[實用新型]一種等離子體土壤修復裝置

有效

• 申請號: 201720832108.6
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN207138498U
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 吳文衛;周丹丹;段怡君;趙海光
• 申請（專利權）人: 云南省環境科學研究院（中國昆明高原湖泊國際研究中心）
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及土壤修復技術領域，尤其涉及一種等離子體土壤修復裝置。

背景技術

據統計，美國每年動物養殖業中抗生素的用量約為11,000多噸，約占抗生素總用量的70％左右；歐共體每年養殖業中抗生素的消耗量已達5000多噸。我國每年也大約有成千上萬噸的抗生素類藥物作為飼料添加劑等被用于畜禽養殖業中。據報道2003年我國規模化養殖場畜禽糞便產生量達22.1億噸，2010年全國畜禽糞便的排放量達45億噸。四環素類抗生素是世界上使用量最大的一類抗生素，張樹清等對我國7省、市、自治區的典型規模化養殖場畜禽糞便的主要成分分析結果表明，豬糞中土霉素平均含量為9.09mg/kg，最高達134.75mg/kg，四環素平均含量為5.22mg/kg，最高達78.57mg/kg，金霉素平均含量為3.57mg/kg，最高達121.78mg/kg。由于大多抗生素難于降解，導致抗生素在土壤中的大量累積，土壤中的抗生素可通過植物吸收進入食物鏈，影響人體健康。而且，抗生素類獸藥極易誘導產生大量抗藥菌，并可能誘導產生群落抗性(Pollution-Induced Community Tolerance，PICT)，將對包括人類在內的生態系統健康產生深遠影響。因此，土壤中抗生素的環境行為與相關修復技術已經成為當前環境科學研究的熱點，引起了人們廣泛的關注。

現有治理土壤修復技術主要有物理法、化學法和生物法，其中研究較多的有化學淋洗法、電動法、熱脫附法以及生物法。化學淋洗法易操作，但對土壤類型要求嚴格，同時容易造成二次污染；電動法操作簡便，對現有景觀、建筑等影響小，但處理時間較長，從幾天乃至幾年，同時陰陽極電解液電解后會引起土壤pH的變化，影響土壤生態；熱脫附法一般對揮發性較強的物質處理效果較好，但是對于難揮發的有機物基本沒有效果；生物法處理成本低，適用于大面積的土壤修復，但處理速率慢、周期長，一般僅適用于處理低濃度污染的土壤，且對土壤環境要求嚴格，故目前還沒有經濟而有效的技術能高效修復高濃度有機氯污染土壤。

等離子體這個概念由美國科學家LANGMUIＲ首先引入物理學。氣體在高溫及電離的條件下，電子脫離分子或原子的束縛成為自由電子，失去電子的原子成為帶正電的離子，這些正負帶電粒子在宏觀上呈現出電中性，所以稱為等離子體。等離子體常被視為除固、液、氣態以外，物質的第四態，并廣泛存在于宇宙中。

一般受到抗生素污染的土壤多采用微生物修復和植物修復等方法，但是這些方法存在著耗時極長、處理量有限以及條件嚴苛等缺點。等離子體技術有著高效、二次污染少以及受外界影響小的特點，同時對于一些難降解的有機物處理效果明顯，在污染土壤修復上具有良好前景。

目前國內外雖然對抗生素污染的土壤修復技術雖有許多研究，但是，還沒有一種是結合光催化劑和等離子體技術的裝置。

實用新型內容

針對上述的缺陷，本實用新型的目的是為了提供一種受抗生素污染土壤的處理裝置，其降解效果好、簡單易操作、且無二次污染。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是：等離子體土壤修復裝置由高壓供電系統、電氣控制系統及介質阻擋放電反應器組成；所述反應器的高壓電極連接高壓供電電源，低壓電極接地；所述反應器為圓盤平板反應釜，所述的高壓電極與低壓電極為兩塊相同的圓形不銹鋼平板；兩電極之間放置石英介質板，作為絕緣介質；所述反應釜一端的進氣口，控制氣體流量并將氣體鼓入，另一端設有出氣口；將受抗生素污染的土壤置于圓盤平板反應釜中進行處理；反應釜的底部均勻分布有鉬酸鉍催化劑。

進一步地，所述的圓盤平板反應釜為直徑為100-150 mm，高為4-6 mm；所述的石英介質板為直徑200-300 mm，高8-10 mm。

進一步地，所述的鉬酸鉍催化劑為粉末狀，其粒徑為50-100nm。

進一步地，所述的介質阻擋放電所采用電源為高頻交流電源。

本實用新型與現有技術相比，具有以下有益效果：

（1）本實用新型說明了低溫等離子體技術在處理抗生素土壤上的可行性，且介質阻擋放電只有脈沖電暈放電能耗的1/10左右。

（2）具體將等離子體技術與光催化技術聯用，可以同時實現等離子體氧化、催化降解、紫外的協同作用，提高抗生素的降解率；不需要投加大量化學藥劑，使得處理成本降低、操作簡單；沒有副產物的產生，不會造成二次污染。

（3）放電過程產生的紫外光和可見光作為光源，誘導光催化劑鉬酸鉍活性，產生氧化性基團協同放電過程中產生的等離子體，催化氧化土壤中難降解的抗生素。

附圖說明