放电等离子体水处理技术中的若干问题
高压脉冲电晕放电等离子体处理钻井液废水技术
高压脉冲电晕放电等离子体处理钻井液废水技术
一、背景
随着石油钻井作业的增加，产生的钻井液废水数量不断增加，给环境造成了严
重的污染问题。
传统的处理方法存在着处理成本高、效率低、技术复杂等问题，因此寻找一种高效、低成本的处理技术至关重要。
二、技术原理
高压脉冲电晕放电等离子体技术是一种新兴的废水处理技术，通过在高压条件
下产生脉冲电晕放电等离子体，可将废水中的有机物氧化分解，达到净化水质的目的。
该技术具有能耗低、处理效率高、反应速度快等优点。
三、实施步骤
1.设备搭建：搭建高压脉冲电晕放电等离子体处理系统，包括高压电
源、电晕放电室等组件。
2.钻井液废水处理：将钻井液废水引入处理系统中，在高压脉冲电晕
放电等离子体的作用下，有机物被氧化分解为无害物质。
3.废水分离：通过过滤、沉淀等步骤将处理后的废水中的杂质去除，
得到清洁的水质。
四、技术优势
•环保：废水处理过程无二次污染，不产生废渣。
•高效：处理过程快速高效，处理效率高。
•节能：能耗低，比传统处理方法更节能环保。
五、应用前景
高压脉冲电晕放电等离子体处理钻井液废水技术具有广阔的应用前景，在石油
钻井废水处理、工业废水处理等领域有着较好的应用前景。
同时，该技术还可以进一步改进和优化，提高处理效率，降低成本，为环境保护作出更大贡献。
六、总结
高压脉冲电晕放电等离子体处理钻井液废水技术是一种高效、环保的废水处理
技术，具有广泛的应用前景。
通过持续的技术创新和研究，可以进一步完善该技术，推动其在废水处理领域的应用和普及。
低温等离子体处理技术在废水处理中的应用研究
低温等离子体处理技术在废水处理中的应用研究废水处理技术在人类的日常生活中扮演着至关重要的角色，它能够将废水转化为对人类有用的资源。
低温等离子体处理技术作为一种新型的废水处理技术，正在逐渐被广泛应用。
本文将对低温等离子体处理技术在废水处理中的应用进行研究和探究。
一、低温等离子体处理技术的原理低温等离子体处理技术的原理是通过加热气体到足够高的温度，从而让气体中的电子获得足够的能量，从而形成等离子体。
这种等离子体能够分解水中的有机物和无机物，使其产生化学变化。
此外，低温等离子体处理技术还可以直接氧化废水中的有害物质。
在这个过程中，溶解在水中的污染物被氧化成较为容易分解的物质，从而达到净化水质的目的。
二、低温等离子体处理技术的优点1、高效性低温等离子体处理技术能够快速分解废水中的污染物，使其达到废水排放标准。
而且，它是一种非常高效的处理技术，可以对各种各样的有机物和无机物进行处理。
2、环保性低温等离子体处理技术不产生任何废料，不会对环境产生负面影响。
此外，它还可以有效处理废水中的有害物质，使其安全地排放到环境中。
3、可控性低温等离子体处理技术具有非常高的可控性。
在处理过程中，可以调整温度、气体组成和反应时间等因素，从而控制化学反应的速率和产物的组成。
三、低温等离子体处理技术在废水处理中的应用1、废水预处理低温等离子体处理技术可以将废水中的有机物、无机物、化学物质等进行降解，从而提高后续处理的效果。
2、深度处理在废水处理的最后一个阶段，低温等离子体处理技术可以对废水中的有害物质进行彻底分解，比如对含氮物质、重金属污染物等进行分解处理。
3、资源化利用低温等离子体处理技术，除了可以对废水进行处理外，还可以将废水转化为资源。
它可以将盐酸酸性废水中的氯离子转化为氯气和氢气，并为工业生产提供原材料。
四、低温等离子体处理技术的发展随着低温等离子体处理技术的发展，其在废水处理中的应用也越来越广泛。
目前，它已被广泛应用于冶金、环保、制药、食品、纺织等行业。
等离子体技术在废水处理中的应用
等离子体技术在废水处理中的应用纺织行业每年排放废水9亿多吨，居工业废水“排行榜”第六位。
其中，印染废水排放量占纺织工业废水排放量80％，耗水回用率仅为7％，为所有行业中最低。
针对印染废水处理中存在的问题，环保工作者开发新型印染废水处理技术，主要有氧化絮凝工艺、光催化降解工艺、多相催化臭氧化法、超声强化氧化法、湿式氧化法(WAO)、加压生物氧化法、高压脉冲电流和投加高效降解菌剂等方法。
在这些处理技术中，水高级氧化技术一自由基反应受到研究者的重视。
其作用机理是通过产生-OH自由基，诱发一系列自由基链反应，攻击水体中各种污染物，使之降解为二氧化碳、水和其它矿物盐。
等离子体高级氧化技术兼备湿式氧化技术、超临界水氧化法、光催化氧化法和电化学催化降解法等优点，在放电时产生大量-OH自由基，具备大规模链式反应能力，反应迅速而无选择性，具有适用性广、有机物去除率高和无二次污染等特点。
1等离子体特性及发生方法1.1等离子体种类(1)自然界中的等离子体地球是个特别的环境条件，物质以凝聚态存在，能量水平极低。
但在大气中，由于宇宙射线等外来高能射线的作用，会有20个离子／cm3-s。
雷雨时若有闪电，则可发生很强的电离，形成可观的等离子体。
(2)人工等离子体人类所利用的火，如火焰本身就是等离子体；爆炸、冲击波也会产生等离子体。
人工放电产生等离子体的主要方式有：辉光(荧光灯)、弧光(电弧)、电晕(高压线周围)。
(3)平衡等离子体和非平衡等离子体在平衡等离子体中，Te(电子温度)=Ti(离子温度)=Tg(气体温度)。
在非平衡等离子体中，Te／Tg(或Ti)≥102K。
当等离子体系统温度大于5000K时，体系处于热平衡状态，粒子平均动能到达一致，称为平衡等离子体。
又因整个系统处于高能状态，也称高温等离子体。
低气压放电获得的等离子体，气体分子间距离非常大。
自由电子可以在电场方向获得较快的加速度，具有较高的能量。
而质量较大的离子在电场中不会得到电子那样的动能，气体分子的碰撞也较轻，此时电子的平均动能远超过中性粒子和离子的动能，Te可高达10000K，而Ti和Tg可低至300～500K，这种等离子体处在非平衡状态，称为非平衡等离子体或低温等离子体。
放电等离子体水处理技术中的放电问题
放电等离子体水处理技术中的放电问题XDischarge Problems in the T echnique of Water-treatment by Discharge Plasma华中理工大学(武汉430074) 李 劲 王泽文 高秋华 李胜利 摘 要 提出一种放电等离子体处理水的新方法,其关键技术在于如何使等离子体与水充分接触。
指出了实现这一条件的几种主要的放电方式及需要深入研究的问题。
Abstr act A new method of water -tr eatment by dischar ge plasma is pr esent ed.M aintechnique of t he method is how to ma ke plasma contacted wit h water fully .A few principal dischar ge t ypes to r ealize the condit ion and a few fur ther study subjects are point ed out.关键词 放电 等离子体 水处理Key wor ds discharge plasma water -ter atment1 前 言用电的方法处理工业污水已有了电解法的成功先列,虽然电解法的电压已由原来的几十V 直流电压发展到现在的150V 以上的脉冲电压,但仍然属于低电压范畴。
由于高电压技术易于实现高能化,近年来,将高电压技术手段用于处理难处理的工业污水的研究已引起国内外研究者们的极大兴趣。
已提出的方法有高能电子束法和水中脉冲放电处理法[1,2]。
由于水的密度远远大于气体的密度,当电子射向水面时,高能电子在与水分子的频繁碰撞中很快失去动能,其透入深度十分微小,因而难于处理大流量的水。
水中脉冲放电法利用在水中进行脉冲电弧放电处理水,放电部分与水的接触只局限于两电极间的一条放电通道,接触面积小,主要依靠放电产生的冲击波在水中的传播起杀菌作用,对有害物质的分子起作用的只局限于与放电通道接触的部分。
高压脉冲放电等离子体水处理中的放电方式及其应用
随着 工业 的迅 猛 发 展 ， 于 难 降 解 的 有 机 废 水 ， 规 水 对 常
ＲＨ ＋ 。 ０Ｈ— Ｒｉ 。＋ Ｒ２ Ｏ ＯＯＨ ＲＨ ＋ ’ ０Ｈ— Ｒ’＋ Ｈ ０ ２
处理 技 术 很 难 使 其 有 效 降 解 。 近 年 来 出 现 了 一 些 以 产 生 氧
化 自由基 为主 的 高级 氧 化水 处 理 技 术 ， 冲放 电 等离 子 体 水 脉
Ｔｈ ｅ Ｆｏｒ ｆＤｉｃ ｒ ｅ ａｎ ｔ ｐｌ ａｉ ｎ ｉ ａｅ ｅ ｍｅ ｉｇ Ｈｉｈ — ｖ ｌａ ｅ Ｐｕｌｅ ｓ ｈ ｒ ｅ Ｐｌｓ ａ ｍ ｏ ｓ ｈａ ｇ ｄ Ｉｓ Ａｐ ｉ ｔｏ ｎ Ｗ ｔｒ Ｔｒａｔ ｎｔＵｓｎ ｇ ｃ ｏ ｔｇ ｓ ｄ Ｄｉｃ ａ ｇ ａ ｍ
摘
要
介 绍 了高 压 脉 冲 放 电 水 处 理技 术 的 原理 ， 述 了 已有 的放 气 液 混 合 放 电 ３ 综 包 液
种 方 式 ， 绍 了 近 年 来 国 内 外 对 各 放 电 方式 的 应 用 。讨 论 了各 放 电方 式 的特 点 ， 提 出 该 领 域 有 待 进 行 的 研 究 工 作 。 介 并 关键词 放电 水处理 等 离 子 体
高 效 、 二 次 污 染 的 水 处 理 技 术 受 到 各 国学 者 越 来 越 多 的 关 无
注 ， 为水处理领域中最有发展前途的水处理技术之一 。 成
应 ， 部 分 使 大分 子 物 质 变 成 小 分 子 ， 而 提 高 难 降 解 物 质 或 从 的 可 生 化 性 ， 至 最终 将 其 去 除 。 同 时 放 电 过 程 产 生 的 紫 外 乃 光 一 方 面 单 独 作 用 分 解 有 机 物 ， 一方 面 和 臭 氧 联 合 作 用 分 另
低温等离子体技术在水处理中的应用
低温等离子体技术在水处理中的应用随着工业化进程的不断加速，水资源逐渐变得短缺，同时水也面临着越来越严重的污染问题。
为了解决这个问题，需要采用一些现代化的水处理技术。
低温等离子体技术是一种新型的水处理技术，它能够有效地去除水中有害物质，从而保证水的安全性和卫生性。
低温等离子体技术是一种利用高电压电场的作用，将空气等离子体产生装置引入到被处理的水中，从而产生一些高活性的自由基或离子来杀灭水中的有害物质的一种新型的水处理技术。
这种技术具有能够高效去除水中有机污染物和重金属离子的能力，同时还能够对水进行除臭和消毒的作用。
低温等离子体技术的优势主要表现在以下几个方面：1、低温等离子体对于水中有机污染物的去除率高传统的水处理方法一般采用化学方法和生物方法来处理污染物，这种方法不但效率低，而且还存在一些不稳定性。
而低温等离子体技术则不同，它的能力可以高效地去除水中的有机物质。
2、低温等离子体可以去除重金属离子水中的重金属污染物被认为是一种极其危险的污染物，因为其容易被沉积在水土系统中，并在一定程度上对生物系统造成危害。
低温等离子体技术则可以高效地对重金属离子进行去除，从而使水资源变得更加清洁。
3、低温等离子体对水的消毒作用显著低温等离子体技术可以有效地对水体中的有害微生物进行杀灭和消毒，从而保证水的安全性和卫生性。
除此之外，低温等离子体技术还具有以下优点：对其他无机污染物的去除能力强、设备体积小、操作简单等等。
这些优点，使得低温等离子体技术在水处理方面具有广泛的应用前景。
目前，低温等离子体技术在某些领域的应用已经开始逐渐成熟，比如食品制造业、半导体、纺织、制药等等。
但是，其在水处理领域的应用还需进一步发展，同时也需要解决一些技术难题和安全问题。
总的来说，随着科学技术快速发展，低温等离子体技术未来发展空间越来越大。
在现代工业化进程中，污染问题是一项十分紧迫的问题。
而低温等离子体技术的出现，为解决这个问题提供了新的思路和技术手段。
等离子体处理技术在废水处理中的应用探究
等离子体处理技术在废水处理中的应用探究近年来，随着环境污染问题的日益严重，废水处理成为了一个亟待解决的问题。
传统的废水处理方法存在着效率低、运营成本高等诸多问题，而等离子体处理技术的出现为废水处理带来了新的解决方案。
本文将就等离子体处理技术在废水处理中的应用进行探究，旨在探讨该技术的优势和应用前景。
一、等离子体处理技术的原理概述等离子体是一种高能态物质，由带正电荷和带负电荷的粒子组成。
等离子体处理技术利用电能使气体或液体中的分子和离子激发产生等离子体，从而实现废水中有机物的降解与去除。
其主要原理包括电离、激发、反应和复合等多个过程。
二、等离子体处理技术在废水处理中的应用（可以根据实际情况增加小节）1. 有机污染物的降解等离子体处理技术能够对废水中的有机污染物进行降解，使其分子结构发生改变，从而降低其毒性和难降解性。
该技术对于废水中的苯类、酚类、酮类等有机化合物具有较好的处理效果，可以将其降解为无害的物质。
2. 重金属的去除废水中的重金属污染是一种严重的环境污染问题。
等离子体处理技术通过极化电极和电离等作用，能够在废水处理过程中有效去除重金属离子，使其达到排放标准。
3. 悬浮固体颗粒的去除等离子体处理技术通过电催化作用和电吸附作用，能够有效地去除废水中的悬浮固体颗粒，如悬浮物、沉淀物等，提高废水的水质。
三、等离子体处理技术的优势（可以根据实际情况增加小节）1. 高效能等离子体处理技术能够在短时间内对废水进行处理，其反应速度快，降解效率高，大大提高了废水处理的效率。
2. 无二次污染等离子体处理技术是一种无废物排放的处理方法，其处理过程中不会产生二次污染，对环境友好。
3. 适应性强等离子体处理技术适用于不同类型的废水，可以处理含有有机污染物、重金属以及悬浮固体颗粒等不同类型的废水。
四、等离子体处理技术的应用前景等离子体处理技术在废水处理领域具有广阔的应用前景。
随着技术的进一步发展和成熟，该技术有望在工业废水、城市污水处理和农村污水处理等领域得到广泛应用。
等离子体水处置技术进展
等离子体水处置技术进展论文摘要：等离子体水处置技术是一种结合多种学科的高科技环保技术，能够对废水中的有毒有害物质进行有效降解。
国内外对此项技术的重视不断增强，促使对该项技术的研究不断取得新的进展。
由于这种方式具有本身的优势，因此在不久的以后，必然会为我国的污水处置、环境爱惜做出必然的奉献。
引言第二次工业革命以后，世界各国的经济都取得了快速进展。
其中工业的进展也为经济的推动提供了壮大的动力。
但伴随工业迅速进展的同时，废水的排放量也快速增加，对水循环系统造成重要阻碍。
由于我国的进展模式和时期特点的阻碍，这种效应加倍明显。
工业废水中含有大量的有害有毒物质，对整个水资源造成严峻阻碍，直接要挟人类的生命健康。
居民用水排放的污水假设不及时处置，也会造成必然的阻碍。
因此对污水进行处置，是关系我国工业进展产业结构和民生问题的重大事项。
通过实践说明，利用等离子体技术对废水进行处置能够取得较好的功效，因此对这种环保技术的研究也在进一步进行中。
一、等离子体水处置技术等离子体技术的进展离不开等离子体化学的进展，这一项学科综合了放电物理学、放电化学、化学反映工程学及真空技术等基础学科。
诞生于上世纪60年代，在80年代的时候开始正式将等离子体技术应用于环境工程中的污水治理中。
目前该项技术的应用领域已经取得必然的扩大，不确实是废水的排放，对废气的处置和固体废弃物的处置都取得必然的进展。
可是相关于国外，我国由于对该项技术的研究起步较晚，因此要想保证等离子体技术在环境工程的污水治理中取得更优质的功效还需要对该项技术进行进一步的研究。
等离子体水处置技术由于具有处置成效好、技术环保的特点，是目前我国处置污水经常使用的一种技术手腕。
等离子体技术依照温度和热平稳状态，能够简单分为高温等离子体技术和低温等离子体技术，低温等离子体技术是污水处置中所用的技术。
其原理是通过对其中高能电子的利用和污水中的物质进行一些列的物理化学反映，最终对污水中的有毒有害物质进行有效降解。
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放电等离子体水处理技术中的若干问题X Study on the T echnique of Water-treatment by Dischar ge Plasma叶齐政,万 辉,雷 燕,张家聪,李 劲(华中科技大学环境科学与工程学院,武汉430074)摘 要 根据放电等离子体水处理技术研究现状,认为其基本作用可能存在4个基本过程:原生、次生、再生和附属过程;根据介质的形态将不同的水处理放电形式系统地划分为气相、液相、混合两相3种形式,并作了比较。
Abstr act Non-ther mal plasma processing using electric dischar ge has been investigated as a n alter nat ive met hod for the degr adat ion of or ganic compounds cont ained in water. Four basic pr ocesses:or iginal,secondar y,reprocess and subsidiar y processes ar e pr esented.Thr ee kinds of dischar ge for ms:gas,liquid and two-phase mixture dischar ge for ms ar e pr esent ed for waste-wa ter pr ocessing.Some pr oblems existing in thistechnique ar e discussed in this paper.关键词 放电 等离子体 废水Key wor ds discharge plasma wastewater中图分类号 TM213,TM832 文献标识码 A0 引 言放电等离子体水处理技术近20年来得到较快的发展。
发展方向体现在4个方面:作用过程和机理、废水处理、放电形式及电源4方面的研究。
本文主要介绍前3个方面,并探讨一些基本问题。
1 作用过程和机理放电反应过程和机理的研究包括两个方面:一是放电反应过程的理论研究,目前主要是化学动力学过程和放电理论模型的结合;二是实验研究,主要是各种活性成分(自由基)的检测。
电子引起的等离子体化学反应机理最早的学说之一是光化学学说,认为放电的化学作用(无声放电中臭氧的生成)仅为放电的紫外线作用。
后发展的静离子学说把放电的化学作用归结于气体中正、负离子或电子的再结合,把电离看成化学过程的初始阶段。
后来又提出了关于无声放电化学作用的动离子学说,把离子作为活性粒子,其原理是把“临界活化”的概念应用到放电化学反应,认为活化可由热及电的途径传递给分子。
有作者提出了能量催化的概念,认为基本的活化过程是由激发分子和离子经由碰撞将能量传递给正常分子(化学活性粒子)[1]。
化学动力学过程及其与放电理论的结合方面研究较少。
在计算动力学参数时,一般将受放电影响的化学过程的微分方程简化为代数方程(其它过程仍采用微分方程);或者在解玻尔兹曼方程和物料平衡方程时作了较多的近似,尚无公认的理论模型。
研究自由基的检测方面国外较多,国内限于实验条件开展得较少。
脉冲放电中活性物种羟基、过氧化氢、臭氧在水和水溶液中的产生过去已有研究,活性物种羟基、过氧化氢可直接被水中流注电晕放电产生;当氧气以气泡形式通过放电区域时产生大量臭氧。
Joshi等在1995年确定了由于脉冲放电形成羟基、过氧化氢、水化电子的反应速率[2]。
Bing Sun, Masayuki Sato等在1997年使用光谱分析仪探测了自由基的产生,物化参数、放电条件对自由基产生的影响[3,4]。
Masato Kur ahashi等在1997年研究了在水中电解气泡放电产生自由基的过程。
他们观测到在水中正直流电压下电解产生气泡,在气泡中产生放电的过程[5]。
目前一般公认存在的理化反应包括:各种自由基、电场、强紫外线辐射、高压激波、臭氧、高能电子的轰击等内容,根据前述资料它们可分4个基本作用于废水的过程:一是原生过程,即基本和初始过程。
包括高能电子的冲击(打碎大分子或开环)、强场及电解作用(存在部分放电形式中),放电产物有紫外线、臭氧、自由基等,主要由物理参数决定,例如电压、电流、波形、介电常数和电导率等。
二是次生过程,包括紫外线、臭氧、自由基以及它们的联合作用、部分放电形式产生的激波作用,次生过程主要由原生过程的产物产生,且该过程的有无和强弱可调节,例如调节气体可调节紫外线和臭氧的有无和强弱。
三是最后产生的再生过程,包括化学反应的产物再次受放电影响的过程及反应产物离开放电区域以后发生的反应过程,主要由废水的化学成分决定。
四是附属过程,包括电极和容器材料参与的反应过程。
由于有这些过程,目前仅从终产物进行研究,无法搞清反应过程,虽然在线光谱观测具有较好的优势[6],但存在观测的区域问题。
不同放电形式中均可观测和检测到上述每种作用废水的过程,但一般未清楚划·32· Apr.2003 HIGH VOLTAGE ENGINEERING Vol.29No.4 X国家自然科学基金资助项目(50237010)分。
只有在对这些过程明确划分的基础上,才能采用正确、有效的研究方法。
2 废水处理效果目前对印染、硝基苯、水中苯乙酮、TN T 、对氯苯酚、4-氯酚和苯酚、味精、垃圾、二氯苯胺等废水的处理研究均有较好的效果,主要指标是有害成分的降解率(但尚无经济指标)[7～15]。
目前的处理水平为印染废水处理40s 后脱色率达95%以上,水样上清液COD 降低42.6%[8];苯乙酮放电处理30min的最高降解率达92%[10];硝基苯废水循环放电一次降解率在50%左右,二次总降解率为80%[11];氯苯酚处理30min 后降解率达96%[13]。
但对终产物的研究仅限于废水的成分,而对气相产物研究较少。
目前研究的另一问题仅考虑到放电可降解和分解大分子,而不提放电过程中也存在合成作用过程,放电是否带来新的有害物质也需要给予充分的重视。
放电等离子体水处理技术和其它技术联用是一个重要应用途径,放电作用打碎大分子或开环后,小分子的处理由其它技术处理可能更加有效和节能。
因此评价指标不能仅从降解率考虑,还要从提高可生物降解性方面考虑,如BOD/COD 指标。
放电等离子体水处理技术和催化剂的联用是一个新的研究方向。
前者基本上是无选择性过程,后者为有选择性过程,废气处理中研究较多,但未在废水处理中应用。
3 放电形式放电形式按外加电压分直、交流、脉冲3种;按介质参与反应的相态分气相(液膜表面的气体放电)、液相(水中放电)、气液混合两相等几种。
有关电极结构、介质等放电形式的研究国内开展得较多。
3.1 气相放电形式液膜表面的气体放电产物作用于液体,同时液体的挥发性气体成分参于反应(图1)。
也有利用介质(玻璃容器壁)形成介质阻挡放电,以降低电流(图2)。
这种放电形式处理水量少,一般不采用。
图1 水膜表面无声放电 图2 水膜表面介质阻挡放电3.2 液相放电形式在水中进行高压脉冲放电(液电效应)是上世纪50年代发展起来的,液中放电一般在极不均匀电场中由尖(线)电极产生。
其改进形式是液电空化技术(图3),即在反应器中通入气体,气泡的局部放电增加了反应活性分子(主要放电区域仍在液体中)。
这种放电形式提出早[16],研究较多,主要问题是处理区域有限,电极的浸蚀较为严重。
3.3 混合两相放电形式混合两相放电基本形式是在气中喷雾状液体或在液体中引入气泡,在气体和液体表面产生放电,目的是有尽可能大的等离子体与水接触的面积。
3.3.1 气中喷雾该种放电形式一般是在极不均匀电场中由尖(线)电极产生,利用机械喷雾形成气液混合两相体(图4),使放电易于发生,同时放电产物和液体有较大的接触面,比较适合工业应用。
目前已初步应用于焦化废水和垃圾填埋场渗滤液处理,问题是并非全部水通过电晕区,需要循环多次[17]。
图3 液中放电形式 图4 气中喷雾放电形式3.3.2 水中气泡将电极置于水中,同时在水中吹进气泡时的放电(见图5[18]),也有利用玻璃器壁形成介质阻挡放电的(见图6[19])。
气泡中放电时,高能电子、臭氧以及紫外线能够充分和水接触,易于产生羟基等自由基而处理废水。
但在水中气泡产生放电需要解决两个问题:1)水、空气的介电常数分别为80、1,电压不易加到这种混合介质中,需要快的上升时间和窄脉宽的高压脉冲。
2)要在气泡中而不在水中产生放电,需要气泡中的场强高于水中,要求外加电场较均匀;为使气泡在水中运动的时间较长(处理废水较充分),要加大气泡的路径,必须多组水中电极。
3.3.3 气中喷雾EHD电流体动力学效应(简称EHD )过去主要用于静电喷雾、喷涂、换热和超细粉末制备等,EHD 喷雾过程中会有电晕放电,用它处理废水,形成气液混合两相电流体放电,其优点是:1)使待处理的液体全部通过强放电区域,提高效率;2)勿需机械喷雾装置[20]。
补充气体的改进形式见图7[21],也有利用介质阻挡放电的形式[22]。
该种放电形式也存在电极浸·33·2003年4月 高电压技术 第29卷第4期 蚀的问题,处理的水量有限。
图5 水中气泡放电 图6 介质阻挡放电 图7 EHD 放电4 结 语放电等离子体处理难降解有机废水是效果明显的新技术,具有潜在的应用前景。
目前的问题是:¹提高降解效果的方法和手段针对性不强,由于放电过程较复杂,加上放电过程易受探测装置的影响和强烈的电磁干扰,物理和化学参数的在线检测困难。
º工业应用成本较高,实际应用的报道较少,一则稳定、长时连续工作的高压脉冲电源的成本较高,再则究竟需要什么样的电参数,目前尚无明确的结论(即使对一种废水处理,其规模化应用要求的电参数也没有)。
这些问题给该项技术的机理研究提出了深入研究的要求。
参考文献1 安得列夫著,金道森译.放电中的有机合成[M].北京,科学出版社,19592 Joshi A A,Locke B R.Format ion of hydr oxyl r adicals,Hydrogen,per oxide and aqueous electrons by pulsed streamer cor ona dischar ge in aqueous solution,Jour nal of hazar dous mater ials [J ],1995,41:3～303 Bing Sun,Masayuki Sat o,Clements J S.Opt ical st udyactive species produced by a pulsed str emer cor ona dis-char ge in water ,Journal of Electr ostatics[J],1997,39:189～2024 Bing Sun,Sato M,Clements J S.Non-uniform pulsedischar ge-induced r adical production in dist illed wa ter,Journal of Electrostatics [J ],1998,43:115～1265 M asato Kurahashi ,Shinji Katsurs ,Akir a Mizuno .R ad-ical format ion due to discharge inside bubble in liquid,Journal of Electrostatics[J],1997,42:93～1056 刘晓春,冯长根,朱祖良等.水中高压脉冲放电的光辐射研究[J ].北京理工大学学报,1999,19(1):8～127 Willber g D W,La ng P S,Hochemer R H.Degradationof 4-chlor ophenol ,3,4-dichloroaniline and 2,4,6-tr initr ot oluene in an elecur ohydr aulic discharge reactor [J ],Envir on.Sci.Technol,1996,30:2526～25348 李胜利,李 劲.脉冲电晕放电对印染废水脱色效果的实验研究[J].环境科学,1996,17(1):13～159 Lang P S,Ching W K,Willber g D M et al.Oxida-tive degradation of 2,4,6-trinitr otolene by ozone in an electr ohydr aulic discharge reactor [J],Envi-r on.Sci.Technol.1998,32:3142～314810 文岳中,姜玄珍,吴 墨.高压脉冲放电降解水中苯乙酮的研究[J ].中国环境科学,1999,19(5):406～40911 李 劲,叶齐政,郭香会等.电流体直流放电降解水中硝基苯的研究[J ].环境科学,2001,22(5):99～10112 胡祺昊,王黎明,关志成等.脉冲电流处理印染废水的研究[J].高压电器,2001,37(6):11～1313 文岳中,姜玄珍,刘维屏.高压脉冲放电与臭氧氧化联用降解水中对氯苯酚[J ].环境科学,2002,23(2):73～7614 陈银生,张新胜,袁渭康.高压脉冲电晕放电等离子体降解废水中苯酚[J].环境科学学报,2002,22(5):566～56915 张越非,叶齐政,赵 纯等.味精厂废水混合两相体放电预处理的研究[J].高电压技术2002,28(2):39～4016 Clements J S,Sato M ,Davis R H.Pr eliminar y investi-gation of prebr eakdown phenomena and chemical r eac-tions using a pulsed high-voltage discha rge in water [J].I EEE transactions on indust ry application,1987.IA -23(2):224～23517 李 劲,王泽文,高秋华等.放电等离子体水处理技术中的放电问题[J].高电压技术,1997,23(2):7～818 Satoshi Ihar a,Tomoa ki M iichi,Sabur oh Sa toh et al.Ozone gener ation by a dischar ge in bubbled wat er [J ].Jpn .J .Appl .Phys ,1999,38:4601～460419 印永祥,程仕清,吴广军.大气压下交流辉光放电等离子体气—液相化学反应器[J].核聚变与等离子体物理,1997,17(4):46～4920 叶齐政,齐军,顾温国等.EHD 喷雾放电现象研究[J].高压电器,2000,36(5):13～1621 叶齐政,万 辉,李 劲等.流量对气液混合两相体电流体放电的影响[J ].高电压技术,2002,28(9):42～4322 孙 明,赵小明,许德玄.水放电极雾化净水技术[J].高电压技术,2000,26(4):36～37(收稿日期 2003-02-25)叶齐政 1965年生,博士,副教授,从事电工与环境工程的研究和教学。