[发明专利]一种Ag3PO4/TiO2催化剂与低温等离子体联合处理难生化降解有机废水的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于难生化降解有机废水处理领域，具体涉及一种Ag₃PO₄/TiO₂催化剂与低温等离子体联合处理难生化降解有机废水的装置以及使用这种装置进行废水处理的方法。

背景技术

难生化降解有机废水指废水中有被微生物分解时速度很慢、分解不彻底的有机物(也包括某些有机物的代谢产物)，这类污染物易在生物体内富集，也容易成为水体的潜在污染源。这类污染物包括多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机氛化物、有机磷农药、表面活性剂、有机染料等有毒难降解有机污染物。这些物质的共同特点是毒性大，成份复杂，化学耗氧量高，一般微生物对其几乎没有降解效果，如果这些物质不加治理地向环境排放，势必严重地污染环境和威胁人类的身体健康。随着工农业的迅速发展，人们合成了越来越多的有机物，其中难降解有机物占了很大比例，因此难降解有机物的治理研究已引起国内外有关专家的高度重视，是目前水污染防治研究的热点与难点。当废水含有有毒物质或生物难降解的有机物时，生物法的处理效果欠佳，甚至不能处理。于是随着研究的深入，高级氧化技术应运而生，在使用中已获得显著效果。高级氧化技术的基础在于运用光辐照、电、声、催化剂，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的·OH，再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子，难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成CO₂和H₂O，接近完全矿化。

低温等离子体作为一种新兴的高级氧化技术，包括·OH、臭氧、紫外光和超声波等活性物质，可有效降解难生化处理的有机废水，降解速率快，能有效地将废水中的有机物彻底降解为CO₂、H₂O和无机盐，无二次污染，工艺灵活，既可单独处理，又可以与其他处理工艺组合。介质阻挡放电(DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电，能够在大气压下产生大体积、高能量密度的低温等离子体。在大气压下，这种气体放电呈现微通道的放电结构，每个微放电的时间过程都很短暂，寿命不到10ns，而电流密度却很高。平板式DBD能在水面产生强大的离子风和低温等离子体，对有机物进行降解；而且与电晕放电相比，DBD能发射窄带辐射，其波长覆盖红外、紫外和可见光等光谱区，且不产生辐射的自吸收，它是一种高效率、高强度的单色光源。但是这些大量的紫外光与可见光并不能用来直接降解有机物，造成大量光损失。

发明内容

本发明的目的在于利用介质阻挡放电等离子体协同Ag₃PO₄/TiO₂催化剂技术，实现难生化降解有机废水中有机物的高效去除，同时提供了一种 Ag₃PO₄/TiO₂催化剂与低温等离子体联合处理难生化降解有机废水的装置及方法，以期解决或缓解难生化降解有机物所造成的水体污染问题，同时减少介质阻挡放电的光损失，提高介质阻挡放电装置的降解效率。该方法具有反应条件温和、操作简单、反应效率高、处理效果好、无二次污染、重复使用效果好、普适性强等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种Ag₃PO₄/TiO₂催化剂与低温等离子体联合处理难生化降解有机废水的装置，它包括圆形平板式介质阻挡放电反应装置和循环缓冲容器，所述的圆形平板式介质阻挡放电反应装置包括分别连接交流高压电源正负极的上下相对设置的高压电极和接地电极，所述的高压电极和接地电极之间设有石英介质板、圆形反应釜，所述圆形反应釜的进水口和出水口分别通过蠕动泵连通所述的循环缓冲容器形成废水循环管路，所述圆形反应釜的底部均匀分布有Ag₃PO₄/TiO₂催化剂。

作为一种优选技术方案，所述的高压电极和接地电极分别固定在上下相对设置的固定板上，所述的高压电极的底端固连所述的石英介质板，所述接地电极的顶端固连所述的圆形反应釜。

进一步优选的，所述高压电极和接地电极之间的间距为3～6mm。

优选的，所述圆形反应釜的进水口和出水口上分别设有微孔滤膜用于防止 Ag₃PO₄/TiO₂催化剂随水流走。

所述的循环缓冲容器内的废水通过搅拌器搅拌确保容器内废水混合均匀，搅拌器可以为磁力搅拌器。