申请日2015.01.30
公开(公告)日2015.06.03
IPC分类号C02F1/30; C02F1/46; C02F1/78; C02F1/72
摘要
本发明涉及一种铋酸钠协同等离子体处理有机废水的方法。向有机废水中投加铋酸钠试剂，混合均匀后将废水置于等离子体放电装置中进行处理。本发明的目的是将放电等离子体技术与铋酸钠光催化结合起来，提供一种快速有效处理有机废水的方法。利用电弧和介质阻挡放电过程中产生的流光作为光源，诱导铋酸钠产生活性粒子，增加反应体系中的活性成分，提高有机污染物的氧化分解效率和矿化能力。
权利要求书
1.一种铋酸钠协同等离子体处理有机废水的方法，其特征在于向有机废水中投 加铋酸钠试剂，混合均匀后将废水置于等离子体放电装置中进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的等离子体放电装置的放电形 式为电弧放电或介质阻挡放电。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于等离子体放电装置的放电输出电压 6‐20kV，放电处理5‐10min。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于等离子体放电装置的电源采用 AC‐DC‐AC结构整流逆变，工频220V交流电压经整流逆变电路和高压变压器后变 成幅值0～20kV、频率1～100kHz可调的交流电压。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于以处理有机废水的体积计，所述的 铋酸钠投加量为0.2‐0.8g/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的有机废水pH值为6.2‐10。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述处理时间为5‐10min。
8.根据权利要求1所述的方法，特征在于所述处理温度为15‐28℃，处理压力为 常压。
说明书
一种铋酸钠协同等离子体处理有机废水的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种处理含有机污染物废水的方法，具 体涉及一种铋酸钠协同等离子体处理有机废水的方法。
背景技术
近年来，放电等离子体技术在废水处理中得到了广泛的研究与应用。其原理 是在放电过程中产生高能电子，携带大量能量的电子会与放电周围的气体或液体 发生碰撞，将能量传递给这些原子和分子，使其发生电离、电子雪崩变成激发态 的基团，从而产生大量处于活化状态的粒子、光子、自由基等，如·OH、·H、·O2H、 H2O2、O3等。一方面，高能电子能够与污染物分子直接碰撞，使污染物活化处 于激发态，甚至离解。另一方面，放电过程中产生的氧化性活性粒子与污染物发 生化学反应，使之氧化降解。作为高级氧化水处理技术中的一种，等离子体技术 与其它高级氧化技术相比有诸多优点，如水溶液中放电可以在常温常压下操作， 无需加入催化剂就可以在水溶液中产生多种化学氧化性物质，该项技术对低浓度 有机物的处理经济且有效。
国内外学者利用等离子体技术对不同污染物降解进行了研究，包括2，4‐二 硝基酚、苯酚及其衍生物和各种抗生素、农药和染料等，但是单独使用等离子体 降解废水存在着处理时间长，仅对低浓度有机污染物效果好，放电过程中活性物 质不能被充分利用，能量利用率较低等缺点。如何提高能量利用率进而降低能耗、 对水中有机污染物有效降解是近几年研究的热点。
在产生等离子体的电弧和介质阻挡放电过程中会辐射出大量的紫外光、可见 光及红外光流光，可在反应体系中投加光催化剂，充分利用放电过程中的能量， 提高处理效率。在各种光催化剂中，TiO2研究最为广泛，但其禁带宽度约为3.2eV， 只能吸收利用波长小于387nm的紫外光。钙钛矿型金属氧化物铋酸钠(NaBiO3) 是一种新型有效的光催化剂，具有较强的光催化活性。
中国专利CN 101734814 B(一种快速降解有机染料废水的方法)中介绍了在 加酸调节至酸性的废水中加入铋酸钠搅拌进行反应，投加量1g/L‐4g/L，不同染料 废水的TOC去除率为16%‐34%，该方法不需要外加能源，但铋酸钠投加量较高， 深度矿化能力有限。公布号为CN 103626278 A的专利中介绍了采用铋酸钠快速 氧化与铋酸钠太阳光催化两步联用法处理染料废水的方法，TOC去除率可达52%， 但反应时间较长。现有技术中尚未见将铋酸钠与放电等离子体技术相结合的相关 报道。
发明内容
本发明的目的是将放电等离子体技术与铋酸钠光催化结合起来，提供一种快 速有效处理有机废水的方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种铋酸钠协同等离子体处理有机废水的方法，向有机废水中投加铋酸钠试 剂，混合均匀后将废水置于等离子体放电装置中进行处理。
其中所述的等离子体放电装置的放电形式优选电弧放电或介质阻挡放电。
等离子体放电装置的放电输出电压优选6‐20kV，放电处理时间优选5‐10min。
等离子体放电装置的电源优选采用AC‐DC‐AC结构整流逆变，工频220V交流 电压经整流逆变电路和高压变压器后变成幅值0～20kV、频率1～100kHz可调的交 流电压。
采用介质阻挡放电的等离子体放电装置为柱—板结构(如图1所示)，包括 介质阻挡放电高压电源、高压陶瓷电极、石英玻璃皿、接地电极不锈钢圆盘、底 座、支架、介质间距调节杆及螺母。
废水置于直径200mm、高50mm的石英玻璃皿中。高压电极为柱状陶瓷电 极，表面为陶瓷涂层所包裹，直径25mm，高压陶瓷电极通过高压线与交流电源 相连，置于反应槽石英玻璃皿的上方，通过介质间距调节杆调节高压陶瓷电极顶 端到液面的距离。高压陶瓷电极与废水液面接触。低压电极为紧贴石英玻璃皿底 部的接地电极不锈钢圆盘。
采用电弧放电的等离子体放电装置为针对水面的电弧放电形式(如图2所示)， 包括高压电源，铜棒电极和石英玻璃皿;废水置于直径100mm、高50mm石英 玻璃皿中，柱状铜棒做高压电极，待处理废水做地电极，固定电极端部距液面 8mm。
所述的方法，以处理有机废水的体积计，所述的铋酸钠(NaBiO3·2H2O)投 加量优选0.2‐0.8g/L。
所述的有机废水pH值优选6.2‐10。
所述处理时间优选5‐10min。
所述处理温度优选15‐28℃，处理压力为常压。
本发明的有益效果如下：
1)本发明中将铋酸钠置于等离子体水处理反应器中，利用放电过程中辐射 出的流光，发生光催化反应，生成大量活性自由基，降解水中有机污染物生成简 单有机物、二氧化碳和水。通过光催化氧化与高级氧化协同耦合的双重作用，显 著提高了废水中有机物的去除效率。
2)本发明中所用到铋酸钠为黄色无定形粉末，可直接购得，能多次连续使 用。
3)整套体系在常温、常压下运转，操作简单，反应时间短。
