袁子越

摘 要 低溫等離子體治理污廢水效果好，能耗低，不需要投加化學(xué)試劑，逐漸成為污廢水治理的熱點(diǎn)。本文重點(diǎn)綜述了低溫等離子體，低溫等離子體處理機(jī)理，發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞 低溫等離子體 污廢水處理 機(jī)理研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

根據(jù)2014年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)：全國(guó)423條主要河流、62座重點(diǎn)湖泊（水庫(kù)）的968個(gè)國(guó)控地表水監(jiān)測(cè)斷面（點(diǎn)位）開(kāi)展了水質(zhì)監(jiān)測(cè)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)斷面分別占3.4%、30.4%、29.3%、20.9%、6.8%、9.2%，水質(zhì)惡化情況嚴(yán)峻，尤其是各大流域的市級(jí)與三級(jí)支流的黑臭問(wèn)題更加突出，且劣化程度逐年提高，黑臭河治理成為“十三五”的重要任務(wù)。

近年來(lái)高壓脈沖放電等離子體放電技術(shù)用于污廢水環(huán)境治理的研究工作在國(guó)內(nèi)外興起，并且各所高校大學(xué)生也逐漸參與到低溫等離子體的研究中，因?yàn)榧杂苫趸?，高溫?zé)峤到?，高能電子轟擊，臭氧氧化，紫外光降解，光化學(xué)氧化等多種作用，成為一種新型的水處理高級(jí)氧化技術(shù)，通過(guò)對(duì)低溫等離子體反應(yīng)器的介紹，以及處理先例的探討，尋求該技術(shù)新的改進(jìn)措施以及研究方向和任務(wù)具有重要意義。

1低溫等離子體

等離子體是由部分電子被剝奪后的原子及原子，分子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)粒子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，整體呈中性的物質(zhì)狀態(tài)，因其具有電子，正離子，負(fù)離子，激發(fā)態(tài)的原子或分子以及光子六種典型的粒子，而是一種很好的導(dǎo)電體，被稱(chēng)為繼“固態(tài)”，“液態(tài)”，“氣態(tài)”后的“物質(zhì)第四態(tài)”。

等離子體根據(jù)其體系的能量，溫度，離子密度的不同，通常分為高溫等離子體和低溫等離子體。高溫等離子體的各種粒子的溫度幾乎相同，電離度接近1，并且體系處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，而低溫等離子體處于熱力學(xué)非平衡狀態(tài)，各種溫度不相同。低溫等離子體雖然電子溫度高但它在常溫下發(fā)生的等離子體，且不需要真空設(shè)備，能得到比較穩(wěn)定的放電狀態(tài)，被用于很多生產(chǎn)領(lǐng)域。

2處理機(jī)理

目前，水中的有機(jī)物有多環(huán)芳烴，多氯聯(lián)苯，甲醛，有機(jī)氯農(nóng)藥，苯胺類(lèi)化合物，印染廢水等難生物降解有機(jī)物。

在水溶液中，臭氧同污染物的反應(yīng)機(jī)理包括直接反應(yīng)（臭氧與有機(jī)物直接反應(yīng)）和間接反應(yīng)（臭氧分解產(chǎn)生·OH，·OH同污染物進(jìn)行氧化反應(yīng)），還可經(jīng)過(guò)水中溶解物誘發(fā)產(chǎn)生一系列自由基如·O，·O ，·HO2，·OH等，與有機(jī)物進(jìn)行自由基反應(yīng)。O3能降解多種難生物降解有機(jī)物，特別是對(duì)染料分子的助色基團(tuán)和發(fā)色基團(tuán)有良好的選擇性和氧化性，因此特別適用于印染廢水的處理。

（3）紫外光的光解作用

污廢水中的有機(jī)物吸收紫外線，進(jìn)入激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)分子返回基態(tài)所放出的能量使其分子鍵斷裂，生成相應(yīng)的游離基或離子，再與氧氣和水生產(chǎn)新的物質(zhì)。紫外線被等離子體通道周?chē)囊后w吸收后，促使水中的溶解氧產(chǎn)生激發(fā)態(tài)氧原子和有機(jī)自由基作用，從而誘發(fā)有機(jī)污染物質(zhì)的降解反應(yīng)。

武海霞等通過(guò)采用上述介質(zhì)阻擋放電的方式處理苯胺，研究了各種影響因素的處理效果，結(jié)果證實(shí)，在一定條件下，苯胺的去除率達(dá)89.96%，類(lèi)似的處理廢水的研究還有袁渭軍等利用低溫等離子體法處理鍋爐EDTA清洗廢水實(shí)驗(yàn)研究中表明，當(dāng)放電功率為15KW，電極間距為5mm時(shí)，可使電廠鍋爐EDTA清洗廢水COD降解率70%以上，色度去除率90%以上。由此看出低溫等離子體處理廢水效果顯著。

3不足以及發(fā)展趨勢(shì)

通過(guò)以上的介紹可以知道低溫等離子體水處理的核心問(wèn)題為放電反應(yīng)器的選擇，雖然相比較于其它處理技術(shù)，該技術(shù)更環(huán)保，更便捷，并且有較為理想的成果，但是能量利用率仍然有待提高，電極間存在腐蝕，放電穩(wěn)定性差。這些直接影響該技術(shù)的運(yùn)行成本以及處理效果，因此在致力于重點(diǎn)研發(fā)高效低能的電極結(jié)構(gòu)，采用結(jié)構(gòu)優(yōu)良的反應(yīng)器，盡可能的降低外加電源功率，這樣不僅易于產(chǎn)生放電等離子體而且能夠提高經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶來(lái)了一系列的水環(huán)境問(wèn)題，水生態(tài)受損嚴(yán)重，環(huán)境隱患多，飲用水以及污廢水排放等問(wèn)題十分突出，不利于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。雖然低溫等離子體技術(shù)仍存在不足，但其在廢水處理中克服了現(xiàn)有傳統(tǒng)方式的不足，也有較好的處理效果，因此要促進(jìn)和引導(dǎo)該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，并且讓社會(huì)各界人士了解這項(xiàng)技術(shù)十分必要，對(duì)實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)黑臭河的治理具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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[3] 袁渭軍，張文治，等.低溫等離子體法處理電廠鍋爐EDTA清洗廢水實(shí)驗(yàn)研究[M].水處理技術(shù)，2015，41（6）：1000-3770.