低温等离子体与污废水处理

袁子越

摘 要 低温等离子体治理污废水效果好，能耗低，不需要投加化学试剂，逐渐成为污废水治理的热点。本文重点综述了低温等离子体，低温等离子体处理机理，发展前景。

关键词 低温等离子体 污废水处理 机理研究

中图分类号：TN86 文献标识码：A

0引言

根据2014年中国环境状况公报：全国423条主要河流、62座重点湖泊（水库）的968个国控地表水监测断面（点位）开展了水质监测，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ类水质断面分别占3.4%、30.4%、29.3%、20.9%、6.8%、9.2%，水质恶化情况严峻，尤其是各大流域的市级与三级支流的黑臭问题更加突出，且劣化程度逐年提高，黑臭河治理成为“十三五”的重要任务。

近年来高压脉冲放电等离子体放电技术用于污废水环境治理的研究工作在国内外兴起，并且各所高校大学生也逐渐参与到低温等离子体的研究中，因为集自由基氧化，高温热降解，高能电子轰击，臭氧氧化，紫外光降解，光化学氧化等多种作用，成为一种新型的水处理高级氧化技术，通过对低温等离子体反应器的介绍，以及处理先例的探讨，寻求该技术新的改进措施以及研究方向和任务具有重要意义。

1低温等离子体

等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子，分子被电离后产生的正负粒子组成的离子化气体状物质，整体呈中性的物质状态，因其具有电子，正离子，负离子，激发态的原子或分子以及光子六种典型的粒子，而是一种很好的导电体，被称为继“固态”，“液态”，“气态”后的“物质第四态”。

等离子体根据其体系的能量，温度，离子密度的不同，通常分为高温等离子体和低温等离子体。高温等离子体的各种粒子的温度几乎相同，电离度接近1，并且体系处于热力学平衡状态，而低温等离子体处于热力学非平衡状态，各种温度不相同。低温等离子体虽然电子温度高但它在常温下发生的等离子体，且不需要真空设备，能得到比较稳定的放电状态，被用于很多生产领域。

2处理机理

目前，水中的有机物有多环芳烃，多氯联苯，甲醛，有机氯农药，苯胺类化合物，印染废水等难生物降解有机物。

在水溶液中，臭氧同污染物的反应机理包括直接反应（臭氧与有机物直接反应）和间接反应（臭氧分解产生·OH，·OH同污染物进行氧化反应），还可经过水中溶解物诱发产生一系列自由基如·O，·O ，·HO2，·OH等，与有机物进行自由基反应。O3能降解多种难生物降解有机物，特别是对染料分子的助色基团和发色基团有良好的选择性和氧化性，因此特别适用于印染废水的处理。

（3）紫外光的光解作用

污废水中的有机物吸收紫外线，进入激发态，激发态分子返回基态所放出的能量使其分子键断裂，生成相应的游离基或离子，再与氧气和水生产新的物质。紫外线被等离子体通道周围的液体吸收后，促使水中的溶解氧产生激发态氧原子和有机自由基作用，从而诱发有机污染物质的降解反应。

武海霞等通过采用上述介质阻挡放电的方式处理苯胺，研究了各种影响因素的处理效果，结果证实，在一定条件下，苯胺的去除率达89.96%，类似的处理废水的研究还有袁渭军等利用低温等离子体法处理锅炉EDTA清洗废水实验研究中表明，当放电功率为15KW，电极间距为5mm时，可使电厂锅炉EDTA清洗废水COD降解率70%以上，色度去除率90%以上。由此看出低温等离子体处理废水效果显著。

3不足以及发展趋势

通过以上的介绍可以知道低温等离子体水处理的核心问题为放电反应器的选择，虽然相比较于其它处理技术，该技术更环保，更便捷，并且有较为理想的成果，但是能量利用率仍然有待提高，电极间存在腐蚀，放电稳定性差。这些直接影响该技术的运行成本以及处理效果，因此在致力于重点研发高效低能的电极结构，采用结构优良的反应器，尽可能的降低外加电源功率，这样不仅易于产生放电等离子体而且能够提高经济效益。

4结语

随着我国经济的快速发展，带来了一系列的水环境问题，水生态受损严重，环境隐患多，饮用水以及污废水排放等问题十分突出，不利于经济社会的发展。虽然低温等离子体技术仍存在不足，但其在废水处理中克服了现有传统方式的不足，也有较好的处理效果，因此要促进和引导该项技术的发展，并且让社会各界人士了解这项技术十分必要，对实现全国范围内黑臭河的治理具有重要意义。

参考文献

[1] 孙冰.液相放电等离子体及其应用[M].北京：科学出版社，2013.

[2] 武海霞，徐炎华，方志，等.大气压介质阻挡放电降解水中苯胺[J].南京工业大学学报，2013，35（6）：1671-7627.

[3] 袁渭军，张文治，等.低温等离子体法处理电厂锅炉EDTA清洗废水实验研究[M].水处理技术，2015，41（6）：1000-3770.