[发明专利]一种介质阻挡放电技术处理染料废水的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及等温等离子体工程与环境工程领域中水处理技术，特别是涉及一种介质阻挡放电技术处理染料废水的装置及其方法。

背景技术

染料废水具有成分复杂、浓度高、色度深、盐含量高、可生化性差、pH变化大等特点，一直是工业废水处理的重点和难点。当前，染料朝着抗光解、抗氧化及抗生物降解等趋势发展，使得传统的染料废水处理技术已经难以实现对其进行达标排放处理。近年来，污水排放标准日趋严格，染料废水的处理已成为迫切需要解决的环境问题之一。

近年来，以产生自由基为主的高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，AOPs)成为了染料废水研究领域的热点。高级氧化技术利用化学活性极强并无选择性的自由基(如·OH等)进攻或氧化有机物分子，使有机污染物开环、断键，从而转变成易降解的小分子物质，甚至直接矿化成CO₂和H₂O，从而达到氧化矿化有机物的目的。

低温等离子体(Non-thermal plasma，NTP)是一种新型的高级氧化技术，利用紫外光辐射、高能电子轰击作用、高活性的等离子体(如·OH，·HO₂，O^2-，H₂O₂，O₃等)等多因素的协同作用，集湿式氧化、超临界水氧化、光催化、电化学催化、紫外光降解、高温热解、臭氧氧化于一体的新型水处理技术，能有效去除各种废水中的难降解物质，具有工艺简单、降解速度快、无二次污染等诸多优点。

介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)是把固体绝缘介质覆盖在电极上或者悬挂在放电空间里，利用介质阻挡层的放电间隙阻止电流流通，同时释放出等离子体。相比较其他放电形式，具有放电稳定、不易产生火花放电、活性粒子能量高等诸多优势，因此，具有更广泛的工业应用前景。

然而，介质阻挡放电技术处理染料废水在实际应用过程中也存在一些问题：①待处理的染料废水不能在介质表面形成比较均匀的液膜，容易导致局部放电，而且对触发放电电压有更高的要求；②介质阻挡放电过程中产生的一些化学物质(如H₂O₂和O₃等)，由于与染料废水接触时间较短，所以没有进行比较充分地的利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种介质阻挡放电技术处理染料废水的装置及其方法，能够形成均匀液膜、能充分地运用放电过程中产生的化学物质并能运用到工程实践中的低温等离子体废水处理装置，利用低温等离子体对染料废水中污染因子的综合处理能力，进行废水深度处理。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种介质阻挡放电技术处理染料废水的装置，包括设有气体入口和气体出口的密闭容器、支架、负极板、以及与高压电源相连的金属圆柱电极，所述支架上安装有所述负极板；所述负极板表面加工有一序列均匀的凹槽；所述负极板一端安装有布水器，另一端安装有水收集器；所述负极板安装有布水器的一侧安装有高压极，负极板安装有水收集器的一侧安装有接地极；所述金属圆柱电极由介质阻挡材料包裹形成套筒结构，并悬挂在所述负极板的上方；所述套筒结构在形成均匀水膜的负极板和高压极之间形成介质阻挡放电。

所述水收集器的出口端与反应容器相连；所述反应容器底部设有微孔曝气装置；所述气体出口输出的气体通过管道与抽气泵送入所述微孔曝气装置；所述反应容器中的染料废水通过管道和蠕动泵送入所述布水器相连。

所述负极板采用耐腐蚀性和抗氧化性的金属材料制成，所述凹槽的宽度为0.2-2mm，深度为0.2-0.5mm。

所述介质阻挡材料为玻璃、氧化铝、聚四氟乙烯、硅橡胶，或上述物质进行掺杂改性的材料。

所述介质阻挡材料为圆筒形，厚度为0.5mm-5mm，一端开口，并通过聚四氟塞子密封；所述介质阻拦材料的内径比所述金属圆柱电极的直径大1mm；所述金属圆柱电极紧贴所述阻挡介质材料的内壁。

所述密闭容器采用绝缘耐腐蚀性材料制成。

所述反应容器内投有金属离子或者非均相催化剂，其中，金属离子为Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺或Co²⁺，非均相催化剂为MnO₂、FeOOH、TiO₂或活性炭。