申请日2015.03.31
公开(公告)日2015.08.26
IPC分类号C02F1/46
摘要
本发明公开了一种采用多针电晕放电结合二氧化钛催化剂处理阿特拉津废水的方法及装置，将阿特拉津废水通入到电晕放电反应容器中，在二氧化钛催化剂存在的条件下向反应容器中通入空气，然后打开电源进行多针电晕放电，利用放电过程产生的紫外光和可见光诱导二氧化钛催化剂活性，协同放电过程中产生的等离子体，降解废水中的阿特拉津。本发明的方法和装置设计简单，设备投资低，采用多针放电方式，并且加入二氧化钛可充分利用电晕放电过程中产生的紫外光提高降解效率，同时利用臭氧进行阿特拉津的降解，可应用于农药废水及难生化降解有机废水领域的处理。
摘要附图
权利要求书
1.一种采用多针电晕放电结合二氧化钛催化剂处理阿特拉津废水的方 法，其特征在于将阿特拉津废水通入到电晕放电反应容器中，所述的电晕放电 反应容器中设有多个连接电源负极的高压针状电极和一个连接电源正极的电 极，在二氧化钛催化剂存在的条件下向反应容器中通入空气，然后打开电源进 行多针电晕放电，利用放电过程产生的紫外光和可见光诱导二氧化钛催化剂活 性，协同放电过程中产生的等离子体降解废水中的阿特拉津;其中空气通量 0.5～2m3/h，放电功率为50～80W。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的阿特拉津废水中阿特 拉津的浓度为1～50mol/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述二氧化钛催化剂与阿特 拉津废水质量体积比为2～8g/L。
4.一种采用多针电晕放电结合二氧化钛催化剂处理阿特拉津废水的装 置，其特征在于该装置包括电晕放电反应器和循环废水混合器，所述的电晕放 电反应器包括反应容器和设置在反应容器底部的多针电晕放电电极、设置在反 应容器中部的用于放置二氧化钛催化剂的微孔石英玻璃板和设置在反应容器上 部的电极极板，所述的多针电晕放电电极包括多个高压针状电极和套装在所述 高压针状电极外的石英玻璃套管，所述的反应容器上分别设有进水口、出水口 和排气孔，所述的电极极板和高压针状电极分别连接等离子体电源的正负极; 所述的循环废水混合器包括混合容器和搅拌器，所述混合容器的进水口和出水 口依次分别连通所述反应容器的出水口和进水口形成循环，所述的石英玻璃套 管的进气端连通空气泵的气体出口端用于向反应容器中通入气体。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述混合容器的出水口通过 蠕动泵连通所述反应容器的进水口形成循环。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的多个高压针状电极采 用串联的方式连接。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述石英玻璃套管通气管路 的出口与高压针状电极顶端处于同一高度。
8.根据权利要求4或7所述的装置，其特征在于所述的石英玻璃套管通 气管路的出口与高压针状电极的顶端均高于反应容器的底部。
说明书
一种采用多针电晕放电结合二氧化钛催化剂处理阿特拉津废水的方法及装置
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种采用多针电晕放电结合二氧化钛催 化剂处理阿特拉津废水的方法及装置。
背景技术
阿特拉津又名莠去津，是选择性内吸传导型苗前、苗后除草剂，是目前应 用广泛的化学除草剂之一。然而，在其生产和使用的过程中，会进入环境水 体，对水环境造成污染。研究表明，阿特拉津的结构稳定，水溶性强，难以被 降解，被微生物矿化的过程十分缓慢，是一种典型的内分泌干扰物。目前，美 国环保局、加拿大环保部门已将阿特拉津列为需要监控的除草剂，欧盟也将其 列为优先控制的污染物之一。因此，有必要对水中的阿特拉津进行有效处理。 传统的生物法对阿特拉津有一定的降解作用，但速度慢，难以取得满意的效 果。电晕放电结合二氧化钛光催化剂可在较短时间内有效降解水中的阿特拉 津。
电晕放电通常是用直流高电压来启动，并将高电压加载在曲率半径很小的 电极(如针状电极或细线状电极)上。当针状电极(或细线状电极)上的电位 升高到一定程度时，也就是电荷累积到一定浓度时，针尖附近的强电场就能使 其周围的空气产生电离，从而产生局部放电现象，甚至产生晕光。电晕放电会 产生等离子体、臭氧和紫外光，但是普通的单针放电由于放电范围比较小，不 能处理水量比较大的废水。由此可见，目前的技术处理阿特拉津废水都存在一 定不足，因此寻找一种高效、简单、避免二次污染的处理阿特拉津废水的方法 迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是利用多针电晕放电结合二氧化钛催化剂技术，提供一种能 够高效去除水中阿特拉津的方法及装置，具体是提供一种电晕放电等离子体与 二氧化钛催化剂协同作用的一种新型高级催化氧化方法，以期解决或缓解阿特 拉津所造成的水体污染问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种采用多针电晕放电结合二氧化钛催化剂处理阿特拉津废水的方法，将 阿特拉津废水通入到电晕放电反应容器中，所述的电晕放电反应容器中设有多 个连接电源负极的高压针状电极和一个连接电源正极的电极，在二氧化钛催化 剂存在的条件下向反应容器中通入空气，然后打开电源进行多针电晕放电，利 用放电过程产生的紫外光和可见光诱导二氧化钛催化剂活性，协同放电过程中 产生的等离子体降解废水中的阿特拉津;其中空气通量0.5～2m3/h，放电功率 为50～80W。空气通量和放电功率均不能太大，否则形不成完整的气流通路或 烧坏针电极。
所述的阿特拉津废水中阿特拉津的浓度为1～50mol/L。因为浓度过高降解 效率会下降。
所述二氧化钛催化剂与阿特拉津废水质量体积比为2～8g/L。
一种采用多针电晕放电结合二氧化钛催化剂处理阿特拉津废水的装置，该 装置包括电晕放电反应器和循环废水混合器，所述的电晕放电反应器包括反应 容器和设置在反应容器底部的多针电晕放电电极、设置在反应容器中部的用于 放置二氧化钛催化剂的微孔石英玻璃板和设置在反应容器上部的电极极板，所 述的多针电晕放电电极包括多个高压针状电极和套装在所述高压针状电极外的 石英玻璃套管，所述的反应容器上分别设有进水口、出水口和排气孔，所述的 电极极板和高压针状电极分别连接等离子体电源的正负极;所述的循环废水混 合器包括混合容器和搅拌器，所述混合容器的进水口和出水口依次分别连通所 述反应容器的出水口和进水口形成循环，所述的石英玻璃套管的进气端连通空 气泵的气体出口端用于向反应容器中通入气体。
所述混合容器的出水口通过蠕动泵连通所述反应容器的进水口形成循环。
所述的多个高压针状电极采用串联的方式连接。
所述石英玻璃套管通气管路的出口与高压针状电极顶端处于同一高度。
所述的石英玻璃套管通气管路的出口与高压针状电极的顶端均高于反应容 器的底部一定距离。
在微孔石英玻璃板上加入二氧化钛光催化剂，能充分利用电晕放电产生的 紫外光，从而进一步提高对阿特拉津的降解效率;石英玻璃套管通气管路的出 口与高压针状电极的顶端均高于反应容器的底部一定距离，这样既能防止电晕 放电烧坏反应容器的底部，又能产生更好的气流通道，使电晕放电更加稳定; 多个高压针状电极采用串联的方式;石英玻璃套管通气管路的出口与高压针状 电极的顶端处于同一高度，防止高压针状电极接触到水;使用循环水流来处理 阿特拉津废水，处理水量大大提高，改变以往等离子体水处理装置处理水量的 局限性;当开启装置时要首先打开气流通道，然后再打开废水通道，防止因高 压针状电极接触到水造成的气流通道倒吸废水的现象。
本发明方法中的多针放电有多个放电点，能产生更多的等离子体、臭氧和 紫外光，能提高污染物的降解效率。同时在多针电晕放电中加入二氧化钛催化 剂能更好的利用多针放电产生的大量紫外光，产生更多的电子与空穴对，增强 降解效率，显著改善普通单针放电紫外光不足、紫外光利用效率不高的缺点。
本发明的有益效果：
(1)电晕放电等离子体与二氧化钛协同作用能在较短时间内有效去除水中 的阿特拉津;
(2)通气的同时进行电晕放电，能形成更稳定的放电现象，产生更多的等 离子体;
(3)采用多针电晕放电代替单针放电，能产生更多的等离子体、臭氧以及 紫外光，大幅度提高降解效率;
(4)在等离子体放电体系中加入二氧化钛光催化剂，充分利用多针放电等 离子体的紫外光，对阿特拉津进行进一步降解;
(5)石英玻璃套管与高压针状电极均高于筒状反应器的底部一定距离，这 样既能防止电晕放电烧坏筒状反应器的底部，又能产生更好的气流通道，使电 晕放电更加稳定;
(6)石英玻璃套管通气管路的出口与高压针状电极处于同一高度，防止高 压针状电极接触到水，并且能形成完整的气流通路，能持续地进行电晕放电， 同时减少因放电造成的高压针状电极的损耗。
