專利名稱:一種放電等離子體修復土壤的方法及裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明渉及土壞修復方法,允萁縣一種釹電等禽孑體土壤修復的方法及裝費。
背景技術:
隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展,土壤污染問題越來越突出,尤其是化工廠周邊土壤、化工廠搬 遷地的土壤,大量化學試劑殘留造成這類土壤污染嚴重,特別是有機污染物,其種類繁 多、毒性復雜,其中一部分難降解有機物殘留期長,使得這類土壤污染更為嚴重。土壤 污染已經(jīng)成為制約我國工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品貿(mào)易和社會可持續(xù)發(fā)展的重大障礙之一,污染土壤迫 切需要修復。
目前,有機物污染土壤修復技術可以分為物理法(換土法、熱修復、土壤沖洗技術、 氣相抽取技術等)、化學法(化學氧化/還原修復技術、化學淋洗、溶劑浸提法、化學脫鹵 法等)和生物修復法等。物理法常作為一種預處理手段與其它處理方法聯(lián)合使用;化學法
容易造成二次污染等問題;生物法要求被處理物質(zhì)具有較好的生物可降解性,耗時較長,
而且許多微生物體內(nèi)缺乏有效的生物降解酶。
低溫等離子體技術是近年來出現(xiàn)的一種新的高級氧化技術,并首先被應用到環(huán)境治
理中。放電是低溫等離子體產(chǎn)生的主要方法,放電等離子體中有氧化性極強的,OH、,H、 0、 03等活性粒子,并伴隨高溫熱解、紫外輻射、沖擊波等效應,有機物在這些綜合效 應的作用下,最終將降解為C02、 H20或其它有機物質(zhì)。低溫等離子體技術的突出優(yōu)點 是結構簡單、有機物去除效率高、無二次污染、使用能源清潔等。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種放電等離子體修復土壤的方法及裝置,適用于有機物污染 的土壤修復,有機物去除效率高,裝置結構簡單,操作方便。
本發(fā)明的技術方案是, 一種放電等離子體修復土壤的方法,該方法的歩驟是將污染 土壤放置于低溫等離子體反應器中,在高壓放電電極與低壓電極之間施加高壓,產(chǎn)生放 電等離子體,作用于通過等離子體區(qū)域的載氣,如空氣、氧氣或水蒸氣等,使載氣轉變
成含有'OH、'H、'0、 03等活性粒子的活性氣體,活性氣體經(jīng)過土壤層,通過擴散、吸附、遷移和反應等過程,和放電等離子體產(chǎn)生的高溫熱解、紫外輻射、沖擊波等效應共同作 用,降解和礦化土壤中的有機污染物,特別是對持久性有機污染物的處理,達到土壤修 復的目的。
實施一種放電等離子體修復土壤的方法的裝置,包括由高壓電源、高壓放電電極、進氣 口、反應器室、土壤層、出氣口和低壓電極組成的低溫等離子體反應器,高壓放電電極與高 壓電源的高壓端子連接,低壓電極與高壓電源的低壓端子連接,或低壓電極和高壓電源的低 壓端子同時接地線。
被處理的土壤可以放置于低壓電極上;也可以放置于高壓放電電極和低壓電極之間; 第三種方式可以放置于低壓電極下方,形成放電等離子體輻射作用于土壤。載氣可以從 高壓放電電極的軸向進入,所謂軸向是氣流方向沿高壓電極到低壓電極的方向即與電場 方向平行,經(jīng)過土層,再通過排氣孔排出;也可以從土層上方的徑向進入,所謂徑向是 氣流方向垂直高壓電極到低壓電極的方向即與電場方向垂直,再經(jīng)過排氣口排出,為提 高氣體的利用率,可以將載氣進行循環(huán)進入經(jīng)過土層。所述的高壓電源可以采用正負極 性直流高壓電源、交流高頻高壓電源或脈沖高壓電源。高壓電極采用曲率半徑較小的實 心針或空心針管,所有的針安裝在一個平板框架上,并聯(lián)連接,低壓電極采用致密金屬 網(wǎng)或網(wǎng)孔均勻分布的金屬板,構成針-板式電極結構高壓放電電極和低壓電極結構,高 壓電極采用曲率半徑較小的芒刺線或金屬線結構,所有的放電線并聯(lián)安裝在一個平板框 架上,低壓電極采用致密金屬網(wǎng)或網(wǎng)孔均勻分布的金屬板,構成線-板式電極結構。高壓 放電電極與高壓電源的高壓輸出端連接,低壓電極與高壓電源的低壓端連接,高壓電源 的接地端與地線相連,或者低壓電極與高壓電源的低壓端同時與地線相連構成回路。土 壤層位于低壓電極上面或下面,低壓電極的網(wǎng)或孔即不能讓土壤漏下,也要保證氣流通 過。所述的電極結構,也包括低壓電極采用圓筒式結構,芒剌線或金屬線的高壓放電電 極位于筒的軸上,構成同軸圓筒式的放電等離子體反應器的結構,土壤放置于線-筒之間, 高壓電源施加在高壓電極和低壓電極之間,載氣從土壤中通過,產(chǎn)生活性氣體和土壤中 的污染物反應修復土壤。
本發(fā)明的有益效果,是在常溫常壓下進行,處理效果好,裝置結構簡單,操作方便。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1是針-板式放電等離子體土壤修復的結構示意圖; 圖2是線-板式放電等離子體土壤修復的結構示意圖; 圖3是針型高壓放電電極的結構示意圖。 圖4是線型高壓放電電極的結構示意圖。
圖中1、高壓電源,2、高壓放電電極,3、進氣口, 4、反應器室,5、 土層,6、 出氣口, 7、低壓電極,8、平板。
具體實施例方式
如圖1所示,高壓放電電極和低壓電極結構的針-板式電極實施方式,高壓電源1、 高壓放電電極2、進氣口3、反應器室4、 土層5、出氣口6、致密金屬網(wǎng)低壓電極7組 成的低溫等離子體發(fā)生器;高壓電源1采用脈沖高壓電源,高壓放電電極2采用空心的 醫(yī)用注射針固定在平板8,分布如圖3所示,通過導線將所有醫(yī)用注射針相連,醫(yī)用注 射針的高壓放電電極2與高壓電源1的高壓端子連接,土層5放置于致密金屬網(wǎng)低壓電 極7上面,致密金屬網(wǎng)的低壓電極7與地線相連,高壓電源1的低壓端子與地線連接。 當高壓電源1給高壓放電電極2和低壓電極7供電時,載氣從醫(yī)用注射針的針孔進入等 離子體區(qū),放電產(chǎn)生的活性粒子(,OH、'H、"0、 03等)進入土層與土壤中的污染物發(fā)生反 應,使污染物得到降解,尾氣穿過土層從出氣口排出。
低溫等離子發(fā)生器的高壓放電電極2采用7根12#醫(yī)用注射針組成,相鄰針尖間距 15.0 mm,反應器室9外徑50.0mm、內(nèi)徑40.0mm, 5.0 g濃度為200 mg/kg的五氯酚污 染土樣放置于金屬網(wǎng)低壓電極7上,土壤樣含水率16.7%, 土壤層厚度為2.0mm,針尖 到土壤層表面距離10.0 mm,載氣空氣的流量0.6 m"h,脈沖高壓電源l輸出電壓16.8 kV, 脈沖上升時間12ns,頻率50Hz,功率約4W。放電處理30min, 土樣中五氯酚降解率達 到70.8%,處理60min, 土樣中五氯酚降解率達到87.7%。
權利要求
1、一種放電等離子體修復土壤的方法,其特征在于,該方法的步驟是將污染土壤放置于低溫等離子體反應器中,在高壓放電電極與低壓電極之間施加高壓,產(chǎn)生電暈放電等離子體,載氣沿低溫等離子體發(fā)生器軸向或徑向進入,通過等離子體中的載氣變成活性氣體,活性氣體和伴隨等離子體產(chǎn)生的高溫熱解、光化學氧化、沖擊波等效應共同作用土壤,載氣從進氣口進入低溫等離子體,通過土壤層后排出,降解和礦化土壤中的有機污染物,修復土壤;所述的載氣為空氣、氧氣或水蒸氣。
2、實施權利要求1所述一種放電等離子體修復土壤的方法的裝置,其特征在于,包括由 高壓電源(1)、高壓放電電極(2)、進氣口 (3)、反應器室(4)、 土壤層(5)、出氣口 (6) 和低壓電極(7)組成的低溫等離子體反應器,高壓放電電極(2)與高壓電源(1)的高壓端 子連接,低壓電極(7)與高壓電源(1)的低壓端子連接,或低壓電極和高壓電源的低壓端 子同時接地線。
3、 根據(jù)權利要求2所述的實施權利要求1所述的一種放電等離子體修復土壤的方法的裝 置,其特征在于,所述的高壓電源可以采用正(負)極性直流高壓電源、交流(高頻)高壓 電源或脈沖高壓電源。
4、 根據(jù)權利要求2所述的實施權利要求1所述的一種放電等離子體修復土壤的方法的裝 置,其特征在于,所述的高壓放電電極(2)采用曲率半徑較小的實心針或空心針管,并聯(lián)安 裝在平板框架上,低壓電極(7)采用致密金屬網(wǎng)或網(wǎng)口均勻分布的金屬板,構成針-板式電 極結構,土壤層(5)位于低壓電極(7)上面或下面。
5、 根據(jù)權利要求2所述的實施權利要求1所述的一種放電等離子體修復土壤的方法的裝 置,其特征在于,所述的高壓放電電極(2)采用曲率半徑較小的芒刺線或金屬線,并聯(lián)安裝 在框架上,低壓電極(7)采用致密金屬網(wǎng)或網(wǎng)孔均勻分布的金屬板,構成線-板式電極結構, 土壤層(5)位于低壓電極(7)上面或下面。
6、 根據(jù)權利要求2所述的實施權利要求1所述的一種放電等離子體修復土壤的方法的裝 置,其特征在于,所述的高壓放電電極(2)采用曲率半徑較小的芒刺線或金屬線結構,低壓 電極(7)采用金屬圓筒,構成同軸線-筒式結構,土壤層(5)放置于高壓放電電極(2)和 低壓電極(7)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種放電等離子體土壤修復的方法及裝置,該方法的步驟是,將污染土壤放置于低溫等離子體反應器中,在高壓放電電極與低壓電極之間施加高壓,產(chǎn)生放電等離子體,使通過等離子體區(qū)域的載氣轉變成活性氣體,降解和礦化土壤中的有機污染物。裝置包括由高壓電源、高壓放電電極、進氣口、反應器室、土壤層、出氣口和低壓電極組成的低溫等離子體反應器,高壓放電電極與高壓電源的高壓端子連接,低壓電極與高壓電源的低壓端子連接,或低壓電極和高壓電源的低壓端子同時接地線。本發(fā)明可有效降解土壤中有機污染物,在常溫常壓下進行、工藝流程簡單、無二次污染等優(yōu)點,操作方便。
文檔編號B09C1/00GK101439346SQ20081022922
公開日2009年5月27日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權日2008年11月26日
發(fā)明者彥 吳, 杰 李, 王鐵成, 娜 魯 申請人:大連理工大學