1 引言 随着人口及社会经济的迅速发展，近30 年(3)
2013-06-28 01:04
导读：2.2.3 微电解技术展望 与其他水处理技术相比，微电解技术具有运行成本低、操作简单、使用寿命长等特点，且主要以机械加工过程中产生的废屑为原料，
2.2.3 微电解技术展望
与其他水处理技术相比，微电解技术具有运行成本低、操作简单、使用寿命长等特点，且主要以机械加工过程中产生的废屑为原料，能实现废物的资源化利用。但有关该技术的研究目前主要集中于实验室阶段的某一种或某一类污染物上，而对实际废水的研究和应用还十分有限。虽然微电解技术与其他技术联用表现为较好的协同效应，但反应途径仅停留在设想推断阶段，缺乏有效的理论基础。因此在未来的研究中应进一步研究过程的优化设计和操作规律，同时因水制宜，开发价廉高效适应性强的与微电解技术优势互补的复合水处理技术，以进一步改善处理效果扩大其应用范围[18]。
2.3 脉冲放电等离子体水处理技术
2.3.1 脉冲放电等离子体水处理技术的优点
由高压脉冲电源作为外加电源形成的脉冲流光放电等离子体（简称脉冲放电等离子体），是一种在废水处理中应用较多的电晕放电等离子体形式。作为高级氧化水处理技术中的一种,脉冲放电等离子体技术与其他高级氧化技术相比有诸多优点,如水溶液中的直接脉冲放电可以在常温常压下操作,整个放电过程中无需加入催化剂就可以在水溶液中产生原位的化学氧化性物种氧化降解有机物,该项技术对低浓度有机物的处理经济且有效。此外,应用脉冲放电等离子体水处理技术的反应器形式可以灵活调整,操作过程简单,相应的维护费用也较低。这一系列的优点使得该技术成为近年来的研究热点[25]。
2.3.2 脉冲放电等离子体水处理技术研究进展
据有关研究报道[25]，在脉冲放电水处理技术的研究中,针 -板电极形式的脉冲放电系统因其可以形成强的电场效应而被广泛应用。将脉冲放电等离子体应用于废水处理的最初研究中采用的电极形式即是单针 -板式,相关的研究由 Clements 等报道,他们考察了单针 -板电极形式的脉冲放电系统中水溶液的预击穿现象,发现水溶液中形成的脉冲流光长度与脉冲电压、脉冲宽度和水样的电导率有关;在他们所建立的脉冲放电体系中,通过喷嘴针电极进入溶液中的气体可以通过气泡的分解在放电体系中形成气体放电;同时,他们还研究了在以O2 和N2 为载气的试验条件下,脉冲放电系统中蒽醌染料的脱色效果。此后,众多学者围绕单针 -板电极形式的脉冲放电反应器展开了各项研究[26 - 30],研究的内容涉及除菌、染料脱色、典型难生物降解有机物的降解以及反应体系中氧化性物种的产生及其与有机物作用的机理。研究考察了影响除菌效果或有机物降解的因素,包括脉冲放电体系中的电气因素,如脉冲电压、脉冲频率等;反应器结构,如不同电极间距条件下形成的不同放电形式（流光放电、流光 -火花放电混合以及火花放电）等;以及气液条件,包括溶液初始 pH 值、初始电导率、载气气体种类和鼓气速率等。对其中代表性的研究成果可归纳如下:1993 年,Locke 等采用单针 -板电极形式的脉冲电晕放电系统,通过在反应体系中加入Fe2+形成的芬顿作用提高了放电体系中苯酚的降解效率,证明了脉冲放电反应体系中存在紫外光;同时,在以O2 为载气的放电系统中,因生成的O3 的作用而加速了苯酚的降解;而反应溶液中缓冲溶液（磷酸盐和碳酸盐等自由基捕收剂）的加入则降低了苯酚的降解效率。华东理工大学的陈银生等采用单针 -板电极形脉冲放电系统,以苯酚和氯酚为目标物,考察了各种因素,包括电气参数和溶液参数等因素变化对有机物降解效果的影响[31 - 33],并考察了有机物降解过程中的主要中间产物及脉冲放电降解有机物的相关作用机理[34],进行了数值模拟[35 - 37]。他们的研究结果表明:通过提高脉冲电压峰值和脉冲频率、延长处理时间等,均可增加有机物的降解效率,而自由基捕收剂和缓冲溶液的存在会显著降低有机物的降解效率;同时,他们所建立的数学模型也能够较好的预测脉冲放电体系中有机物的降解率。对于脉冲放电等离子体体系中有机物的降解机理,Sun 等作了比较详尽地考察,他们采用光谱分析的方法测定出单针 -板电极形式的脉冲流光电晕放电系统中·H、·O 和·OH 的特征发射光谱,并在反应体系中检测到了H2O2,证明了水溶液中脉冲放电过程生成的氧化性物种,特别是·OH 对有机物的降解和杀菌起着至关重要的作用;同时,在他们的研究中证实了水体中的脉冲放电过程可以产生强的紫外光辐射[38 - 39]。此外, Sunka 等考察了针 -板电极和同轴电极形式的脉冲放电反应体系中溶液电导率、电场强度等因素对氧化性自由基浓度和产生速率的影响[40],并证明了针 -板电极形式的脉冲放电等离子体体系在放电过程中存在流光通道[41]。
