本发明涉及一种有机污染物质处理的,尤其涉及一种低温等离子体有机污染物修复装置及方法。
背景技术:
1、针对有机污染水体和土壤,常见的处理技术有物理吸附法、化学氧化法和生物法。水体和土壤中的有机污染物组成复杂,使得传统物理吸附法和生物法在一定条件下处理周期长且处理效果低。化学氧化法修复有机污染水体和土壤通常需要额外添加氧化剂包括过硫酸盐、过氧化氢等以及催化剂,可能会导致二次污染。低温等离子体是集高能量电子轰击、臭氧催化氧化和紫外光光解等多种处理手段于一体的绿色环保的高级氧化技术,在高压放电过程中能够产生高能电子和大量的活性氧物质,使得有机污染物降解为小分子有机物甚至完全矿化。
2、目前已经有部分研究人员采用低温等离子技术处理有机污染废水,但是其仍然存在产生的活性物质的传质距离较短无法与足量的目标污染物发生氧化还原反应的缺点。同样在土壤中也存在这种传质阻力,甚至更强于液相中,因为土壤的致密环境阻碍了高能电子和活性氧物质与目标污染物的接触。
技术实现思路
1、发明目的:本发明的第一目的是提供一种能够增强等离子体在有机污染物质中传质距离的低温等离子体有机污染物修复装置。
2、本发明的第二目的是提供一种低温等离子体有机污染物修复方法。
3、技术方案:本发明公开的一种低温等离子体有机污染物修复装置,包括顶部开口密封连接有法兰盖的石英反应容器、安装在法兰盖上且下端伸入石英反应容器内的圆柱形电极以及位于圆柱形电极底部的曝气头,所述圆柱形电极包括自内向外依次同轴套设的高压电极、陶瓷介质管和低压电极,陶瓷介质管贴设在高压电极的外周,陶瓷介质管与低压电极之间形成能够通入气体的放电腔室,陶瓷介质管与低压电极形成介质阻挡放电激发放电腔室内的气体产生等离子。
4、进一步的,还包括安装在法兰盖上的电机以及与电机的输出轴连接且位于石英反应容器内部用于搅拌土壤的旋转叶片。
5、进一步的,所述法兰盖上安装有与电机接通的转速调节器。
6、进一步的,所述陶瓷介质管与低压电极的单边间距为1~1.5mm。
7、进一步的,所述圆柱形电极的上端安装有与放电腔室连通的进气管。
8、进一步的,所述法兰盖上安装有与石英反应容器连通的出气管。
9、进一步的,所述石英反应容器上倾斜设置有与之连通的液体取样管,且液体取样管上安装有密封塞。
10、进一步的,所述法兰盖上开设有土壤取样口。
11、进一步的,所述圆柱形电极与高压电源电性连接。
12、基于同样的发明构思,本发明还公开一种低温等离子体有机污染物修复方法,包括以下步骤:
13、当修复对象为有机污染水体时,将待处理废水倒入石英反应容器内;
14、将工作气体导入放电腔室;
15、将圆柱形电极接通高压电源,高压电极和陶瓷介质管形成介质阻挡放电,激发放电腔室内的工作气体产生等离子体,并在气体压力的作用下通过曝气头进入石英反应容器内的反应溶液随后产生等离子体气泡;
16、有机污染水体反应时间为5~120min,在有机污染水体反应期间间隔指定时间从液体取样管处取样,检测有机污染水体修复程度;
17、或当修复对象为有机污染土壤时,将待处理有机污染土壤和水按照指定比例放置在石英反应容器内;
18、将工作气体导入放电腔室;
19、将圆柱形电极和接通高压电源,高压电极和陶瓷介质管形成介质阻挡放电,激发放电腔室内的工作气体产生等离子体,并在气体压力的作用下通过曝气头进入石英反应容器内的反应溶液随后产生等离子体气泡,电机驱动旋转叶片搅拌待处理土壤和水;
20、有机污染土壤反应时间为20~180min,在有机污染土壤反应期间间隔指定时间从土壤取样口处取样,检测有机污染土壤修复程度。
21、有益效果:与现有技术相比,本发明具有如下显著优点:本发明通过采用圆柱形电极和曝气头,采用上端进气下端出等离子体的方法可以有效地在水体中产生等离子体气泡,且无需额外的微纳米气泡发生器,有利于提高活性物种在水体中的传质距离,增大水中的污染物和活性物种接触几率,促进水中污染物的降解;本发明采用电机驱动旋转叶片搅拌土壤,提高了污染物与活性物种的接触几率,有利于土壤中污染物的降解,并且可以针对性地调节旋转叶片的转速和转向以便适应不同黏性的污染土壤。
1.一种低温等离子体有机污染物修复装置,其特征在于:包括顶部开口密封连接有法兰盖(5)的石英反应容器(8)、安装在法兰盖(5)上且下端伸入石英反应容器(8)内的圆柱形电极以及位于圆柱形电极底部的曝气头(7),所述圆柱形电极包括自内向外依次同轴套设的高压电极(1)、陶瓷介质管(2)和低压电极(3),陶瓷介质管(2)贴设在高压电极(1)的外周,陶瓷介质管(2)与低压电极(3)之间形成能够通入气体的放电腔室,陶瓷介质管(2)与低压电极(3)形成介质阻挡放电激发放电腔室内的气体产生等离子。
2.根据权利要求1所述的低温等离子体有机污染物修复装置,其特征在于:还包括安装在法兰盖(5)上的电机(10)以及与电机(10)的输出轴连接且位于石英反应容器(8)内部用于搅拌土壤的旋转叶片(11)。
3.根据权利要求2所述的低温等离子体有机污染物修复装置,其特征在于:所述法兰盖(5)上安装有与电机(10)接通的转速调节器(12)。
4.根据权利要求1所述的低温等离子体有机污染物修复装置,其特征在于:所述陶瓷介质管(2)与低压电极(3)的单边间距为1~1.5mm。
5.根据权利要求1所述的低温等离子体有机污染物修复装置,其特征在于:所述圆柱形电极的上端安装有与放电腔室连通的进气管(4)。
6.根据权利要求1所述的低温等离子体有机污染物修复装置,其特征在于:所述法兰盖(5)上安装有与石英反应容器(8)连通的出气管(6)。
7.根据权利要求1所述的低温等离子体有机污染物修复装置,其特征在于:所述石英反应容器(8)上倾斜设置有与之连通的液体取样管(9),且液体取样管(9)上安装有密封塞。
8.根据权利要求1所述的低温等离子体有机污染物修复装置,其特征在于:所述法兰盖(5)上开设有土壤取样口(14)。
9.根据权利要求1所述的低温等离子体有机污染物修复装置,其特征在于:所述圆柱形电极与高压电源(13)电性连接。
10.一种应用权利要求1~9任一所述的装置的低温等离子体有机污染物修复方法,其特征在于:包括以下步骤: