Ключові слова
water treatment
ozone
hydroxyl radical
energy efficiency імпульсний бар’єрний розряд
обробка води
озон
гідроксильний радикал
енергоефективність
Як цитувати
Анотація
У роботі вивчалася енергоефективність імпульсного бар’єрного розряду в повітрі атмосферного тиску під час обробки ним модельного зразка забрудненої води в крапельно-плівковому стані. Домішкою до води був органічний барвник (метиленова синь) з початковою концентрацією 50 мг/л. Витрати води становили 4 л/хв, характерний діаметр крапель − 1 мм. Обробка води проходила в коаксіальній розрядній камері з газовим проміжком 3,2 мм та додатково в камері озонування. Розряд збуджувався короткими ~100 нс імпульсами напруги ≈ 26 кВ, які забезпечували амплітуду густини струму ≈ 1,3 А/см2 та енергію імпульсу ≈ 140 мДж. Досліджено час розкладання домішки та енегоефективність розряду в залежності від частоти повторення імпульсів 25−300 Гц. Найбільшу енергоефективність розряд мав за частот 25−50 Гц, за яких енергетичний вихід, що відповідає 50 % розкладанню домішки, досягає ≈ 100 г/кВт·год. Показано, що більша частина озону – одного з головних окиснювачів, що генерується розрядом, розчиняється у воді в розрядній камері. У камері озонування з відносно малою висотою (48 см) модельним розчином поглинається біля 60 % залишкового озону, концентрація якого в газі на виході з розрядної камери може досягати 2,2 мг/л. Бібл. 16, рис. 7.
Посилання
Vanraes P., Nikiforov A.Y., Leys Ch. Electrical Discharge in Water Treatment Technology for Micropollutant. Plasma Science and Technology - Progress in Physical States and Chemical Reactions. Chapter 15. 2016. Pp. 429−476. DOI: https://doi.org/10.5772/61830.
Muhammad Arif Malik. Water Purification by Plasmas: Which Reactors are Most Energy Efficient? Plasma Chemical Plasma Process. 2010. No 30. Pp. 21−31. DOI: https://doi.org/10.1007/s11090-009-9202-2 .
Bo Jiang, Jingtang Zheng, Shi Qiu, Qinhui Zhang, Zifeng Yan, Qingzhong Xue. Review on electrical discharge plasma technology for wastewater. Chemical Engineering Journal. 2014. No 236. Pp. 348–363. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.09.090
Magureanu M., Piroi D., Mandache N.B., Parvulescu V. Decomposition of methylene blue in water using a dielectric barrier discharge: Optimization of the operating parameters. Journal of Applied Physics. 2008. No 104. Pp. 103306-1–103306-7. DOI: https://doi.org/10.1063/1.3021452
Biljana P. Dojchinovich, Goran M. Roglicb, Bratislav M. Obradovich, Milorad M. Kuraicaca, Mirjana M. Kostich, Jelena Nesich, Dragan D. Manojlovich. Decolorization of reactive textile dyes using water falling film dielectric barrier discharge. Journal of Hazardous Materials. 2011. No 192. Pp. 763–771. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.05.086
Bozhko I.V., Kondratenko I.P. Efficience of treatment of aqueous solution of methylene blue via exposure to pulse dielectric barrier dischargeto the surface. Tekhnichna Elektrodynamìka. 2018. No 6. Pp. 89–97. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.06.089
Pokryvailo A., Wolf M., Yankelevich Y., Wald S., Grabowski L.R., Van Veldhuizen E.V.M., Rutgers W.R., Reiser M., Glock B., Eckhardt T., Kempenaers P., Welleman A. High-power pulsed corona for treatment of pollutants in heterogeneous media. IEEE transactions on plasma science. 2006. Vol. 34. No 5. Pp. 1731–1743. DOI: https://doi.org/10.1109/TPS.2006.881281
Taichi Sugai, Yasushi Minamitani. Influence of Rise Rate of Applied Voltage for Water Treatment by Pulsed Streamer Discharge in Air-Sprayed Droplets. IEEE Transactions on Plasma Science. 2013. Vol. 41. Iss. 8. Pp. 2327–2334. DOI: https://doi.org/10.1109/TPS.2013.2271319
Taichi Sugai, Akira Tokuchi, Weihua Jiang. Effects of Pulsed Power Control on Plasma Water Treatment Using LTD. IEEE Transactions on Plasma Science. 2018. Vol. 46. Issue 10. Pp. 3566−3573. DOI: https://doo.org/10.1109/TPS.2018.2825468
Song Jiang, Yiyong Wen, Kefu Liu. Investigation of Pulsed Dielectric Barrier Discharge System on Water Treatment by Liquid Droplets in Air. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2015. Vol. 22. No 4. Pp. 1866−1871. DOI: https:doi.org/10.1109/TDEI.2015.7179142
Yavorovskiy N.A., Kornev Ya.I., Preis S.V., Pelchtsman S.S., Haskelberg M.B., Chen B.N. Active oxidizing particles in water-air flow. Bulleten Tomskoho Politekhnicheskoho Instituta. 2006. Vol. 309. No 2. Pp. 108–113 (Rus).
Walsh J.L., Konga M.G. 10 ns pulsed atmospheric air plasma for uniform treatment of polymeric surfaces. Applied Physics Letters. 2007. Vol. 91. P. 251504. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.1063/1.2825576
Bozhko I.V., Serdyuk Y.V. Determination of Energy of a Pulsed Dielectric Barrier Discharge and Method for Increasing Its Efficiency. IEEE Transactions on Plasma Science. 2017. Vol. 45. Iss. 12. Pp. 3064–3069. DOI: https://doi.org/10.1109/TPS.2017.2760888
Bozhko I.V., Bereka V.O. Uniform of pulse barrier discharge in the air of atmospheric pressure in the presence of water in a drop-film condition. Tekhnichna Elektrodynamìka. 2019. No 5. Pp. 17–21 (Ukr). DOI: https://doi.org/10.15407/techned2019.05.017
Fangmin Huang, Li Chen, HonglinWang, Zongcheng Yan. Analysis of the degradation mechanism of methylene blue by atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma. Chemical Engineering Journal. 2010. Vol. 162. Pp. 250–256. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2010.05.041
Bozhko I.V., Karlov A.N., Kondratenko I.P., Charnyj D.V. Development of complex for water treatment with pulse barrier discharge. Tekhnichna Elektrodynamìka. 2017. No 6. Pp. 80–86. (Ukr.) DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.06.080
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2021 Array