[發明專利]一種噴灑式介質阻擋放電等離子體污染物處理裝置

有效

• 申請號: 202010439144.2
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111559791B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 王小平;黃韻竹
• 申請（專利權）人: 重慶工商大學
• 主分類號: C02F1/48
• 分類號: C02F1/48;B01D53/32;C02F101/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于低溫等離子體技術領域，具體為公開了一種新型自冷卻、短流程、低成本高壓噴灑式介質阻擋放電等離子體處理有機污染物的裝置。主要包括保護套、接地電極、高壓電極、絕緣阻擋介質水筒。本發明放電組件置為筒狀，表面積大，散熱快，能夠實現自冷卻，以及水霧同時降低放電空間溫度，提高活性物質存活時間；放電區域設置在絕緣介質圓桶中，并在水霧噴灑過程其中形成氣液混合相，這不僅降低了放電閥值，還提高了活性物質產率；用氣體形成微小氣泡將等離子體帶入水霧中，極大提高了等離子體與水的傳質速率和處理效率，且氣體與液滴混合均勻，有效提高了活性物質的產生效率。在使用過程中，可以有效處理難降解廢水。并且本裝置可處理廢氣，也可以用于廢氣廢水同時處理。

技術領域

本發明屬于低溫等離子體技術領域，具體為噴灑式介質阻擋放電等離子體處理廢棄有機物的設備，通過噴灑式介質阻擋放電產生等離子體，實現有機廢水或廢氣的高效處理。

背景技術

隨著世界經濟、科技水平的發展以及人類生活水平的提高，涌現出越來越多的合成產品，也由此帶來了巨大的環境負荷，特別是制藥、印染、化工、石油等行業產生的大量難降解有機工業廢水造成了嚴重的環境污染。所以，難降解有機污染物的處理一直是環境保護中的難點和重點。難降解有機物指生物不能降解，或在任何環境不能以足夠快的速度降解而使它在環境中長期積累的化合物，這類有機物具有易生物富集，環境污染嚴重，對人體傷害大等特點。常見的難降解有機污染有雜環類化合物、多環芳烴、鹵代烴、含氰化合物等有毒有害物質。

高濃度難降解有機廢水的處理，是目前國內外污水處理界公認的難題。針對這類廢水，如焦化廢水、制藥廢水、石化/油類廢水、紡織/印染廢水、化工廢水、油漆廢水等行業性廢水研究較多。所謂“高濃度”，是指這類廢水的有機物濃度較高，COD一般在2000mg/L以上，有的甚至高達每升幾萬至十幾萬；“難降解”是指這類廢水的可生化性較低，BOD5/COD值一般均在0.3以下甚至更低，難以生物降解。

“高濃度”和“難降解”使得此類廢水在處理中，單獨使用生物法或物化法等“常規”方法難以有效處理。從而，研究生物法和物化法等其它方法的組合，力圖使處理成本降到最低而且處理方法具有在國內工業企業的有效推廣價值，是當前解決此類廢水污染的關鍵性問題。

所謂等離子體是繼固體、氣體、液體三態后，列為物質的第四態，由正離子、負離子、電子和中性離子組成，因體系中正負電荷總數相等，故稱為“等離子體”等離子體按粒子溫度可分為平衡態(電子溫度=離子溫度)與非平衡態(電子溫度離子溫度)兩類。

非平衡態等離子體電子溫度可上萬度，離子及中性離子可低至室溫，即體系表觀溫度仍很低，故稱“低溫等離子體”，一般由氣體放電產生。

氣體放電有多種形式，其中工業上使用的主要是電暈放電(在去除廢氣中的油塵。上應用已相當成熟)和介質阻擋放電(用于廢氣廢中難降解物質的去除)兩種。目前，大量研究在嘗試使用介質阻擋放電等離子體技術處理難降解廢水。

目前，等離子體處理廢水的研究還大量存在于實驗室中，反應空間有限、處理水量小，不易運用到實際水處理過程中。目前大多數DBD的放電形式都是絲狀放電，而沒有達到均勻的輝光放電O因此,如何從絲狀放電平穩過渡到均勻放電，對絲狀放電向均勻輝光放電的轉化條件和臨界參數，以及影響放電均勻性的因素都有待進一步研究。

利用等離子體技術處理有機廢水還存在著能量利用率較低、等離子體向液相傳質慢、自由基的利用不高的問題，同時，在液相放電通常伴隨著高溫，這加速了活性物質相互間消耗，縮短了活性物質的存活時間。傳統的解決辦法是選用不同放電形式來來提高活性物質的產生效率，加入冷卻系統，降低放電環境溫度，從而實現活性物質的存活時間，進而提高能量的利用率。有報道指出使用介質阻擋放電加冷卻單元進行難降解有機廢水處理，取得了不錯的效果，但因加入了冷卻單元卻造成了裝置結構復雜化、能耗提高、效率降低等諸多問題。綜上，開發一種新型自冷卻、低成本、高效率放電等離子體處理難降解有機污染物的裝置具有重要意義。

發明內容