[發明專利]一種利用低溫等離子體去除水中六價鉻的方法

無效

• 申請號: 201110311288.0
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102424449A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 孫亞兵;王瑾瑜;繆虹;徐建華;陳穎;王慧英
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/78;C02F1/62;C02F101/22
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平

技術領域

本發明屬于廢水處理領域，具體涉及一種利用低溫等離子體去除水中六價鉻的方法。

背景技術

鉻為VI族元素，具有0、2+、3+、4+、6+等形式的原子價，其中以三價和六價最為穩定。由于鉻(Cr)的特殊物理和化學性質，鉻及其化合物是冶金、金屬加工、電鍍、制革、顏料和有機合成等行業中常用的基本原料。但是由于含鉻工業的三廢不合理處置或未經處理直接排放，造成了土壤和水環境的鉻污染。Cr(III)是鉻最穩定的氧化態，在胃腸道不易吸收，在皮膚表層與蛋白質結合為穩定絡合物，毒性不大。而Cr(VI)的毒性比Cr(III)大100倍，它能與核酸結合，對呼吸道、消化道有刺激、致癌和誘變作用。因此，我國國家污水綜合排放標準規定，Cr(VI)的最高允許排放濃度為0.5mg/L。

目前控制鉻污染的主要措施是利用化學氧化還原法將Cr(VI)還原為Cr(III)。傳統的方法主要包括沉淀法，化學還原法，離子交換法，吸附法溶劑萃取法等。其中沉淀法產生大量的化學污泥，容易造成二次污染。化學氧化還原法工藝成熟，效果好，產生的污泥量少，但需投加大量還原劑。離子交換法處理量大，效果好，缺點是樹脂易受污染或氧化失效。吸附法在重金屬吸附飽和后很難再生，無法回收，而吸附劑處理也是很大的問題。

因此尋找一種高效，簡單，避免二次污染的方法至關重要。水中低溫等離子體處理技術是高級氧化技術的一種，具有處理效率高，無選擇性，不產生二次污染等優點。其中電暈放電是低溫等離子體技術中常見的一種，它不僅會產生O₃，H₂O₂，高能電子和紫外線，還會產生大量的自由基(·OH，·H，·O)。其中·OH可由高能電子電離以及O₃，H₂O₂與水反應產生，可與有機物反應，將其礦化。·H為高能電子電離溶液中的H₂O分子和空氣中H₂O分子產生，可與物質發生還原反應。電暈放電等離子體已經廣泛用于靜電除塵、空氣凈化領域，在水處理方面關于其對有機物降解的研究也屢見不鮮，但極少有關于其還原性的報道研究。

發明內容

本發明的目的是在現有技術的基礎上，提供一種效率高，操作簡單，二次污染小的去除水中Cr(VI)的方法。

本發明的目的可以通過以下措施達到：

一種去除有機廢水中六價鉻的方法，將含有六價鉻污染物的待處理水加入到針式中空高壓電極和板式接地電極之間且沒過所述板式接地電極，先將空氣通入到所述針式中空高壓電極中，然后將高頻電源輸出的電流通入所述針式中空高壓電極進行電暈放電，產生低溫等離子體對待處理水進行處理，將污染物中的六價鉻還原為三價鉻；所述高頻電源放電的電壓峰值為8000～12000V(交流正弦波形)，電流峰值為20～50mA，產生的放電頻率為2.5kHz～30kHz。

本發明所述的含有六價鉻(即Cr(VI))污染物為重鉻酸鹽或鉻酸鹽，特別是可溶性的重鉻酸鹽或鉻酸鹽，如重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、鉻酸鉀、鉻酸鈉等。本方法處理的Cr(VI)的濃度范圍為：10mg/L～500mg/L，最優為30mg/L-200mg/L。

為了進一步提高處理效果，可以在電暈放電前，向待處理水中加入有機物，例如：苯酚、乙醇、對氯硝基苯、雙酚A、染料等。有機物的投加量為10mg/L-500mg/L，優選，投加量與Cr(VI)濃度為1：1最佳。反應同時可達到降解有機物的目的。

本法中，針式中空高壓電極與板式接地電極的間距優選在6cm以下，最優選電極間距5cm以下。

通入到所述針式中空高壓電極中的空氣的流量為0.001～0.5m³/h，優選為0.005～0.2m³/h。通入到所述針式中空高壓電極中的空氣可以為干空氣，也可以為濕空氣，優選采用濕空氣。這里的濕空氣是指從水中經過的濕潤的空氣，本發明對濕空氣的濕度并無具體要求。

本方法中低溫等離子體對待處理水進行處理的時間為15～80min。

原則上放電的電壓峰值為8000-12000V(交流正弦波形)，電流峰值為20-50mA，產生的放電頻率為2.5kHz-30kHz的高頻電源都可以用于本發明。

本發明中電暈放電是由高頻電源產生的，通過調壓器調節輸入高頻電源的功率，輸入功率越高，Cr(VI)的去除率越高。通入潮濕的空氣可增加·H的產生量，空氣濕度越高去除效果越好。在處理水樣中添加苯酚、乙醇等有機物，可提高反應效果。