论文部分内容阅读
[摘 要]作为一种新型的环保技术，等离子体技术在许多领域都有重要的应用。其中等离子体水处理技术由于可以对污水中难以降解的物质进行降解，在环境工程的污水处理中具有重要意义。等离子体技术的发展已经经历一定的阶段，也取得一定的进展，但其中仍以不完善的地方。本文将会对等离子体水处理技术的研究进展以及发展趋势进行一定的研究。
[关键词]等离子体技术；污水处理；研究进展；发展趋势
中图分类号：V584.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0372-01
引言
第二次工业革命以后，世界各国的经济都取得了快速发展。其中工业的发展也为经济的推动提供了强大的动力。但伴随工业迅速发展的同时，废水的排放量也快速增加，对水循环系统造成重要影响。由于我国的发展模式以及时代特点的影响，这种效应更加明显。工业废水中含有大量的有害有毒物质，对整个水资源造成严重影响，直接威胁人类的生命健康。居民用水排放的污水若不及时处理，也会造成一定的影响。因此对污水进行处理，是关系我国工业发展产业结构和民生问题的重大事项。通过实践表明，使用等离子体技术对废水进行处理可以取得较好的成果，因此对这种环保技术的研究也在进一步进行中。
1、等离子体水处理技术
等离子体技术的发展离不开等离子体化学的发展，这一项学科综合了放电物理学、放电化学、化学反应工程学及真空技术等基础学科。诞生于上世纪60年代，在80年代的时候开始正式将等离子体技术应用于环境工程中的污水治理中。目前该项技术的应用领域已经得到一定的扩大，不就是废水的排放，对废气的处理以及固体废弃物的处理都取得一定的进展。但是相对于国外，我国由于对该项技术的研究起步较晚，因此要想保证等离子体技术在环境工程的污水治理中取得更优质的成果还需要对该项技术进行进一步的研究。
等离子体水处理技术由于具有处理效果好、技能环保的特点，是目前我国处理污水常用的一种技术手段。等离子体技术根据温度以及热平衡状态，可以简单分为高温等离子体技术和低温等离子体技术，低温等离子体技术是污水处理中所用的技术。其原理是通过对其中高能电子的利用和污水中的物质进行一些列的物理化学反应，最终对污水中的有毒有害物质进行有效降解。具体是利用高能电子、紫外光分解和臭氧氧化的共同作用对废水进行处理。该项技术可以解决其他技术难以降解大分子有害物质的难题，同时通过氧化作用对有害物质进行分解再合成的方式，将大部分有害物质分解成二氧化碳、水和其他的氧化物排出，从而降低污水的有害有毒性，实现污水处理的目的。
2、等离子体水处理技术国内外的研究进展
等离子体技术由于具备一定的优势，是一种处理污染物的环保技术，因此国内外在这一技术的研发发面都在增加力度，以求尽快取得突破性进展。我国对于等离子体技术的研究起步比较晚，但是这并不是影响我国研究部门对这种污水处理技术的认可。就国内而言，尽管还没有在工业废水的处理大量使用等离子体技术处理废水的设备，但是关于等离子体水处理技术的不到却在不断更新，这也意味着我国在该项技术的研究上不断取得进步。
下面简单介绍一下近年来我国对于等离子体技术的研究情况。研究表明，使用高压脉冲低温等离子体技术对印染的废水进行处理，可以对废水中难以降解的萘环物质进行有效分解，通过将大分子物质降解为小分子物质，从而改善水的质量，还可以有效去除印染废水的颜色；某学校的化工学院在实验室中有辉光放电产生的等离子体对吖啶橙等染料废水、萘酚以及苯胺水溶液进行了一定的试验，最终的试验结果表明，这种技术可以对以上的分子物质进行有效降解，并取得良好的降解成果；这种反应在环境影响因素上跟化学反应有很多的共同点，会受到溶液浓度、温度、PH值和催化剂等外界条件的影响；在使用等离子体水处理技术时，增加等离子体与废水的接触面积、选择合适的放电方式也是重要的工作内容，我国在这方面的研究也取得一定的进展；实践表明，使用高压脉冲放电低温等离子体与臭氧氧化联用能够有效降解水中的氯苯酚，通过统计得出，使用这种方式进行降解，降解率可以达到96%，对大分子有机物质的降解，通过等离子体和臭氧的氧化作用，可以尽可能将大分子物质降解为水分、二氧化碳和小分子的氧化物，从而降低水中的毒性；我国的科学家通过使用等离子体反应器的水处理设备和相应的方法，可以对水中难以用生物处理的有毒污染物进行有效去除。
相比于国内，国外对于等离子体水处理技术的研究要先进许多，这也是受到相关设备以及技术的影响导致。国外使用高能电子束对水溶液进行轰击，能够产生大量的火星粒子，这些离子主要由电子、正负离子、激发态原子以及一些自由基粒子组成，具有极强的反应能力，能够诱导发生众多的化学反应，进而对废水中的物质进行降解。国外在使用等离子体水处理技术对废水中的大分子有毒有机物进行研究时，对化学反应的中间产物进行了进一步的研究，通过动力学的共同作用最终得出结果：降解的发生主要由于等离子体和阳极液体界面附近的液面中产生的羟基自由基的进攻引起，由于邻位和对位具有较大的电子云密度，加上空间的位阻较小羟基自由基会首先将对位当作攻击目标，接下来是邻位，这两处的化学反应较为容易。由于间位的电子云密度很小，因此间位也是最难被氧化的部分。
3、等离子体水处理技术的存在问题和发展趋势
国内外对等离子技术的研究不断取得新的进展，但工业废水由于具备一定的复杂性，含有的有害物质种类以及化学特性都有所不同，因此将该技术具有针对性的应用于具体的工业废水出进行应用，还应该需要一定的研制阶段。另外，该项技术对于高能电子的产生设备以及相关的处理技术都有极高的要求，因此对于废水处理的规律以及相关的因素研究仍然不足，对于降解的原理以及产物的分析研究以及降解效率的探讨也是需要不断提高的部分。该项技术由于具备一定的特殊优势，符合我国的经济发展模式，同时也是将高科技跟环境保护进行结合的结束，因此对于该项技术进行进一步的投入研究已经是一个坚定不移的工作。对等离子体水处理技术进行研究，主要还是对其工艺流程、结果评价、控制技术和反应装置进行研究。同时对于反应中的中间产物以及反映条件和影响也应该提高重视。对于放电设备以及放电方式的研究也是保证该技术发挥作用的重要内容。相信随着研究力度的不断加大，等离子体水处理技术一定会在我国的环境忽然治理中发挥其独特的优势。
4、结语
综上所述，等离子体水处理技术是一种结合多种学科的高科技环保技术，能够对废水中的有毒有害物质进行有效降解。国内外对此项技术的重视不断加强，促使对该项技术的研究不断取得新的进展。由于这种方式具备本身的优势，因此在不久的将来，一定会为我国的污水处理、环境保护做出一定的贡献。
参考文献
[1] 韩银娟；周海东；马立新；刘建波；王学连.低温等离子体电源的设计及有机物降解研究[J].信息技术.2015（02）：11.
[2] 杨菊芳；任雅琳；陳存社；邱雯雯；董丽艳.低压低温等离子体促进水分蒸发的研究[J].食品工业科技.2013（06）：47.
[3] 孙建华；杨红；宋曦；谭国进.高压放电降解甲基红废水工艺的研究[J].水处理技术.2011（08）：23.
[4] 黄芳敏；王红林；严宗诚；陈砺；冯天照.介质阻挡放电等离子体对亚甲基蓝的降解[J].环境科学与技术.2010（02）：101.
[关键词]等离子体技术；污水处理；研究进展；发展趋势
中图分类号：V584.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0372-01
引言
第二次工业革命以后，世界各国的经济都取得了快速发展。其中工业的发展也为经济的推动提供了强大的动力。但伴随工业迅速发展的同时，废水的排放量也快速增加，对水循环系统造成重要影响。由于我国的发展模式以及时代特点的影响，这种效应更加明显。工业废水中含有大量的有害有毒物质，对整个水资源造成严重影响，直接威胁人类的生命健康。居民用水排放的污水若不及时处理，也会造成一定的影响。因此对污水进行处理，是关系我国工业发展产业结构和民生问题的重大事项。通过实践表明，使用等离子体技术对废水进行处理可以取得较好的成果，因此对这种环保技术的研究也在进一步进行中。
1、等离子体水处理技术
等离子体技术的发展离不开等离子体化学的发展，这一项学科综合了放电物理学、放电化学、化学反应工程学及真空技术等基础学科。诞生于上世纪60年代，在80年代的时候开始正式将等离子体技术应用于环境工程中的污水治理中。目前该项技术的应用领域已经得到一定的扩大，不就是废水的排放，对废气的处理以及固体废弃物的处理都取得一定的进展。但是相对于国外，我国由于对该项技术的研究起步较晚，因此要想保证等离子体技术在环境工程的污水治理中取得更优质的成果还需要对该项技术进行进一步的研究。
等离子体水处理技术由于具有处理效果好、技能环保的特点，是目前我国处理污水常用的一种技术手段。等离子体技术根据温度以及热平衡状态，可以简单分为高温等离子体技术和低温等离子体技术，低温等离子体技术是污水处理中所用的技术。其原理是通过对其中高能电子的利用和污水中的物质进行一些列的物理化学反应，最终对污水中的有毒有害物质进行有效降解。具体是利用高能电子、紫外光分解和臭氧氧化的共同作用对废水进行处理。该项技术可以解决其他技术难以降解大分子有害物质的难题，同时通过氧化作用对有害物质进行分解再合成的方式，将大部分有害物质分解成二氧化碳、水和其他的氧化物排出，从而降低污水的有害有毒性，实现污水处理的目的。
2、等离子体水处理技术国内外的研究进展
等离子体技术由于具备一定的优势，是一种处理污染物的环保技术，因此国内外在这一技术的研发发面都在增加力度，以求尽快取得突破性进展。我国对于等离子体技术的研究起步比较晚，但是这并不是影响我国研究部门对这种污水处理技术的认可。就国内而言，尽管还没有在工业废水的处理大量使用等离子体技术处理废水的设备，但是关于等离子体水处理技术的不到却在不断更新，这也意味着我国在该项技术的研究上不断取得进步。
下面简单介绍一下近年来我国对于等离子体技术的研究情况。研究表明，使用高压脉冲低温等离子体技术对印染的废水进行处理，可以对废水中难以降解的萘环物质进行有效分解，通过将大分子物质降解为小分子物质，从而改善水的质量，还可以有效去除印染废水的颜色；某学校的化工学院在实验室中有辉光放电产生的等离子体对吖啶橙等染料废水、萘酚以及苯胺水溶液进行了一定的试验，最终的试验结果表明，这种技术可以对以上的分子物质进行有效降解，并取得良好的降解成果；这种反应在环境影响因素上跟化学反应有很多的共同点，会受到溶液浓度、温度、PH值和催化剂等外界条件的影响；在使用等离子体水处理技术时，增加等离子体与废水的接触面积、选择合适的放电方式也是重要的工作内容，我国在这方面的研究也取得一定的进展；实践表明，使用高压脉冲放电低温等离子体与臭氧氧化联用能够有效降解水中的氯苯酚，通过统计得出，使用这种方式进行降解，降解率可以达到96%，对大分子有机物质的降解，通过等离子体和臭氧的氧化作用，可以尽可能将大分子物质降解为水分、二氧化碳和小分子的氧化物，从而降低水中的毒性；我国的科学家通过使用等离子体反应器的水处理设备和相应的方法，可以对水中难以用生物处理的有毒污染物进行有效去除。
相比于国内，国外对于等离子体水处理技术的研究要先进许多，这也是受到相关设备以及技术的影响导致。国外使用高能电子束对水溶液进行轰击，能够产生大量的火星粒子，这些离子主要由电子、正负离子、激发态原子以及一些自由基粒子组成，具有极强的反应能力，能够诱导发生众多的化学反应，进而对废水中的物质进行降解。国外在使用等离子体水处理技术对废水中的大分子有毒有机物进行研究时，对化学反应的中间产物进行了进一步的研究，通过动力学的共同作用最终得出结果：降解的发生主要由于等离子体和阳极液体界面附近的液面中产生的羟基自由基的进攻引起，由于邻位和对位具有较大的电子云密度，加上空间的位阻较小羟基自由基会首先将对位当作攻击目标，接下来是邻位，这两处的化学反应较为容易。由于间位的电子云密度很小，因此间位也是最难被氧化的部分。
3、等离子体水处理技术的存在问题和发展趋势
国内外对等离子技术的研究不断取得新的进展，但工业废水由于具备一定的复杂性，含有的有害物质种类以及化学特性都有所不同，因此将该技术具有针对性的应用于具体的工业废水出进行应用，还应该需要一定的研制阶段。另外，该项技术对于高能电子的产生设备以及相关的处理技术都有极高的要求，因此对于废水处理的规律以及相关的因素研究仍然不足，对于降解的原理以及产物的分析研究以及降解效率的探讨也是需要不断提高的部分。该项技术由于具备一定的特殊优势，符合我国的经济发展模式，同时也是将高科技跟环境保护进行结合的结束，因此对于该项技术进行进一步的投入研究已经是一个坚定不移的工作。对等离子体水处理技术进行研究，主要还是对其工艺流程、结果评价、控制技术和反应装置进行研究。同时对于反应中的中间产物以及反映条件和影响也应该提高重视。对于放电设备以及放电方式的研究也是保证该技术发挥作用的重要内容。相信随着研究力度的不断加大，等离子体水处理技术一定会在我国的环境忽然治理中发挥其独特的优势。
4、结语
综上所述，等离子体水处理技术是一种结合多种学科的高科技环保技术，能够对废水中的有毒有害物质进行有效降解。国内外对此项技术的重视不断加强，促使对该项技术的研究不断取得新的进展。由于这种方式具备本身的优势，因此在不久的将来，一定会为我国的污水处理、环境保护做出一定的贡献。
参考文献
[1] 韩银娟；周海东；马立新；刘建波；王学连.低温等离子体电源的设计及有机物降解研究[J].信息技术.2015（02）：11.
[2] 杨菊芳；任雅琳；陳存社；邱雯雯；董丽艳.低压低温等离子体促进水分蒸发的研究[J].食品工业科技.2013（06）：47.
[3] 孙建华；杨红；宋曦；谭国进.高压放电降解甲基红废水工艺的研究[J].水处理技术.2011（08）：23.
[4] 黄芳敏；王红林；严宗诚；陈砺；冯天照.介质阻挡放电等离子体对亚甲基蓝的降解[J].环境科学与技术.2010（02）：101.