率为16.0%，降解过程中EC50从179.5降低 至128.9而后逐渐升高到413.3 mg/L，表明毒性先小幅增大后 逐渐降低。 杨兰英等采用曝气式清洁等离子体技术降解水中的苯酚 ， 得到的结果是，接地极曝气式反应器和放电极曝气式反应器 的最佳参数分别为：空气流量Q=0.18m3/h，放电电压20kv, 放电频率100Hz，5mm针板间距；空气流量为0.032 m3/h， 放 电电压l8kV，放电频率50Hz，5mm针板间距。
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展望
1
对等离子体产生机理和有机物降解机理进行深人的基础研究 ，对放电电源和放电反应器有必要进行整体优化和设计，这 些研究内容应是今后等离子体技术在废水处理研究中的关键 性问题。
2
含酚废水处理是一项长期而艰巨的任务，今后需提高等 离子体技术自行设计水平，改进工艺条件，降低运行费用 ，并加强多种技术联用，以提含酚废水治理效果。
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等离子体技术处理含酚废水
图2 等离子体技术处理含酚废水工艺流程
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等离子体技术处理含酚废水
D.M.Willberg与P．S．Lang采用高压脉冲放电技术对 中氯酚进行降解，经过1min(约200次)的高能放电(每次放电 耗能4~7 kJ)，氯酚的去除率达到99％。D．R．Grymonpre 等提出电晕放电通过活性炭微粒可以诱发表面化学反应，从 而使酚的降解率提高一倍。 A.A.Joshl等测量了高压脉冲液电反应器中液相羟基自由 基、过氧化氢和高能自由电子的形成速率，发现反应速率常 数与电场场强有关，羟基自由基和双氧水在有机物降解过程 中起主要作用。
绿色化工技术是指在绿色化学基础上开发的从源 头阻止环境污染的化工技术。对传统化学进行创新 性改革,站在环境的角度，联系环境系统物流运动的 闭路循环结构,提出了的环境友好化学。其中包括采 用高新技术和先进设备，即通过改进工艺来实现化 工生产的绿色化，如采用超临界流体技术、生物工 程技术、高能辐射技术、新型催化技术等。
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等离子体技术
等离子体降解有机废水是一门涉及等离子体物理、等离 子体化学、电磁学和环境保护等专业的前沿性交叉学科。一 些在”三态”条件下不能进行的化学反应可在等离子体状态 下 进行，等离子体处理污染物兼具物理、化学和生物反应。 等离子体降解废水具有操作简单，降解速率快，耗能少，无 需其它化学试剂，无污染和成本低等优点，尤其当加入Fe2+ 和Fe3+等具有催化作用的金属离子后，降解速率更快，仅需 几分钟可完成降解过程。等离子体技术具有安全经济，无污 染、效率高的特点，符合绿色、清洁的化工技术理念，引起 了广大学者的关注。
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等离子体技术处理含酚废水
雷乐成课题组应用高压脉冲液相放电降解邻氯苯酚，发现 其降解速率随脉冲峰压升高电极距离的缩短而加快，在脉冲 峰压为30 kV，电极距离2cm和脉冲频率150Hz时，邻氯苯酚 的降解率约为98.7％。 秦鹏以高压脉冲电晕等离子体法，对液相中苯酚的降解进 行了研究，得出，当Fe2+浓度为0.015×10-3mol/L，采用三维 电极，电极外径Φ0.7mm，脉冲峰值电压为40kV，脉冲频率 180Hz，放电间距25mm，曝气为氧气，速率6L/min，溶液 初始电导率为6s/cm，pH值是6，经过处理120min后的苯酚 降解效率可以达到94.39%。
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生化技术处理含酚废水
图1 含酚废水生化处理工艺流程
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生化技术处理含酚废水
生化技术处理含酚废水结果评析 生化处理COD去除率为69％，基本达到了生物处 理的效果。但本生化工艺对氨氮根本无去除功能 ，出水中氨氮远远超过国家标准。 活性碳吸附后使COD进一步去除79％，但对氨氮 仍没有去除效果，这段工艺选择并不理想。 本工艺流程过长，增加了运行成本。 常规工艺生物处理法难以有效降解含酚废水；一 般采用的树脂吸附法，周期太短，解析、再生也比 较困难，含酚废水处理一直是环境治理领域的难题 。
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绿色化学的研究主要内容
反应的绿色化 原料的绿色化 催化剂的绿色化 绿色溶剂 利用可再生资源合成化学品 产品的绿色化
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绿色化工技术简介
等离子体的产生 分子或原子主要由电子和原子核组成。在通常情况下，电 子以不同的能级存在于核场周围，其势能或动能不大。但是当 物质受到外加能量(磁、电、热等)激发后，其原子的外层电子 势 能急速下降．脱离核场的束缚而逃逸，发生电离。此时，原子 变成负电荷的电子和正电荷的离子。如果组成物质的分子或原 子完全被电离成离子和电子，就成为物质的第四形态——等离 子体。物质的等离子体态具有很高的能量，并且所有的粒子都 带电荷，宏观上电荷为中性。低温等离子体易在常温常压下由 气体放电产生，在环保领域有着广泛的应用前景。
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高压脉冲等离子体
图2 脉冲电源结构示意图
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新型曝气式清洁等离子体
图3 接地极曝气式反应器 图4 放电极曝气式反应器
1.空气压缩机 2.示波器 3.高压探头 4.高压脉冲电源 5.反应器
绿色化学简介
绿色化学(Green Chemistry)，又称为环境无害化学 ( Environmentally Benign Chemistry)，是指设计生产不具有或 具有较小环境负作用，并在技术和经济上具有可行性的化学品 和化学过程。它包括合成、催化、工艺、分离和分析监测等多 个领域。
绿色化学注重研究与环境友好的化学反应与技术，促进社 会的可持续发展和人与自然协调关系的建立。发达国家对环境 的治理，已开始从治标，即从末端治理污染转向治本，即开发 清洁工业技术，消减污染源头，生产环境友好产品。"绿色技 术"已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿 。
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等离子体技术分类

液相高压脉冲等离子体 接触辉光放电等离子体 微波等离子体 新型曝气式清洁等离子体
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苯酚类废水
苯酚类物质存在于化学、石油化工业、林业化工、炼焦 化 丁、制药、冶金、枕木防腐、硫酸盐纸浆、油漆、涂料、塑 料、农药等企业生产废水中，在工业水的排放标准中是严格 控制的污染物，在水中存在时问长、危害大，是国家环保总 局规定的优先监测污染物，对各种生物及人的危害极大，但 是目前超过90％的污水处理厂的核心工艺都采用生物法， 近些年发展起来的以产生氧化自由基为主的高级氧化技术 (如脉冲放电等离子体技术、TiO2光催化、超声氧化、超 临界水氧化、湿式空气氧化等)，在含酚类废水处理方面， 越来越受到重视。
Scool of Chemical Science and Technol污染物，对生态环境影响较 大。研究证明，等离子体技术可提高废水的可生化性，高压脉冲 放电过程中，向反应器曝入气体对有机物的降解有积极的作用。
2
该方法在较短时间内将有机物氧化降解为CO2、H2O及其他低分子 无机化合物，去除效率高，氧化速度快，无二次污染，达到无害 化处理的目的，同时也避免了采用生物法处理时间长的缺点。
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典型的绿色化工技术

生物技术 催化技术 膜技术 高级氧化技术(AOPs) 微波技术 超声波降解技术 等离子体技术
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等离子体的产生