綠色化工講課課件

化工學(xué)院綠色化工講課課件專業(yè)：分析化學(xué)姓名：XXX2014年4月22日等離子體技術(shù)在含酚廢水處理中的應(yīng)用主要內(nèi)容綠色化學(xué)及其技術(shù)簡(jiǎn)介1234

綠色化工技術(shù)簡(jiǎn)介生化技術(shù)和等離子體技術(shù)處理含酚廢水總結(jié)及展望56參考文獻(xiàn)典型的綠色化工技術(shù)綠色化學(xué)簡(jiǎn)介

綠色化學(xué)(Green

Chemistry)，又稱為環(huán)境無害化學(xué)(

Environmentally

Benign

Chemistry)，是指設(shè)計(jì)生產(chǎn)不具有或具有較小環(huán)境負(fù)作用，并在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有可行性的化學(xué)品和化學(xué)過程。它包括合成、催化、工藝、分離和分析監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。

綠色化學(xué)注重研究與環(huán)境友好的化學(xué)反應(yīng)與技術(shù)，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和人與自然協(xié)調(diào)關(guān)系的建立。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)環(huán)境的治理，已開始從治標(biāo)，即從末端治理污染轉(zhuǎn)向治本，即開發(fā)清潔工業(yè)技術(shù)，消減污染源頭，生產(chǎn)環(huán)境友好產(chǎn)品。"綠色技術(shù)"已成為21世紀(jì)化工技術(shù)與化學(xué)研究的熱點(diǎn)和重要科技前沿。綠色化學(xué)的研究主要內(nèi)容反應(yīng)的綠色化原料的綠色化催化劑的綠色化綠色溶劑利用可再生資源合成化學(xué)品產(chǎn)品的綠色化綠色化工技術(shù)簡(jiǎn)介

綠色化工技術(shù)是指在綠色化學(xué)基礎(chǔ)上開發(fā)的從源頭阻止環(huán)境污染的化工技術(shù)。對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新性改革,站在環(huán)境的角度，聯(lián)系環(huán)境系統(tǒng)物流運(yùn)動(dòng)的閉路循環(huán)結(jié)構(gòu),提出了的環(huán)境友好化學(xué)。其中包括采用高新技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備，即通過改進(jìn)工藝來實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的綠色化，如采用超臨界流體技術(shù)、生物工程技術(shù)、高能輻射技術(shù)、新型催化技術(shù)等。典型的綠色化工技術(shù)

生物技術(shù)催化技術(shù)膜技術(shù)高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)微波技術(shù)超聲波降解技術(shù)等離子體技術(shù)

等離子體的產(chǎn)生

等離子體的產(chǎn)生

分子或原子主要由電子和原子核組成。在通常情況下，電子以不同的能級(jí)存在于核場(chǎng)周圍，其勢(shì)能或動(dòng)能不大。但是當(dāng)物質(zhì)受到外加能量(磁、電、熱等)激發(fā)后，其原子的外層電子勢(shì)能急速下降．脫離核場(chǎng)的束縛而逃逸，發(fā)生電離。此時(shí)，原子變成負(fù)電荷的電子和正電荷的離子。如果組成物質(zhì)的分子或原子完全被電離成離子和電子，就成為物質(zhì)的第四形態(tài)——等離子體。物質(zhì)的等離子體態(tài)具有很高的能量，并且所有的粒子都帶電荷，宏觀上電荷為中性。低溫等離子體易在常溫常壓下由氣體放電產(chǎn)生，在環(huán)保領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。等離子體技術(shù)等離子體降解有機(jī)廢水是一門涉及等離子體物理、等離子體化學(xué)、電磁學(xué)和環(huán)境保護(hù)等專業(yè)的前沿性交叉學(xué)科。一些在”三態(tài)”條件下不能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)可在等離子體狀態(tài)下進(jìn)行，等離子體處理污染物兼具物理、化學(xué)和生物反應(yīng)。等離子體降解廢水具有操作簡(jiǎn)單，降解速率快，耗能少，無需其它化學(xué)試劑，無污染和成本低等優(yōu)點(diǎn)，尤其當(dāng)加入Fe2+和Fe3+等具有催化作用的金屬離子后，降解速率更快，僅需幾分鐘可完成降解過程。等離子體技術(shù)具有安全經(jīng)濟(jì)，無污染、效率高的特點(diǎn)，符合綠色、清潔的化工技術(shù)理念，引起了廣大學(xué)者的關(guān)注。等離子體技術(shù)分類

液相高壓脈沖等離子體

接觸輝光放電等離子體微波等離子體新型曝氣式清潔等離子體苯酚類廢水苯酚類物質(zhì)存在于化學(xué)、石油化工業(yè)、林業(yè)化工、煉焦化丁、制藥、冶金、枕木防腐、硫酸鹽紙漿、油漆、涂料、塑料、農(nóng)藥等企業(yè)生產(chǎn)廢水中，在工業(yè)水的排放標(biāo)準(zhǔn)中是嚴(yán)格控制的污染物，在水中存在時(shí)問長(zhǎng)、危害大，是國(guó)家環(huán)?？偩忠?guī)定的優(yōu)先監(jiān)測(cè)污染物，對(duì)各種生物及人的危害極大，但是目前超過90％的污水處理廠的核心工藝都采用生物法，近些年發(fā)展起來的以產(chǎn)生氧化自由基為主的高級(jí)氧化技術(shù)(如脈沖放電等離子體技術(shù)、TiO2光催化、超聲氧化、超臨界水氧化、濕式空氣氧化等)，在含酚類廢水處理方面，越來越受到重視。生化技術(shù)處理含酚廢水圖1含酚廢水生化處理工藝流程生化技術(shù)處理含酚廢水生化處理COD去除率為69％，基本達(dá)到了生物處理的效果。但本生化工藝對(duì)氨氮根本無去除功能，出水中氨氮遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?；钚蕴嘉胶笫笴OD進(jìn)一步去除79％，但對(duì)氨氮仍沒有去除效果，這段工藝選擇并不理想。本工藝流程過長(zhǎng)，增加了運(yùn)行成本。常規(guī)工藝生物處理法難以有效降解含酚廢水；一般采用的樹脂吸附法，周期太短，解析、再生也比較困難，含酚廢水處理一直是環(huán)境治理領(lǐng)域的難題。生化技術(shù)處理含酚廢水結(jié)果評(píng)析高壓脈沖等離子體圖2脈沖電源結(jié)構(gòu)示意圖新型曝氣式清潔等離子體圖3接地極曝氣式反應(yīng)器圖4放電極曝氣式反應(yīng)器1.空氣壓縮機(jī)2.示波器3.高壓探頭4.高壓脈沖電源5.反應(yīng)器等離子體技術(shù)處理含酚廢水圖2等離子體技術(shù)處理含酚廢水工藝流程等離子體技術(shù)處理含酚廢水

D.M.Willberg與P．S．Lang采用高壓脈沖放電技術(shù)對(duì)中氯酚進(jìn)行降解，經(jīng)過1min(約200次)的高能放電(每次放電耗能4~7kJ)，氯酚的去除率達(dá)到99％。D．R．Grymonpre等提出電暈放電通過活性炭微?？梢哉T發(fā)表面化學(xué)反應(yīng)，從而使酚的降解率提高一倍。

A.A.Joshl等測(cè)量了高壓脈沖液電反應(yīng)器中液相羥基自由基、過氧化氫和高能自由電子的形成速率，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率常數(shù)與電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)，羥基自由基和雙氧水在有機(jī)物降解過程中起主要作用。

等離子體技術(shù)處理含酚廢水

雷樂成課題組應(yīng)用高壓脈沖液相放電降解鄰氯苯酚，發(fā)現(xiàn)其降解速率隨脈沖峰壓升高電極距離的縮短而加快，在脈沖峰壓為30kV，電極距離2cm和脈沖頻率150Hz時(shí)，鄰氯苯酚的降解率約為98.7％。

秦鵬以高壓脈沖電暈等離子體法，對(duì)液相中苯酚的降解進(jìn)行了研究，得出，當(dāng)Fe2+濃度為0.015×10-3mol/L，采用三維電極，電極外徑Φ0.7mm，脈沖峰值電壓為40kV，脈沖頻率180Hz，放電間距25mm，曝氣為氧氣，速率6L/min，溶液初始電導(dǎo)率為6s/cm，pH值是6，經(jīng)過處理120min后的苯酚降解效率可以達(dá)到94.39%。等離子體技術(shù)處理含酚廢水

趙曉青等以小球藻為受試生物，測(cè)定了接觸輝光放電等離子體(CGDE)降解苯酚過程中的毒性變化，CGDE降解10g/L苯酚90min，降解率為16.0%，降解過程中EC50從179.5降低至128.9而后逐漸升高到413.3mg/L，表明毒性先小幅增大后逐漸降低。

楊蘭英等采用曝氣式清潔等離子體技術(shù)降解水中的苯酚，得到的結(jié)果是，接地極曝氣式反應(yīng)器和放電極曝氣式反應(yīng)器的最佳參數(shù)分別為：空氣流量Q=0.18m3/h，放電電壓20kv,放電頻率100Hz，5mm針板間距；空氣流量為0.032m3/h，放電電壓l8kV，放電頻率50Hz，5mm針板間距?？偨Y(jié)1該方法在較短時(shí)間內(nèi)將有機(jī)物氧化降解為CO2、H2O及其他低分子無機(jī)化合物，去除效率高，氧化速度快，無二次污染，達(dá)到無害化處理的目的，同時(shí)也避免了采用生物法處理時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。2苯酚類化合物是一類毒性較強(qiáng)的有機(jī)污染物，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大。研究證明，等離子體技術(shù)可提高廢水的可生化性，高壓脈沖放電過程中，向反應(yīng)器曝入氣體對(duì)有機(jī)物的降解有積極的作用。展望對(duì)等離子體產(chǎn)生機(jī)理和有機(jī)物降解機(jī)理進(jìn)行深人的基礎(chǔ)研究，對(duì)放電電源和放電反應(yīng)器有必要進(jìn)行整體優(yōu)化和設(shè)計(jì)，這些研究?jī)?nèi)容應(yīng)是今后等離子體技術(shù)在廢水處理研究中的關(guān)鍵性問題。1含酚廢水處理是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，今后需提高等離子體技術(shù)自行設(shè)計(jì)水平，改進(jìn)工藝條件，降低運(yùn)行費(fèi)用，并加強(qiáng)多種技術(shù)聯(lián)用，以提含酚廢水治理效果。2參考文獻(xiàn)[1]向陽(yáng),仰榴青,儲(chǔ)金字.低溫等離子體處理廢液技術(shù)[J]化工環(huán)保.2002.22(2):111-114.[2]孫亞兵,任兆杳,非平衡態(tài)等離子體技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用[J]環(huán)境科學(xué)研究,1998,11(4):24-27.[3]王紅娟等.含酚廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀與開發(fā)前景[J].工業(yè)水處理,2002,22(6):6-10.[4]Gourgouilla

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