[发明专利]一种纳秒高压脉冲放电等离子体协同二氧化钛降解印染废水装置及方法

说明书

技术领域]

    本发明涉及一种印染废水处理装置及方法，尤其涉及一种纳秒高压脉冲放电等离子体协同二氧化钛降解印染废水装置及方法。

背景技术]

现有的利用脉冲放电等离子体对废水进行处理的方法和技术中，大部分是将在气体中产生的·OH、O·等活性物质通入废水中，活性物质将大分子物质分解或氧化。但是由于活性物质·OH的存活时间比较短（一般为纳秒级别），还没有和废水大分子物质接触就已转变成其他物质，从而导致处理效果比较低。

另外现存的绝大多数的此类产品设备复杂、耗能较大、需要专业人员操作、处理废水的降解率低等问题限制了脉冲放电等离子体水处理产品的推广。市场上的专业处理印染废水的设备很少，缺少循环系统和鼓气系统以及镀膜手段，或者说还没有人将这些处理方法综合起来应用于印染废水的处理上。

发明内容]

本发明所要解决的技术问题就是提出一种负高压脉冲放电等离子体废水处理装置，该装置可以有效降解水中的大分子有机物。

本发明脉冲放电等离子体协同二氧化钛降解印染废水处理装置的技术解决方案为：

一种脉冲放电等离子体协同二氧化钛降解印染废水装置，包括负高压脉冲电源控制器、高压脉冲电源、数字存储示波器、反应器、高压探头、电流探头、空气泵、蠕动泵，其中负高压脉冲电源控制器通过电缆线控制高压脉冲电源的电压及频率；高压探头和电流探头通过导线测量放电时反应器的电压和电流，然后通过导线将电压、电流信号通过导线传送到数字存储示波器，数字存储示波器将电压、电流波形显示出来并将数据保存，以供备用；空气压缩泵通过软管将空气经由底板中心的孔鼓入反应器，从而在等离子体发生区形成大量气泡；蠕动泵通过软管与反应器、容器连接；所述的反应器是柱形结构，其筒壁由机玻璃做成，筒壁的上面为上盖，六个喷嘴的顶端固定在上盖，喷嘴由六根不锈钢毛细管组成，六个喷嘴顶端在上盖等间距的排列成环形，通过环形铜线将喷嘴连接至脉冲电源的负高压端；反应器内部的底部是底板，紧贴着底板的上面是不锈钢金属圆板，金属圆板上有两个环形带的小孔，外部的空气经过筒壁上的进气孔通入金属圆板中，这样在放电过程中喷嘴下的方会产生大量的小气泡，从而形成气液两相脉冲放电，有利于产生更多活性物质，如·OH、O·等；金属板经底板中心的圆孔与地极相连，筒壁上分别有进水口和出水口；进水口通过软管与蠕动泵输出相连接，出水口与另一容器相连。现有技术在处理印染废水时，通常是把二氧化钛直接投入到印染废水中。为了减少了印染废水出来后的二氧化钛回收环节，本发明脉冲放电等离子体协同二氧化钛降解印染废水装置的喷嘴的电极采用浸渍-提拉法经过稀盐酸酸洗过又晾干，其上均匀涂上二氧化钛薄膜，所述二氧化钛薄膜采用溶胶-凝胶法获取，将无水乙醇、钛酸正四丁酯、重蒸馏水、硝酸按一定比例混合成溶胶。为了达到更佳的处理效果，本发明脉冲放电等离子体协同二氧化钛降解印染废水处理装置的反应器的出水口通过软管与蠕动泵的输入端连接，入水口通过软管与蠕动泵的输出端连接，并且蠕动泵的流速可根据需要调节。

本发明的脉冲放电等离子体协同二氧化钛降解印染废水装置，反应器的六个喷嘴相邻两两之间成60^o，以达到互相配合的效果。为了使反应器的效果达到最佳，反应器尺寸设计为筒高150 mm，内径45 mm，壁厚5 mm，喷嘴长80 mm，外径1.6 mm，上盖厚15 mm，底板100 mm*100 mm*5 mm，出水口距离底板上方30 mm，进水口和出气孔距离上盖下方30 mm。

本发明同时提供了一种二氧化钛薄膜的制作方法，用于本发明的脉冲放电等离子体协同二氧化钛降解印染废水装置，其喷嘴的镀膜步骤如下：

一、将10 ml钛酸正四丁酯（分析纯）在剧烈搅拌下滴入30 ml无水乙醇中，经过10-20 min搅拌，得到均匀淡黄色透明第一溶液；

二、将5 ml重蒸馏水和10 ml无水乙醇（分析纯）配成的溶液于剧烈搅拌下加入15滴硝酸（分析纯），得pH=3的第二溶液；

三、剧烈搅拌下将第一溶液以1滴/秒的速率滴入第二溶液中，得均匀透明的溶胶，继续搅拌，得半透明的湿溶胶；

四、在距离喷嘴低端0.5 cm处镀长度为1.0 cm的薄膜，然后空气中晾干后放入马弗炉中，以5^oC/秒的速率升到450 ^oC，高温烘烤2个小时，等到自然冷却后取出。