在过滤膜上用等离子放电方法去除水中CaCO3.docVIP

在过滤膜上用等离子放电的方法去除水中的CaCO3 摘要：在当今的污水处理方法中，通常用过滤器来去除水中没用的成分。最近的研究表明如果在水中施加脉冲电击能去除过滤膜上的污垢，它将会在饮用水与工业用水中有很好发展前景。这个测试方案包括一个循环水回路和脉冲电源系统。最近的实验所应用的是人工合成的硬度为1000mg/L的CaCO3的硬水，这种硬水是由CaCl2和NaCO3混合而成的，这是为了在过滤网上产生碳酸钙沉淀。在水中放出电击是为了产生强有力的冲击波。干净的过滤器 表面电击排放的效率是由测量过滤器的压降来评价的。结果显示压降会降低到与最初的清洁状况相符合，自此以后过滤器将会近乎无限的保持在最初的状态。这样就可以确保通过在水中施加脉冲电击去除过滤膜上的污垢一概念的正确性。 简介 不论是在工业生产还是在日常生活中，硬水都给我们造成了一系列的问题，例如在水冷却装置、热交换器、锅炉、水壶、淋浴喷头和洗碗机中的矿物质淤积。根据美国的水质组织的定义，钙含量超过80-120mg/L的水被称为硬水。在最近几年里，全球各地对高品质水越来越大的需求量呼吁着更加经济的水处理方法的发展。离子交换技术已经成为最为常用的一种水处理方法。然而大量钠离子的排放会引起水污染进而造成严重的环境问题。不使用化学方法的水处理方式被统称为物理水处理方法，物理水处理方法的例子有永久性磁铁，？静电沉淀器，瞬时压降，催化作用合金，电镀等。一些物理水处理方法被认为是在硬水的区域中产生感应电，这样就可以在水中产生微米数量级的胶状质点，。因此，如果一个物理处理装置可以在水中连续不断的提供悬浮颗粒，并且以此同时有一个过滤器能联系不断的将这些悬浮颗粒从水中除去，这样就可以不通过化学方法来降低水的硬度了。如果这样一个系统能成功的发展起来，他将会被看做是一个机械的硬水处理器。 在冷却塔系统中，冷却水的循环浓度一般保持在3.5，因此，如果补充水的浓度为100mg/L，则循环冷却水中的钙浓度近乎达到350mg/L。为了避免热交换设备的性能降低，一部分的冷却水会通过排污的方式间歇或连续的排出。如果能使循环水的钙离子连续沉淀并且通过一个有自我清洁能力的过滤器将其排出，降低其浓度，就可以大大降低污水排放量，减少水污染，保护净水资源。比如说，一个效率为40%的100MW的化石燃料机组将会比一个1500MW的全负荷运行的机组更受欢迎。这样一个动力设备一个冷凝器中所消耗的10摄氏度温差的循环水为1.3x105m3/h。由于热量的传递是通过纯水的蒸发实现的，一个传统的动力装备需要2400m3/h的补充水，这样一天就需要57600m3。通过一个拥有物理水处理和过滤装置的设备，希望能在8-10这一更高的循环浓度使冷却塔得以运行，这样就可以使淡水的消耗量降低大约25%。这就意味着一个化石燃料的1000MW机组一天就可以节约14400m3的水。 许多的微型过滤器都被用来除去水中的悬浮颗粒。当一个过滤器应用于一个水系统中时，过滤器中的压降会随着时间的推移而上升，其流量也会渐渐下降。过滤器功效的下降是由于其表面杂质的堆积造成的，并且堵塞的面积成为微生物积聚的地方，进一步降低了过滤器表面的开度，增加了抽水成本。因此，要想将水中的悬浮颗粒连续的从水中去除，过滤器必须经常更换。这是大多数工业用水设备支付不起的。为了克服经常更换过滤器这个缺点，在工业中通常使用具有自我清洁能力的清洁器，虽然在市场上有很多的自清洗过滤器，但大多数都是用一个复杂的清洗方法，即在清理阶段使流动方向逆转。此外，在冲洗中所用的水必须是干净的过滤水，这就降低了其过滤能力。传统过滤技术的上述缺点，促使我们发展一个新的自清洁过滤器，利用电火花产生冲击波。 1.1在水中等离子放电 . 水是一种相对介电常数εr为80极性液体。水的电导率约1 μS/ cm到数千μS /，取决于溶解的离子浓度。为了在水中产生火花，需要使用高电压短脉冲。水Δt的持续时间，当ΔT εrε0 /σ其中ε0是真空介电常数，σ是水的导电性的电脉冲，水溶液行为作为一个电阻介质[6 ] 。电脉冲电解氢气和氧气。电脉冲，即ΔT εrε0 /σ ，水作为介质[6 ] ，高电压会导致崩溃。实验发现，阈值电场为1 MV / cm必要启动放电[7] 。如果第二电极，称为脉冲电晕放电，，这种放电被称为。如果达到相反的电极，电极之间形成导电通道并火花。如果通过火花塞的电流非常高（超过1 kA的） ，这火花通常被称为脉冲电弧。各种形状水中等离子放电体水处理的目的。 .点到面和点至点几何[7]，从电极。一个点电极，电场可估计为E U / rc ，其中U是施加电压和rc是曲率半径。很明显，电极需要一个相对较小的施加电压。点平面几何通常用于脉冲电晕放电，而点至点的几何通常用于脉冲电弧系统[7]。 sunka等人