一種低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高濃度有機(jī)廢水治理領(lǐng)域，涉及一種低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國石油行業(yè)迅猛發(fā)展，為了提高采收率，油田開發(fā)過程中普遍采用聚合物(聚丙烯酰胺)驅(qū)三次采油技術(shù)，并取得良好的效果，但隨之而來的是大量聚合物驅(qū)采油廢水的產(chǎn)生。聚合物驅(qū)采油廢水中聚丙烯酰胺(PAM)含量一般為100-600mg/L，這是一類比較特殊的廢水，盡管聚丙烯酰胺含量很少，但該污水具有黏度大、乳化程度高、難于油水分離的特點(diǎn)，因此P AM降解成為近年來油田污水處理的一個(gè)熱點(diǎn)問題。眾所周知，P AM本身無毒，其單體丙烯酰胺(AAM)卻能損傷人和動(dòng)物周圍神經(jīng)系統(tǒng)，所以PAM降解路徑和降解產(chǎn)物也成為環(huán)保人士關(guān)心的問題。
[0003]常規(guī)水處理方法對(duì)廢水中聚丙烯酰胺無明顯去除效果，且工藝流程長(zhǎng)，處理成本高，需要投加大量化學(xué)藥劑，極易產(chǎn)生二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服常規(guī)處理方法處理效率低、處理成本高、易產(chǎn)生二次污染的問題，本發(fā)明提供了一種效率高、無毒性、無污染、低成本、易實(shí)現(xiàn)的低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法。
[0005]具體設(shè)計(jì)方案如下:
[0006]—種低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水實(shí)驗(yàn)裝置由:反應(yīng)器、放電裝置、催化裝置、曝氣裝置和冷凝裝置五大部分組成，其中反應(yīng)器由有機(jī)玻璃殼體(9)、鋁網(wǎng)(4)、殼體上部進(jìn)水閥(2)、下部出水閥(10)以及底部氣體分布器(8)組成;放電裝置由低溫等離子體電源(11)、調(diào)壓器(12)和交流電源(13)組成;催化裝置由紫外燈(14)和負(fù)載納米Ti02鋁網(wǎng)(3)組成；曝氣裝置由氣體流量控制閥(5)、氣體流量計(jì)(6)和空氣壓縮機(jī)(7)組成;冷凝裝置由回流冷凝管(1)組成。
[0007]—種低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水工藝方法，其特征為包括以下步驟:
(1)反應(yīng)器安裝就位，通過進(jìn)水閥向反應(yīng)器中加入聚丙烯酰胺廢水；
(2)冷凝裝置接通回流冷凝水；
(3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強(qiáng)度為2600yW/cm2，波長(zhǎng)為253.7nm);
(4)運(yùn)行曝氣裝置；
(5)調(diào)整放電裝置參數(shù)；
(6)從出水閥取水分析水樣。
[0008]以上所述聚丙烯酰胺廢水初始指標(biāo)C0D為5000-6000mg/L。
[0009]以上所述紫外燈(紫外燈強(qiáng)度為2600yW/cm2，波長(zhǎng)為253.7nm);正極鋁網(wǎng)負(fù)載納米Ti02 量為 2-4% (ml/ml)。
[0010]以上所述曝氣裝置中曝入空氣流量為l-2L/min。
[0011]以上所述放電參數(shù)為放電時(shí)間2-4h，放電電壓10-40kV，放電頻率50-400Hz。
[0012]本發(fā)明的特征在于:一種低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水裝置工作時(shí)，介質(zhì)阻擋放電(產(chǎn)生高能活性粒子降解聚丙烯酰胺)、紫外光催化(協(xié)同介質(zhì)阻擋放電進(jìn)一步降解聚丙烯酰胺)、底部曝氣(曝入空氣不僅為介質(zhì)阻擋放電、紫外光催化反應(yīng)提供氧氣，同時(shí)還起到攪拌作用)、上部回流(防止反應(yīng)體系溫度升高時(shí)聚丙烯酰胺廢水的揮發(fā))同時(shí)運(yùn)作，聚丙烯酰胺廢水凈化效率高。
[0013]本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理:低溫等離子體氧化技術(shù)產(chǎn)生的高能活性粒子與紫外光催化氧化技術(shù)協(xié)同作用，降解大分子聚丙烯酰胺，達(dá)到凈化目的。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于:
(1)具有高能活性的低溫等離子體具有極強(qiáng)的氧化性，幾乎可以將所有的有機(jī)物氧化直至礦化，不需投加化學(xué)藥劑，無二次污染。
(2)低溫等離子體與紫外光催化協(xié)同作用，進(jìn)一步增強(qiáng)廢水凈化效果，提高廢水凈化效率。
(3)設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，只需掌握各種參數(shù)的調(diào)整方法就可以連續(xù)處理聚丙烯酰胺廢水。
(4)應(yīng)用范圍可進(jìn)一步擴(kuò)大，不僅僅可以用于聚丙烯酰胺廢水的凈化，推而廣之，可以擴(kuò)大到各種高濃度有機(jī)廢水的凈化。
[0015]若待處理廢水污染物中含有其他有機(jī)物，該工藝方法可以一并處理。同時(shí)還能降低廢水的色度和濁度。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明裝置示意圖。
[0017]圖中標(biāo)記:1、回流冷凝管；2、進(jìn)水閥；3、負(fù)載納米Ti02鋁網(wǎng)(正極)；4、鋁網(wǎng)(負(fù)極)；
5、氣體流量控制閥；6、氣體流量計(jì);7、空氣壓縮機(jī);8、氣體分布器;9、反應(yīng)器殼體；10、出水閥；11、低溫等離子體電源；12、調(diào)壓器;13、交流電源、14、紫外燈。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
[0019]實(shí)施例1
(1)反應(yīng)器安裝就位，通過進(jìn)水閥向反應(yīng)器中加入聚丙烯酰胺廢水C0D為5000mg/L;
(2)冷凝裝置接通回流冷凝水；
(3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強(qiáng)度為2600yW/cm2，波長(zhǎng)為253.7nm)，正極鋁網(wǎng)負(fù)載納米Ti02量為2% (ml/ml);
(4)運(yùn)行曝氣裝置，曝入空氣流量為lL/min；
(5)調(diào)整放電裝置參數(shù)，放電時(shí)間2h，放電電壓20kV，放電頻率100Hz; (6)從出水閥取水分析水樣COD為1500mg/L，COD降解率為70 %。
[0020]實(shí)施例2
(1)反應(yīng)器安裝就位，通過進(jìn)水閥向反應(yīng)器中加入聚丙烯酰胺廢水C0D為5000mg/L;
(2)冷凝裝置接通回流冷凝水；
(3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強(qiáng)度為2600yW/cm2，波長(zhǎng)為253.7nm)，正極鋁網(wǎng)負(fù)載納米Ti02量為3 % (ml/ml)；
(4)運(yùn)行曝氣裝置，曝入空氣流量為2L/min；
(5)調(diào)整放電裝置參數(shù)，放電時(shí)間2h，放電電壓20kV，放電頻率100Hz;
(6)從出水閥取水分析水樣C0D為1250mg/L，COD降解率為75%。
[0021]實(shí)施例3
(1)反應(yīng)器安裝就位，通過進(jìn)水閥向反應(yīng)器中加入聚丙烯酰胺廢水C0D為6000mg/L;
(2)冷凝裝置接通回流冷凝水；
(3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強(qiáng)度為2600yW/cm2，波長(zhǎng)為253.7nm)，正極鋁網(wǎng)負(fù)載納米Ti02量為4 % (ml/ml)；
(4)運(yùn)行曝氣裝置，曝入空氣流量為2L/min；
(5)調(diào)整放電裝置參數(shù)，放電時(shí)間4h，放電電壓30kV，放電頻率200Hz;
(6)從出水閥取水分析水樣C0D為1000mg/L，COD降解率為83%。
[0022]實(shí)施例4
(1)反應(yīng)器安裝就位，通過進(jìn)水閥向反應(yīng)器中加入聚丙烯酰胺廢水C0D為6000mg/L;
(2)冷凝裝置接通回流冷凝水；
(3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強(qiáng)度為2600yW/cm2，波長(zhǎng)為253.7nm)，正極鋁網(wǎng)負(fù)載納米Ti02量為4 % (ml/ml)；
(4)運(yùn)行曝氣裝置，曝入空氣流量為2L/min；
(5)調(diào)整放電裝置參數(shù)，放電時(shí)間4h，放電電壓40kV，放電頻率200Hz;
(6)從出水閥取水分析水樣C0D為800mg/L，COD降解率為87%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)反應(yīng)器安裝就位，通過進(jìn)水閥向反應(yīng)器中加入聚丙烯酰胺廢水； (2)冷凝裝置接通回流冷凝水； (3)打開催化裝置中的紫外燈(紫外燈強(qiáng)度為2600yW/cm2，波長(zhǎng)為253.7nm)，正極鋁網(wǎng)提前負(fù)載納米Ti02; (4)運(yùn)行曝氣裝置； (5)調(diào)整放電裝置參數(shù)； (6)從出水閥取水分析水樣。2.—種低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水實(shí)驗(yàn)裝置由:反應(yīng)器、放電裝置、催化裝置、曝氣裝置和冷凝裝置五大部分組成，其中反應(yīng)器由有機(jī)玻璃殼體(9)、鋁網(wǎng)(4)、殼體上部進(jìn)水閥(2)、下部出水閥(10)以及底部氣體分布器(8)組成;放電裝置由低溫等離子體電源(11)、調(diào)壓器(12)和交流電源(13)組成;催化裝置由紫外燈(14)和負(fù)載納米Ti02鋁網(wǎng)(3)組成;曝氣裝置由氣體流量控制閥(5)、氣體流量計(jì)(6)和空氣壓縮機(jī)(7)組成；冷凝裝置由回流冷凝管(1)組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法，其特征在于:所述聚丙烯酰胺廢水初始指標(biāo)COD為5000-6000mg/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法，其特征在于:紫外燈(紫外燈強(qiáng)度為2600yW/Cm2，波長(zhǎng)為253.7nm);正極鋁網(wǎng)負(fù)載納米Ti02 量為 2-4% (ml/ml)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法，其特征在于:曝氣裝置中曝入空氣流量為l_2L/min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法，其特征在于:放電時(shí)間2-4h，放電電壓10-40kV，放電頻率50-400Hz。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低溫等離子體協(xié)同紫外光催化凈化聚丙烯酰胺廢水的工藝方法。該工藝采用DBD產(chǎn)生低溫等離子體，反應(yīng)器采用有機(jī)玻璃制作而成，頂部開兩孔，放冷凝管和紫外燈，上下端設(shè)進(jìn)、出水口，底部有曝氣裝置。中間為紫外燈和作放電正極的負(fù)載納米TiO2金屬鋁網(wǎng)，外壁包裹作負(fù)極的金屬鋁網(wǎng)。正、負(fù)極依次與等離子體電源、調(diào)壓器和交流電源相連。用調(diào)壓器調(diào)節(jié)放電電壓，正、負(fù)極間，有機(jī)玻璃和廢水作放電介質(zhì)，形成介質(zhì)阻擋放電，產(chǎn)生高能活性的等離子體，紫外光催化反應(yīng)也會(huì)協(xié)同等離子體凈化廢水。裝置各參數(shù)都可調(diào)。本發(fā)明提供一種高效、無毒、無污染、低成本、易實(shí)現(xiàn)的聚丙烯酰胺廢水凈化方法。
【IPC分類】C02F1/30, C02F101/38, C02F1/32, C02F1/72
【公開號(hào)】CN105481049
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511029135
【發(fā)明人】榮俊鋒
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日