等离子体废水处理课程展示

低温等离子体技术对废水的处理作者：陈铭馥来源：《中国科技纵横》2017年第24期摘要：等离子体为电离气体，是物质的第四态，在环境领域中，可使用介质阻挡放电或高压辉光放电产生臭氧，臭氧对于污水深度处理有着重要的作用，由于其具有的强氧化性，可以除去水中很多难降解污染物。

本文主要介绍了产生等离子体的五种常见方式以及废水中有机物在低温等离子体中的降解的可能机理。

关键词：环境工程；等离子体；废水处理；臭氧氧化中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0003-021 低温等离子体技术1.1 低温等离子体的概念等离子体为电离气体，是物质的第四态，随温度升高，物质由固态变为液态，再变为气态，分子热运动随温度升高而加剧，分子中的原子获得足够动能后，彼此开始分离，外层电子脱离束缚变为自由电子，原子变为离子发生电离。

或是一定电压击穿气体分子，使得部分气体分子电离产生各种离子、中性原子或分子、激发态的原子或分子、电子、负离子、辐射光子和自由基的非凝聚体系。

体系中的正电荷与负电荷数量相等，因此称为等离子体。

它是一种导电流体，气体中的例子间存在库仑力，运动受电场和磁场的影响，等离子体内部聚集的各种原子、分子、例子等都是极易反应的。

等离子体按照带电粒子温度的相对高低，分为高温等离子体和低温等离子体。

重粒子温度接近或等于电子温度时称为高温等离子体（平衡等离子体），远低于电子温度时称为低温离子体（非平衡等离子体）。

低温等离子体系统特性主要由带电粒子决定，电场、磁场共同作用影响，具有独特的物理性质，可产生多种物理、化学反应。

高温等离子体产生的10000K以上的具有很高反应活性的粒子能使污染物迅速热解。

如法国发明的电感耦合等离子体流化床反应器，波兰发明的联合等离子体PCB处理装置[1]。

低温等离子其中的电子温度大于10000K，离子温度可能低至300K，因此高能电子可使分子激发、电离，反应体系仍能保持在较低温度。

宝參生科弦占摇虑RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORY 第40卷第4期2021年4月Vol.40No.4Apr.2021ISSN1006-7167CN31-1707/TDOI：10.19927/ki.syyt.2021.04.016基于等离子体技术的污水处理许允之，章^a，袁丽梅b，王荣琛c（中国矿业大学a.电气与动力工程学院；b.环境与测绘学院；c.孙越崎学院，江苏徐州221116）摘要：通过搭建气液两相介质阻挡放电的污水处理装置，对配置的罗丹明B有机溶液进行模拟污水处理实验。

将处理后的实验水样进行吸光度检测，分析不同处理条件下罗丹明B溶液的浓度变化，发现处理30min后，罗丹明B的降解率可达97.36%，处理效果较好。

同时，通过分析不同放电频率下的降解效果，发现存在最佳放电频率，并且降解效果与接地电流的最大频率成反比。

通过检测处理水样的COD,发现处理后可以达到国家排放标准。

最后结合等离子体水处理技术的降解机理,分析了罗丹明B的降解过程。

关键词：等离子体；介质阻阻放电；污水处理；罗丹明B中图分类号:TP391.4文献标志码:A文章编号：1006-7167（2021）04-0066-05Sewage Treatment Based on Plasma TechnologyXU Yunzhi a,ZHANG Jin a,YUAN Limei b,WANG Rongchen c(a.College of Electrical and Power Engineering； b.College of Environment and Surveying and Mapping；c.Sun Yueqi College,China University of Mining and Technology,Xuzhou221116,Jiangsu,China)Abstract:In this paper,the degradation of organic wastewater by plasma produced by dielectric barrier discharge is studied.A gas-liquid two-phase dielectric barrier discharge(DBD)wastewater treatment device is set up to treat the Rhodamine B organic solution by plasma.After30minutes of treatment,the degradation rate of Rhodamine B is 97.36%,and the treatment effect is good.At the same time,by analyzing the degradation effect under different discharge frequency，it is found that there is an optimal discharge frequency，and the degradation effect is inversely proportional to the maximum frequency of the grounding current.It is found that COD of treated water sample can meet the national discharge standard.At last,the degradation mechanism of plasma technology and the degradation process of Rhodamine B are discussed.Key words:plasma；dielectric barrier discharge；sewage treatment；Rhodamine B0引言随着工业现代化的快速发展，各种生活、工业生产污水的不达标排放造成了严重的水体污染问题。

环境工程污水处理中等离子体技术的运用李朝辉摘要：现代工业生产快速发展，在改善人们生活条件的同时，也带来新的环境污染问题，其中最显著的就是污水问题。

污水如果未经处理直接排放，会造成严重的环境污染问题，威胁人们自身健康。

本文中以等离子体技术为切入点，详细阐述其在环境工程污水处理中的应用，提高环境工程污水处理质量。

关键词：环境工程；污水处理；等离子体技术我国工业生产与生活中产生大量污水，污水回收利用率较低，大部分污水经过简单处理后直接排放到环境中，引发环境污染。

因此有必要提高污水处理的重视度，引入新技术提高污水处理质量与效率。

本文中主要分析等离子体技术在环境工程污水处理中的运用，就此展开相关论述。

1 等离子体技术等离子体技术中最明显的特点就是等离子体具有一定的化学反应特性。

可以以一种不同于其他物质的第四状态存在，电子、正负离子、激发态原子、分子以及自由基等粒子等是组成等离子体的主要成分。

在性能上表现为一种准中性非凝聚系统。

学术上对等离子体的分类方式有很多，按照温度来区分，可以分为热力学平衡态和非热力学平衡态等离子等离子体。

热力平衡状态的等离子体所处于的环境较高，因此也可以称之为高温等离子体，相应的非热力学平衡状态的等离子体也被称为低温等离子体。

对等离子体技术进行工程应用时，会根据不同的特点使用于不同的场合。

其中高温等离子体的应用主要参考的是其物理特性，低温等离子体技术的应用注重的是其中的高能电子参与的化学反应和物理反应[1]。

通过这些特殊的反应可以解决许多普通气体以及高温等离子体难以解决的问题。

由于环境工程中污水的浓度不是很高，因此使用低温等离子体技术可以很好的处理污水问题，技能保证处理效率还可以节约能量。

2 等离子体技术的运用2.1 处理装置电晕放电杂水中难以实现，但是在空气中可以有较大的空间范围进行。

通常可以在气水相间的系统中在气中进行点晕放电，形成放电等离子体与水接触的条件。

因此使用点晕放电方式的最重要问题就是生成具有与水接触面积较大的带电等离子体[2]。

等离子体电化学法在污水处理中的应用
等离子体电化学法是一种有效的污水处理技术，可以有效去除污水中的有机物、重金属离子和微生物。

它的原理是通过在污水中产生的电离自由基来改变污水中的物质结构，从而达到净化污水的目的。

等离子体电化学法在污水处理中的应用主要有以下几点：
1、去除有机物。

等离子体电化学法可以有效去除污水中的有机物，如石油、染料、酚类等有机物，从而达到污水净化的目的。

2、去除重金属离子。

等离子体电化学法可以有效去除污水中的重金属离子，如铅、镉、铬、铜、锌、铝等，从而降低污水中重金属的污染。

3、杀灭病原体。

等离子体电化学法可以有效杀灭污水中的病原体，如细菌、病毒等，从而提高污水的水质。

4、改善水质。

等离子体电化学法可以改善污水中的水质，减少污水中的悬浮物、有机物、重金属离子和病原体的含量，从而提高污水的水质。

科技成果——基于等离子体含重金属废水深度处理技术技术开发单位山东省科学院激光研究所适用范围采矿、电镀、医药、印染、煤化、化工等含重金属废水行业。

成果简介该技术核心设备为高压高频脉冲电源和低温等离子反应器。

利用等离子液相高压脉冲技术制备纳米粒子，由于等离子体能级高，生成的纳米金属粒子在水中高度分散，效率高，功耗小，成本低。

与重金属离子充分接触后，将有毒重金属离子还原为金属单质或降低其毒性，同时纳米粒子具有较大比表面积，吸附能力强，能够加速有毒重金属单质和有害基团凝聚沉淀，利于固液分离，有效将含重金属废水（含镍、砷、铬、铜等）处理后达到工业回用或排放标准。

技术效果该技术是一种高效、低成本的水处理技术，集多种高级氧化技术于一身，具有反应速度快、氧化能力强、对有机物降解无选择性、适应范围广、无需添加试剂、对环境无二次污染、运行费用低等优点，大大提高污水处理的排放标准，大幅度降低化工、制药、印染等行业的废水处理成本；该技术用于含砷、镍、铬等重金属离子废水处理时，能将水体中相关污染物浓度将至0.05mg/L以下。

综合固废比化学法降低90%以上，后期维护费用比膜过滤法降低90%以上。

运营成本（1）建设成本：一次性投入费用：一次性投入费用包括设备加工调试，以及配套设施。

以20吨/天含砷废水深度处理为例，一次性投入费用约为15-18万元。

（2）吨水处理费用：吨水处理费用主要包括电能消耗、纳米原材料、药剂。

以20吨/天含砷废水深度处理为例，吨水处理费用约为12元/吨。

（3）后期维护费：后期维护费用主要包括设备更换维修，以20吨/天含砷废水深度处理为例，吨水后期维护费用约为0.3元/吨。

应用情况目前该项技术已在云南红河砷业及无锡电镀园区建立含重金属废水深度处理示范平台，目前用户反映设备运行情况良好，处理效率高，处理结果达标，无故障发生。

（1）建立红河砷业含砷废水深度处理示范平台1个，云南省个旧市，规模日处理污水量20吨/天，运行砷浓度降低至0.05mg/L以下。

等离子体技术在废水处理中的应用摘要：炼化装置含油污水排放过程中会逸散出少量含苯系物VOCs气体，湿度大、恶臭明显、难治理，极大地影响了环境和操作人员的职业健康安全。

关键词：VOCs;低温等离子体;分解;含油污水;苯系物;防爆引言在我国社会经济不断快速发展的同时，也伴随着出现了日渐严重的环境污染问题，其中水污染问题尤其严重，对人类的身体健康构成了严重威胁。

在废水处理方面，常用技术有物理技术、化学技术等，各个处理技术均有其适用范围以及应用优势，但是，对于有害废水中难以降解的废弃物，处理效果不佳。

废水处理高新技术不断涌现，其中，等离子体技术的环境保护效益比较高，在含有大量有毒有害物质废水处理方面，具有明显的应用优势，因此，亟需对其应用要点进行深入研究。

1等离子体相关概述等离子体废水处理技术被广泛应用于工业废水处理中，其应用原理为大气压等离子体射流以及介质阻挡放电等，对于高难度降解废水，比如纺织印染废水、生物医药废水、垃圾渗滤液、高难度煤焦化废水等方面，另外，其已经被扩展应用于医疗机构废水处理中，同时在一定程度上也应用到了生态水体的修复中。

等离子体处理技术与传统废水处理工艺相比，有着非常明显的应用优势，重点体现在以下几个方面：（1）有些废水降解难度比较大，并且废水中含有复杂的有机分子，而等离子体技术科应用高浓度羟基自由基以及臭氧等强氧化性产物对其进行降解，废水处理效果较好。

（2）对于废水中的污染物去除效率比较高，可有效提升COD去除率，同时还具有杀菌、消毒、脱色等效果。

（3）在等离子体技术的应用中，可避免造成二次污染，废水中的污染物经过强氧化作用后，即可降解为CO2、H2O等无害无机物，在处理过程中不会产生污泥，可避免对环境造成二次污染。

（4）废水处理装置的占地面积比较小，反应速度快，并且只需进行常温常压操作。

2等离子体处理印染废水反应器2.1电晕放电反应器利用脉冲电晕放电使有机染料褪色，通过静电火花间隙开关，使用一个电容器(1nF)放电电路产生高压脉冲。

环境工程污水处理中等离子体技术的运用杨文娟摘要：提升污水处理质量是环境工程的研究重点，等离子体技术的使用，有效提升污水处理效率，效果好、不借助其它化学药剂是该项技术的显著优势。

近年来该项技术每年净化的污水量不断增加，环境治理效果极佳，本文围绕此技术展开讨论，深入探讨此项技术在污水处理过程中的原理，希望为相关部门提升污水处理能力提供参考。

关键词：环境治理；等离子体技术；原理；应用引言：等离子体处理污水，是高级氧化的主要技术组成，能进行微波辐射、热解等反应，将水体中的污染性离子全面清除，该项技术研究初期，具有能耗高等缺陷，经过多年研究攻关，技术水平明显提升，能量利用效率明显提高，讲解污水能力提升，因此该技术成为目前环境污水处理的最佳选择。

现阶段相关人员还未停止对等离子体技术的研究，技术水平有望继续提升。

1.等离子体技术概述电子、离子等较小粒子是等离子体的主要组成物质，在相应技术的辅助下，小分子粒子会和污水中的粒子进行反应，其中具有强氧化性能的活性物质，会和污水中物质发生碰撞反应，最终形成H2O和CO2，达到净水效果。

学术界有很多中等离子体分类方式，离子系统根据温度进行区分，不同温度下离子系统都能达到平衡状态，一种是热力学原理下的平衡态，另一种离子系统达到的平衡态正好相反，前者是将等离子体置于高温环境，后者将等离子体置于低温环境。

在高温环境中使用等离子体净化水源，选择热力学状态下的离子系统，此选择方式参照离子的物理特性，低温等离子体使用过程中，更多的是注重其能够进行的化学反应类型[1]。

不同种类的等离子体使用场合存在差异，通过对环境工程的分析，发现其水中污染离子含量较少，低温平衡态的等离子体，再加上相应的技术辅助，就能完成水体净化作业，且做到能源节约。

2.等离子体技术的放电类型放电介质是划分放电类型的一种方式，常见的有气相和液相两种放电方式。

利用放电产生方式的不同，区分放电类型是另一种划分方式，本文着重论述后一种。