本发明专利技术涉及一种平流式等离子体‑光催化剂协同处理废水装置及其使用方法。所述装置包括水循环装置和介质阻挡放电等离子体发生装置；所述水循环装置包括通过水流通道槽连接的左蓄水池和右蓄水池；所述水流通道槽中央设置有由左水流挡板和右水流挡板所组成的等离子体‑光催化反应池；所述等离子体‑光催化反应池正上方设置有介质阻挡放电等离子体发生装置；所述等离子体‑光催化反应池内设置有负载光催化剂的陶瓷板。本发明专利技术平所提供装置同时利用两种高级氧化技术来处理废水中的有机污染物，具有更高的效率，并且不需要外加光源，在提升污水处理效率的同时提升了体系的能量利用率，降低了将光催化剂直接投放到水体中产生的二次污染。
【技术实现步骤摘要】
一种平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置及其使用方法
本专利技术涉及一种平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置及其使用方法，属于废水处理领域。
技术介绍
由于废水中的大多数有机污染物具有良好的溶解性和分散性，因此有机物的处理一直是废水净化处理的难点。随着工业的快速发展，含有机物的废水种类也在加速增加。其中，印染废水、含农药废水和含抗生素废水问题尤其突出。这些含有大量不同种类有机污染物的废水导致可饮用水资源急剧下降，同时也严重威胁到了动植物和人类的安全。此外，大多数的有机污染物还具有难降解的特性，这加剧了水体质量改善的难度。因此，结合不同的污水处理技术综合高效地降解水体中的有机污染物具有重大的研究意义。介质阻挡放电等离子体技术是一种集高能电子辐射、自由基氧化、臭氧氧化、紫外线光解等的综合处理技术。介质阻挡放电等离子体技术作为一种新型的环保型高级氧化技术，具有成本低、处理效率高、无污染等优点，已广泛应用于废水的处理中。介质阻挡放电过程中会产生大量自由基(如：·O、·OH、·H等)和长寿命活性物质(如：H2O2、O3)，这些物质直接或间接与大气或水中的有机污染物发生反应。此外，介质阻挡放电过程还伴随着一定强度的光产生。为了提高污染物的降解效率，提高能量利用率，介质阻挡放电等离子体技术常常与其它高级氧化技术相结合协同降解水体中有机污染物。光催化技术作为一种常见的高级氧化技术，由于光催化剂可以直接利用光能降解有机污染物，所以在污水中有机污染物的降解领域具有明显的优势。然而，传统的光催化降解有机污染物是将光催化剂直接投放到污水水体中，这种方式易造成二次污染，且催化剂的回收利用率低。因此，设计一种可以在发生等离子体反应的同时利用其产生的光进行光催化反应，且光催化剂易回收重复使用的综合反应装置，并用于废水中有机污染物的降解，具有广大的应用前景。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置及其使用方法。本专利技术提供的装置可以在发生等离子体反应的同时利用其产生的光进行光催化反应，且光催化剂易回收重复使用，能够解决单一污水处理技术能量利用率低、效率低和催化剂不易回收的技术问题。本专利技术的技术方案如下：一种平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置，包括水循环装置和介质阻挡放电等离子体发生装置；所述水循环装置包括通过水流通道槽连接的左蓄水池和右蓄水池；所述水流通道槽中央设置有由左水流挡板和右水流挡板所组成的等离子体-光催化反应池；所述等离子体-光催化反应池正上方设置有介质阻挡放电等离子体发生装置；所述等离子体-光催化反应池内设置有负载光催化剂的陶瓷板；所述介质阻挡放电等离子体发生装置包括固定架，所述固定架由两个固定座、一个顶板、两个石英板安装槽和两个石英板安装手柄组成；所述顶板上表面的中央设置有高压接线柱；所述顶板下方设置有散热器，散热器下方设置有电极，电极下方设置有石英板；所述顶板、散热器和电极通过内部螺栓相连固定，石英板通过石英板安装槽和石英板安装手柄固定；所述左蓄水池和右蓄水池分别与蠕动泵相连接。根据本专利技术优选的，所述左水流挡板和右水流挡板的材质为树脂玻璃，通过胶体固定于水流通道槽，左水流挡板和右水流挡板的高度低于水流通道槽的高度，防止水流出通道外。根据本专利技术优选的，所述顶板两侧设置有锁紧螺钉，顶板通过锁紧螺钉紧固在固定座的凹槽上。固定架可以通过移动凹槽的位置来调整顶板、电极和石英板的位置，即调整介质阻挡放电等离子体发生装置距离待处理废水上表面的高度。根据本专利技术优选的，所述高压接线柱还连接有外接电源；进一步优选的，所述外接电源为调制脉冲等离子体电源或直流电源。根据本专利技术优选的，所述散热器为铝制散热器。铝制散热器可以降低介质阻挡放电等离子体发生装置的温度，延长工作时间。根据本专利技术优选的，所述电极为不锈钢电极，形状为长方形，长：宽＝5:2。电极下表面积大小决定了介质阻挡放电等离子体发生装置的放电区域，电极的放电强度可以通过改变电源的输入功率改变，功率越大放电强度越大，光强越大，光催化反应越强烈。根据本专利技术优选的，所述石英板的表面积大于电极表面积，形状为长方形，长：宽＝8:5。本装置通过按压石英板安装手柄使石英板安装槽下移，然后将石英板置于石英板安装槽上完成石英板的固定。根据本专利技术优选的，所述负载光催化剂的陶瓷板为蜂窝陶瓷板，高度为0.5～1.5cm，长度为8～12cm，宽度为3～6cm，孔径为0.5～1.5mm，可以重复多次使用。根据本专利技术优选的，所述光催化剂为半导体光催化剂钒酸铋。钒酸铋半导体光催化剂禁带宽度较窄，不仅可以利用紫外光还可以利用可见光，可以较大提升污水的处理能力。根据本专利技术优选的，所述左蓄水池和右蓄水池为开放式蓄水池。两个蓄水池大小可以根据所需处理的有机污染物量的多少进行调整。根据本专利技术优选的，所述左蓄水池和右蓄水池通过软管与蠕动泵连接。本专利技术还提供上述负载光催化剂的陶瓷板的制备方法，包括步骤如下：(1)将偏钒酸铵在75～85℃水浴搅拌条件下溶解于乙二醇溶液中，得到浓度为0.1～0.3mmol/mL的A液；将五水硝酸铋在搅拌条件下溶解于乙二醇溶液中，得到浓度为0.1～0.3mmol/mL的B液；(2)在搅拌条件下，将A液逐滴加入到B液中，用浓氨水将pH调为5～6，随后在75～85℃下，水浴搅拌生成钒酸铋凝胶；(3)将蜂窝陶瓷板浸泡在步骤(2)所制备的钒酸铋凝胶中，在75～85℃下烘干8～12min，重复3～4次，然后将负载有钒酸铋的蜂窝陶瓷板在75～85℃下继续烘干8～12h，最后再将蜂窝陶瓷板在450～550℃条件下煅烧4～6h，自然冷却后得负载光催化剂的陶瓷板。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，所述A液和B液的体积比为1:1。根据本专利技术优选的，步骤(3)中，所述蜂窝陶瓷板的高度为0.5～1.5cm，长为8～12cm，宽度为3～6cm，孔径为0.5～1.5mm。上述平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置的使用方法，操作步骤如下：(1)将含有机污染物的待处理废水加入到左蓄水池中，当左蓄水池的水位高度上升到与水流通道槽一个高度后，待处理废水沿着水流通道槽流到等离子体-光催化反应池的左水流挡板，当水位上升到与左水流挡板相同高度后，待处理废水流入等离子体-光催化反应池；(2)调节介质阻挡放电等离子体发生装置使石英板距离待处理废水上表面的高度为1～4cm，接通外接电源，通过介质阻挡放电等离子体发生装置处理等离子体-光催化反应池中的待处理废水，当等离子体-光催化反应池的水位高度与右水流挡板的高度相同时流向高度较低的右蓄水池；(3)通过蠕动泵将右蓄水池的水抽到左蓄水池进行循环处理，得到去除有机物后的清水排放或回用。根据本专利技术优选的，步骤(3)中，外接电源驱动蠕动泵将右蓄水池的废水转移到左蓄水池使体系中的废水不断循环流动，循环处理时间根据所处理的废水体积和有机污染物浓度决定。本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置，其特征在于，包括水循环装置和介质阻挡放电等离子体发生装置；所述水循环装置包括通过水流通道槽连接的左蓄水池和右蓄水池；所述水流通道槽中央设置有由左水流挡板和右水流挡板所组成的等离子体-光催化反应池；所述等离子体-光催化反应池正上方设置有介质阻挡放电等离子体发生装置；所述等离子体-光催化反应池内设置有负载光催化剂的陶瓷板；/n所述介质阻挡放电等离子体发生装置包括固定架，所述固定架由两个固定座、一个顶板、两个石英板安装槽和两个石英板安装手柄组成；所述顶板上表面的中央设置有高压接线柱；所述顶板下方设置有散热器，散热器下方设置有电极，电极下方设置有石英板；所述顶板、散热器和电极通过内部螺栓相连固定，石英板通过两个石英板安装槽和两个石英板安装手柄固定；/n所述左蓄水池和右蓄水池分别与蠕动泵相连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置，其特征在于，包括水循环装置和介质阻挡放电等离子体发生装置；所述水循环装置包括通过水流通道槽连接的左蓄水池和右蓄水池；所述水流通道槽中央设置有由左水流挡板和右水流挡板所组成的等离子体-光催化反应池；所述等离子体-光催化反应池正上方设置有介质阻挡放电等离子体发生装置；所述等离子体-光催化反应池内设置有负载光催化剂的陶瓷板；
所述介质阻挡放电等离子体发生装置包括固定架，所述固定架由两个固定座、一个顶板、两个石英板安装槽和两个石英板安装手柄组成；所述顶板上表面的中央设置有高压接线柱；所述顶板下方设置有散热器，散热器下方设置有电极，电极下方设置有石英板；所述顶板、散热器和电极通过内部螺栓相连固定，石英板通过两个石英板安装槽和两个石英板安装手柄固定；
所述左蓄水池和右蓄水池分别与蠕动泵相连接。
2.如权利要求1所述的平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置，其特征在于，所述左水流挡板和右水流挡板的材质为树脂玻璃，通过胶体固定于水流通道槽，左水流挡板和右水流挡板的高度低于水流通道槽的高度。
3.如权利要求1所述的平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置，其特征在于，所述顶板两侧设置有锁紧螺钉。
4.如权利要求1所述的平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置，其特征在于，所述高压接线柱还连接有外接电源；进一步优选的，所述外接电源为调制脉冲等离子体电源或直流电源。
5.如权利要求1所述的平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置，其特征在于，所述散热器为铝制散热器，所述电极为不锈钢电极。
6.如权利要求1所述的平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置，其特征在于，所述石英板的表面积大于电极表面积，形状为长方形，长：宽＝8:5；所述电极形状为长方形，长：宽＝5:2。
7.如权利要求1所述的平流式等离子体-光催化剂协同处理废水装置，其特征在于，所述负载光催化剂的陶瓷板为蜂窝陶瓷板，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李善评，陈永阳，郭丹，黄伊璇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。