水蒸汽等离子体技术处理水中难降解有机污染物及机理研究

Due to high enthalpy, high activity and environment friendly, steam plasma has promising for application in organic waste treatments. The project will adopt an original water vapor plasma jet generator, in which steam plasma jet is generated by the organic wastewater introduced as plasma forming gas. The steam plasma jet is then introduced to inject into the organic waste water to oxidation degradation of organic pollutants in water. Parametric studies of the steam plasams will be done under different plasma working media (the composition, properties and concentration of the organic pollutants). The performance of biorefractory organic wastewater treatment will be analyzed, and the influence factors on plasma treatment performance will also be investigated by adjusting experimental conditions and control parameters. By analysis of the active particles and their concentration in steam plasma and intermediate product of organic contaminants degradation in liquid phase, we study that the roles of the active particles in steam plasma jet on liquid non-equilibrium chemical kinetics. It will be clarified that the mechanism of organic pollutants degradation by steam plasma. It will be reveal the rules of organic pollutants decomposition, conversion and product generation by steam plasma treatment.The expected results for the treatment of organic pollutants in the water environment has important scientific significance and application value.

由于具有高焓值、高反应活性和环境友好等优点，水蒸汽等离子体在有机废物处理方面具有非常好的应用前景。本项目拟采用自主研制的水蒸汽等离子体发生器，直接将有机废水作为等离子体工作介质引入发生器中产生水蒸汽等离子体射流，同时将射流注入有机废水中处理水中有机污染物；研究水蒸汽等离子体射流在不同工作介质条件下（污染物的性质、组成和浓度等）的特性；通过表征和分析射流等离子体中的活性粒子及浓度、液相中有机污染物降解的中间产物，研究射流等离子体中活性粒子在液相非平衡化学反应动力学中的作用，阐明有机污染物在水蒸汽等离子体作用下的降解机理；揭示水中有机污染物分解、转化及产物生成的规律。预期研究结果对于水环境中有机污染物的治理具有重要的科学意义和应用价值。

本项目在自主研制的水等离子体炬基础上，针对有机废水和水等离子体炬的工作特点，开发和研究了三种不同的有机废水处理模式：分别为模式1，将有机废水作为等离子体工作介质引入发生器中产生等离子体射流，污染物在等离子体射流中分解；模式2，将水作用发生器工作介质产生水蒸汽等离子体射流，将射流引入有机废水中，氧化降解水中有机污染物；模式3，模式1和模式2的结合，即将有机废水作为工作介质产生等离子体射流，并将射流引入废水中进行处理。研究了水蒸汽等离子体射流在不同工作介质条件下（污染物的性质、组成和浓度等）的特性；通过表征和分析射流等离子体中的活性粒子及浓度、液相中有机污染物降解的中间产物，研究了射流等离子体中活性粒子在液相非平衡化学反应动力学中的作用，阐明了有机污染物在水蒸汽等离子体作用下的降解机理，并揭示了水中有机污染物分解、转化及产物生成的规律。研究了该技术对实际工业废水的处理效果，系统分析了能量效率和经济性，结果表明该技术不仅将水中污染物转化为以氢气和一氧化碳为主的合成气，而且对难降解有机污染物具有处理效率高，可有效提高废水的可生化性等优势，在高浓度难降解有机废水处理上具有非常好的应用前景。通过项目的开展，为水蒸汽等离子体新技术在水环境中有机污染物的治理提供了重要的理论依据和技术支持。目前已在国内外核心期刊公开发表SCI论文6篇，会议论文9篇。申请国家发明专利3件，实用新型专利1件，其中获授权发明专利2件。