Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами
На модельных водных растворах устойчивых органических соединений метиленовой сини и метилоранжа проведены исследования их разложения импульсными коронным и барьерным разрядами в воздушной среде на поверхность обрабатываемой жидкости. Показано, что энергетическая эффективность барьерного разряда в не...
Saved in:
| Published in: | Технічна електродинаміка |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електродинаміки НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62312 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами / И.В. Божко, Д.В. Чарный // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 3. — С. 81–86. — Бібліогр.: 10 назв. — pос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859746493501538304 |
|---|---|
| author | Божко, И.В. Чарный, Д.В. |
| author_facet | Божко, И.В. Чарный, Д.В. |
| citation_txt | Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами / И.В. Божко, Д.В. Чарный // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 3. — С. 81–86. — Бібліогр.: 10 назв. — pос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технічна електродинаміка |
| description | На модельных водных растворах устойчивых органических соединений метиленовой сини и метилоранжа проведены исследования их разложения импульсными коронным и барьерным разрядами в воздушной среде на поверхность обрабатываемой жидкости. Показано, что энергетическая эффективность барьерного разряда в несколько раз выше, чем коронного, и на порядок, чем у подводных разрядов. Делается вывод, что по энергетическим показателям импульсный барьерный разряд может быть альтернативой очистке воды озонированием.
На модельних водяних розчинах стійких органічних сполук метилової сині та метилоранжу проведено порівняльні дослідження щодо їхнього окислення під дією імпульсних коронного і бар’єрного розрядів у повітряному середовищі на поверхню рідини, що обробляється. Показано, що енергетична ефективність бар’єрного розряду в кілька разів вища, ніж коронного, і на порядок, ніж у підводних розрядів. Робиться висновок, що за енергетичними показниками імпульсний бар’єрний розряд може бути альтернативою очищення води озонуванням.
On the model of stable aqueous organic compounds methylene blue and metal orange studies a decomposition by pulse corona and barrier discharges in air at the surface of the liquid. Shows that the energy efficient barrier discharge is several times higher than the corona, and order of magnitude higher than the underwater level. It concludes that on energy measure of pulse barrier discharge may be an alternative to water purification ozonization.
|
| first_indexed | 2025-12-01T22:43:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3 81
ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЧНІ КОМПЛЕКСИ ТА СИСТЕМИ
УДК 537.523.3
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ
ПРИМЕСЕЙ ИМПУЛЬСНЫМИ РАЗРЯДАМИ
И.В.Божко1, канд.техн.наук, Д.В.Чарный2, канд.техн.наук
1 – Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина. e-mail: ws77@ukr.net
2 – Институт водных проблем и мелиорации НААН Украины,
ул. Васильковская, 37, Киев, 03022, Украина.
На модельных водных растворах устойчивых органических соединений метиленовой сини и метилоранжа проведе-
ны исследования их разложения импульсными коронным и барьерным разрядами в воздушной среде на поверхность
обрабатываемой жидкости. Показано, что энергетическая эффективность барьерного разряда в несколько раз
выше, чем коронного, и на порядок, чем у подводных разрядов. Делается вывод, что по энергетическим показателям
импульсный барьерный разряд может быть альтернативой очистке воды озонированием. Библ. 10, табл. 1, рис. 5.
Ключевые слова: импульсные коронный и барьерный разряды, очистка воды, органическая примесь, энергети-
ческая эффективность.
Высокая степень загрязнений поверхностных и подземных вод и растущие требования к каче-
ству воды привели к необходимости усовершенствования известных и поиску новых методов очист-
ки воды. Среди разрабатываемых новых методов водоочистки одним из перспективных направлений
стало использование, так называемых [10], передовых окислительных технологий (advanced oxidation
techniques – AOTs), основной идеей которых является генерирование непосредственно вблизи или
внутри объема обрабатываемой воды сильных окислителей (с окислительными потенциалами выше,
чем у кислорода, т.е. более 1,2 В) на основе кислорода: гидроксильного радикала ОН – 2,7 В, озона О3
– 2,1 В, атомарного кислорода О – 2,4 В и пероксида водорода Н2О2 – 1,8 В. Особенно желательной
является генерация радикала OH, так как среди перечисленных окислителей он является самым силь-
ным. Определяющими критериями при разработке AOTs служат удельные энергозатраты на очистку
воды, а также стоимости изготовления, установки и эксплуатации оборудования. В наибольшей сте-
пени этим критериям удовлетворяет использование электроразрядных технологий и озонирования.
Очистку воды электрическим разрядом можно вести различными способами. Но, в общем,
для того чтобы избежать больших омических потерь в воде и её электролиза, для обработки жела-
тельно использовать короткие импульсы тока. Среди разрядов, контактирующих с водой, существует
большое многообразие [3]. Их условно можно разделить на две основные группы: подводные и на
поверхность воды. К первой группе относятся разряды, в которых весь или часть тока в межэлек-
тродном промежутке протекает исключительно по водной среде, ко второй – когда в межэлектродном
промежутке такие неразрывные водяные токопроводящие мостики отсутствуют. Типичными пред-
ставителями подводных разрядов являются искровой, коронный, а также диафрагменный разряды в
воде [2,3,8,10], а надводных – коронный и барьерный разряды в газах на поверхность воды [1,3−7,9].
Для сравнения и выбора того или иного вида разряда для очистки воды одним из общих и важнейших
критериев служат удельные энергозатраты. Эта величина существенно зависит от вида загрязняющих
примесей и разрядных условий, при которых осуществляется их разложение. Приводимые в литера-
туре данные по электроразрядной очистке воды [6,7], как правило, получены при существенно отли-
чающихся экспериментальных условиях. В этой связи сделать корректные выводы о целесообразнос-
ти использования того или иного вида разряда весьма затруднительно.
Целью данной работы являются сопоставительные исследования в подобных условиях эффек-
тивностей надводных импульсных коронного и барьерного разрядов по очистке воды от устойчивых
органических примесей по сравнению с подводными разрядами и озонированием.
Экспериментальная установка. В состав экспериментальной установки входили две раз-
рядные камеры, источник высоковольтных импульсов напряжения, комплекс для диагностики пара-
метров разрядных импульсов и концентраций примесей в воде, а также устройства для озонирования
воды, прокачки воздуха и воды через разрядные камеры и др.
© Божко И.В., Чарный Д.В., 2013
82 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3
Для обработки воды импульсным коронным разрядом (ИКР) использовалась разрядная каме-
ра РК 1. В этой камере ИКР осуществлялся между плоским анодом, на котором размещены 230 коро-
нирующих игл диаметром 0,2 мм, и слоем обрабатываемой жидкости (катодом). Расстояние между
концами игл и поверхностью жидкости составляло 4 мм. Для увеличения площади контакта разряд-
ной плазмы с поверхностью обрабатываемой жидкости и лучшего ее перемешивания на дне РК 1 под
водой располагался распылитель, который при прокачке через него воздуха с расходом ~ 1л/мин
обеспечивал прохождение через слой воды пузырьков газа диаметром ~0,5 мм и создавал на ее по-
верхности «псевдокипящий» слой. Более подробное описание РК 1 дано в работе [1].
Эффективность очистки воды импульсным барьерным разрядом (ИБР) изучалась в разрядной
камере РК 2, рис. 1. Жидкость с регулируемым расходом из резервуара, расположенного сверху над
РК 2, поступала в трубку 14 из нержавеющей стали с пробкой 13 и вытекала через отверстия 16 в
чашку 15. Когда она заполнялась, жидкость равномерным тонким слоем стекала по трубе 3 из нержа-
веющей стали, обмотанной стеклотканью 4. Наличие гидрофильного слоя стеклоткани было необхо-
димым из-за того, что гидрофобная поверхность трубы 3 способствовала нерегулируемому стеканию
по ней жидкости струйками. ИБР осуществлялся в промежутке δ=2,35 мм между стеклянной трубкой
5 и слоем воды на стеклоткани. В дальнейшем вода по эбонитовому конусу 18 стекала в чашку 17 и
через отверстия 16 попадала в приемный резервуар, расположенный под камерой. Сверху и снизу РК
2 закрывалась плексигласовыми фланцами 7, которые прижимались к стеклянной трубе 5 гайками 10.
Для герметизации камеры использовались шайбы 9 и силиконовые прокладки 8, 12.
В качестве высоковольтного электрода служил слой алюминиевой фольги 11, которой снару-
жи была обмотана труба 5. Роль другого (низковольтного) электрода выполняла труба 3, которая
проводником из нержавеющей стали 19 была электрически
соединена с трубкой 14.
При проведении экспериментов РК 2 вначале промы-
валась путем пропускания через нее 100 мл исследуемой жид-
кости. После этой процедуры чашка 15 оставалась заполнен-
ной, а слой 4 влажным. Следующим шагом было измерение
времени нахождения жидкости tр в разрядной зоне. Величина
tр определялась как промежуток времени между моментом
начала поступления воды в чашку 15 и моментом появления
первых стекающих струек на конусе 18. При исследуемых
расходах жидкости 0,1…1,0 мл/с время tр изменялось в пре-
делах 11…4 с.
Источник высоковольтных импульсов построен на прин-
ципе емкостного накопителя энергии с последующим его разря-
дом коммутирующим разрядником на разрядную камеру [1]. Для
записи разрядных токов и напряжений использовались приборы
фирмы Tektronix: цифровой двуканальный осциллограф TDS1012
с полосой пропускания 100 мГц, индуктивный датчик тока Р6021
и емкостной делитель напряжения Р6015.
В качестве модельных примесей к воде были выбраны
существенно отличающиеся по своему строению органичес-
кие красители: метиленовая синь C16H18ClN3S (МС) и мети-
лоранж C14H14N3O3SNa (МО), относящиеся к группе ароматических соединений. Такие соединения −
термодинамически устойчивые системы, слабо поддающиеся биохимическому воздействию бактерий
и микроорганизмов, весьма токсичны. Как видно из соответ-
ствующих структурных формул, рис. 2, а,б, в их состав входят
группы молекул с устойчивыми кольцевыми связями (для МО
− бензольные кольца), из-за которых вода с такими примесями
не поддается очистке обычными методами (например, окисле-
нию хлорсодержащими реагентами и биоочистке). Другими
причинами, из-за которых эти примеси были выбраны, являет-
ся то, что их разложение сравнительно легко диагностировать
путем абсорбционной фотометрии, и то, что эти вещества в
качестве примесей часто используются при исследованиях
25
2
7
7
12
3
4
5
10
8
9
10
8
9
11
12
12
13
6
16
14
16
18
15
17
19
Рис. 1
Рис. 2, а, б
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3 83
[1,2,3,8,9], что удобно при сравнении эффективностей очистки воды различными видами разрядов.
Определение степени разложения примесей в изучаемых растворах производилось по изме-
нению абсорбции света на длинах волн λ=665 нм (для МС) и λ=505 нм (для МО). Для получения со-
ответствующих коэффициентов поглощения света снимались абсорбционные спектры для заранее из-
вестных концентраций МС и МО.
Для сравнения эффективностей очистки воды исследуемыми импульсными разрядами с эффек-
тивностью традиционного озонирования также производилась обработка озоном модельного раствора с
МС. Она осуществлялась путем пропускания озона через сосуд Дрекселя с раствором МС. Концен-
трация озона в подаваемом воздухе составляла 9 мг/л.
Результаты и анализ исследований. Типичные осциллограммы ИКР и ИБР при обработке
растворов МС в соответствующих разрядных камерах показаны на рис. 3, а, б. Кривыми А отображе-
ны осциллограммы тока i(t) (масштаб 50 А/дел, ось ординат), кривыми В – осциллограммы напряже-
ния u(t) (масштаб 5 кВ/дел, ось ординат). Масштаб времени – 25 нс/дел (ось абсцис). Условия, при
которых снимались эти осциллограммы: для ИКР – частота следования импульсов fи =140 Гц, кон-
центрация примеси К=50 мг/л, для ИБР – fи =160 Гц, К=150 мг/л. В исследованных диапазонах кон-
центраций МС К=0…300 мг/л и частот fи = 20…800 Гц параметры импульсов разрядного тока остава-
лись практически неизменными. Как видно из рисунков, длительность импульсов тока в обоих разря-
дах составляет 50…60 нс, а их амплитуды соответственно равны ~ 120 и 270 А. Расчеты показывают,
что средние значения плотностей разрядных токов в момент их максимумов достигают 2,4 А/см2 (для
ИКР) и 1,3 А/см2 (для ИБР). Колебательный характер импульса тока i(t), рис. 3, б, после окончания
разряда (t ~60 нс) связан со сравнительно большой емкостью электродной системы РК 2 (~65 пФ) и
особенностями разрядной цепи, содержащей паразитные индуктивности (~ 0,2 мкГн).
Для расчета энергетических эффективностей ИКР и ИБР следует знать величины энергий им-
пульсов Wи единичных разрядов. Величина Wи определялась численным интегрированием
, (1)
где iр(t) – разрядный ток в газовом промежутке, τи – длительность импульса тока
, (2)
ic(t) – емкостной ток через разрядный промежуток. Его величину для начального этапа времени фор-
мирования разряда (до начала ионизации газа) можно оценить по выражению
( ) /c эi t C du dt= , (3)
где Сэ – межэлектродная емкость разрядного промежутка (для камер РК 1 и РК 2 соответственно
Сэ1=10 пФ и Сэ2=65 пФ).
Технические характеристики используемого осциллографа и наличие в разрядной цепи пара-
зитной индуктивности (~ 0,2 мкГн) не позволяют корректно определять значение производной du/dt,
необходимой для расчета по (З) тока ic(t). Однако проведенные оценки показали, что для ИКР и ИБР
длительности емкостного тока τс составляют соответственно около 8 и 12 нс, а ic(t) ≈ i(t). Спустя вре-
мя τс после начала импульса i(t) емкостной составляющей ic(t) можно пренебречь. При этом i(t) ≈ iр(t).
Поэтому энергия импульса определялась численным интегрированием по (1), начиная с соответству-
ющих времен τс и до окончания импульса тока. Вычисления показали, что Wи=0,1Дж – для ИКР и
Wи=0,12 Дж – для ИБР.
Рис. 3, а, б
84 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3
Изменение концентраций МС (кривая 1) и МО (кривая
2) в процессе обработки ИБР при fи=22 Гц и объемах обраба-
тываемых растворов Vp=40 мл показаны на рис. 4. Эти зависи-
мости были получены следующим образом. Оба раствора с
известными начальными концентрациями К1 с измеряемым
расходом жидкости Q=0,55…0,57 мл/с пропускались через
зону действия ИБР. После этого определялась концентрация
примеси обработанного раствора К2, и процедуры электрораз-
рядной очистки и измерения новых концентраций вновь повто-
рялись до момента ~ 95% разложения МС и МО. Из рис. 4 вид-
но, что содержание примесей при больших начальных концен-
трациях сравнительно быстро, а затем медленнее уменьшается почти до нуля за времена обработки tобр
~ 500 и 370 с соответственно для МС и МО при их начальных концентрациях К0=300 и 200 мг/л. При
одинаковых исходных концентрациях К0=200 мг/л tобр~400 и 370 с соответственно для МС и МО, что
свидетельствует о примерно одинаковых скоростях очистки обоих растворов. Показателем эффектив-
ности электроразрядной очистки воды является удельный энергетический выход Y (количество раз-
ложенного вещества на 1 кВт·час энергии) [2,6,7,9]. Для условий данной работы эта величина равна
Y = ∆М (fи Wи tобр)-1, (4)
где ∆М =(К1−К2)Vр – количество разложенной примеси, fи Wи tобр – затраченная на обработку энергия.
Исследования показали, что энергетический выход существенно зависит от удельного энерго-
вклада W в обрабатываемую жидкость и концентрации примеси. Значения W1 для ИБР рассчитыва-
лись по выражению
W1 = fи Wи Q-1 . (5)
При обработке ИКР удельный знерговклад W2 находился по уравнению
W2 = fи Wи tобр Vр
-1. (6)
Примеры изменения Y для ИБР с изменением W1 и К показаны на рис. 5, а, б. Зависимость
Y(W1) (рис. 5, а) получена при однократном прохождения жидкости с начальной концентрацией МС
К1=300 мг/л (Vp=40 мл) через разрядную камеру при величинах fи =20…250 Гц и Q=0,2…0,7 мл/с.
После каждой такой обработки определялась концентрация примеси в обработанном растворе К2, и
соответственно по (4), (5) вычислялись значения Y и W1. Из рисунка видно, что вначале с ростом W1
от 5 до 50 Дж/мл значения Y резко уменьшаются со 140 до 10 г/кВт·ч, т.е. более, чем на порядок. При
дальнейшем увеличении W1 с 50 до ≈ 110 Дж/мл значения Y снижаются лишь на 30% (до ≈ 7 г/кВт·ч).
Таким образом, из характера зависимости Y(W1) следует, что очистку воды целесообразно вести при
возможно меньших удельных энерговкладах (~10 Дж/мл).
Зависимости Y(K) также, как и зависимость Y(W1), были получены при однократном прохож-
дении растворов. Однако в этом случае неизменным оставался удельный энерговклад W1=4 Дж/мл, а
начальные концентрации примесей изменялись в пределах 10…190 мг/л через разрядную камеру. С
увеличением начальной концентрации примеси величина Y линейно нарастает (рис. 5, б), причем для
МО (прямая 2) круче, чем для МС (прямая 1). Это свидетельствует о том, что при одинаковых усло-
виях эффективность ИБР при разложении МО выше, чем при разложении МС. Это подтверждают
также и расчеты по (4), которые показывают, что средние значения Y для 90% очистки воды (путем
многократного ее пропускания через разрядную камеру) от примесей МС и МО при их начальных
концентрациях 200 мг/л соответственно составляют 45 и 64 г/кВт·ч.
Сравнение энергетических выходов Y и степени очистки воды R , полученных при различных
способах ее обработки, можно сделать на основании данных, которые приведены в таблице. Значения
R определялись по выражению R=[(К1−К2)/К1]·100%. Из таблицы видно, что при одинаковых услови-
ях (К=10 мг/л, W1=7 Дж/мл) как для МС, так и для МО величины Y для ИБР и ИКР примерно одина-
ковы. Однако при больших концентрациях примеси и удельных энерговкладах (МС, К=50 мг/л, W≥50
Дж/мл) энергетический выход ИБР становится более чем в 4 раза выше, чем для ИКР.
По сравнению с подводными ИКР энергетические выходы ИБР и ИКР на поверхность воды
на порядок выше. Низкие значения Y для подводных разрядов в основном связаны с большим удель-
ным энерговкладом (W ≥ 100 Дж/мл), который необходим для начала формирования ИКР в жидкости.
Эффективности электроразрядных технологий обычно принято сравнивать с эффективностью
обработки воды озоном [6−8]. Проведенные исследования показали, что при умеренных удельных
энерговкладах и достаточно больших начальных концентрациях примесей (МС, МО) ИБР по энерге-
Рис. 4
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3 85
тическим затратам может быть экономичнее озонирования. Это отражено в таблице, из которой вид-
но, что при W=4 Дж/мл, К=50 мг/л величина Y для ИБР (35 г/кВт·ч) выше, чем при очистке озоном
(30 г/кВт·ч). Энергетический выход при озонировании определялся по выражению
Yоз = ∆М[(С1 – С2)q tобрWуд]-1, (7)
где С1, С2 – концентрация озона в воздухе соответственно на входе и выходе из сосуда Дрекселя, q –
расход воздуха, Wуд – удельные энергозатраты на генерацию озона. При вычислении по (7) принима-
лось значение Wуд = 12 кВт·час/кг О3, которое является минимально возможным при генерации озона
из воздуха в промышленном озонаторе. Следует отметить, что при выполняемом здесь сравнении ве-
личин Y для ИБР и озонирования не учитывались дополнительные при озонировании затраты энергии
на барботирование озона в воде (для его растворения) и подготовку воздуха (осушку).
Примесь K,
мг/л
Способ
обработ.
W,
Дж/мл
R,
%
Y,
г/кВт·ч
Ссылка Примечания
(условия разряда и др.)
10 ИБР 7 94 4,8 иссл.авт. на поверхн. воды
10 ИКР 7 90 4,6 [6] на поверхн. воды
13 ИКР - 94 0,68 [8] в воде c катализатором
ИКР 51 20 0,7 на поверхн. воды
ИБР 57 92 2,9 на поверхн. воды
ИБР 4 78 35 на поверхн. воды
МС
50
озонир. - 71 30
иссл.авт.
при 12 кВт·час/кг О3
10 ИБР 7 98 5 на поверхн. воды
40 ИБР 7 98 20
иссл. авт.
на поверхн воды
10 ИКР 7 90 4,6 [6] на поверхн воды
40 ИКР 190 93 0,7 [6] в воде с продувкой О2
МО
10 ИКР 120 99 0,3 [2] в воде
Обработка воды импульсными разрядами не приводит к полной очистке от органических примесей
и ее минерализации, т.е. к получению в итоге углекислого газа СО2 и нерастворимых осадков [2,5,9]. Как
следует из [5,9], разложение органической примеси (МО) идет в три этапа. На первом разрушаются боковые
связи с бензольными кольцами, на втором − сами кольца и на третьем – минерализация остатков разруше-
ния. Основными активными частицами, способствующими этому процессу, являются озон и радикал ОН.
Выводы. Исследования по прямой очистке воды от устойчивых органических красителей им-
пульсными электрическими разрядами на ее поверхность в сопоставимых условиях показали, что наи-
большей эффективностью обладает барьерный разряд. Его энергетический выход в несколько раз выше,
чем у импульсного коронного разряда и на порядок выше, чем у подводного коронного разряда. Удель-
ные выходы импульсного барьерного разряда при 90% очистке воды от примесей метиленовой сини и
метилоранжа с начальными концентрациями 200 мг/л составляют соответственно 45 и 64 г/кВт·ч. Для
наиболее эффективного использования энергии обработку воды c такими примесями целесообразно про-
водить при частотах следования разрядных импульсов 20…30 Гц. При удельных энерговкладах в обра-
батываемую жидкость менее ≈ 4 Дж/мл энергетический выход импульсного барьерного разряда при
очистке воды с примесью метиленовой сини становится выше, чем при ее очистке озонированием.
1. Белинский В.В., Божко И.В., Чарный Д.В. Импульсный коронный разряд на поверхность электропроводящей
жидкости и его использование для обработки воды // Техн. електродинаміка. – 2010. – №3. – С. 21–27.
2. Anto Tri Sugiartoa, Shunsuke Itoa, Takayuki Ohshimaa, Jan D. Skalny Oxidative decoloration of dyes by pulsed dis-
charge plasma in water // Journal of Electrostatics. – 2003. – № 58. – Рр. 35–145.
Рис. 5, а, б
86 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3
3. Bruggeman P., Leys Ch. Non-thermal plasmas in and contact with liquids // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2009. – № 42. – Рp. 1–28.
4. Bubnov A., Grinevich V., Gushin A., Plastinina N., Rybkin V. Water purification from phenol using combined plasma-
catalyst processes // 28th ICPIG, Prague, Czech Republic, July 15-20, 2007.
5. Fangmin Huag, Li Chen, Honglin Wang. Degradation of methyl orange by atmospheric DBD plasma: Analys of the deg-
radation effects and degradation path // Journal of Electrostatics. – 2012. – №70(1). – Рp. 43–47.
6. Grabowski L.R., Veldhuizen E.M., Pemen A.J.M., Rutgers W.R. Breakdown of methylene blue and methyl orange by
pulsed corona discharge // Plasma Sources Sci. Technol. – 2007. – № 16. – Pp. 226–232.
7. Hoeben W.F.L.M., Veldhuizen E.M., Rutgers W.R., Kroesen G.M.W. Gаs phase corona discharges for oxidation of phe-
nol in an aqueous solution // J. Phys. D: Appl. Phys. – 1999. – № 32. – Pp. 1133–1137.
8. Malik M.A. Synergistic effect of plasmacatalyst and ozone in a pulsed corona discharge reactor on the decomposition
of organic pollutants in water // Plasma Sources Sci. Technol. – 2003. – № 12. – Pp. 526–532.
9. Piroi D., Magureanu M., Mandache N.B., David V., Parvulescu V. Pulsed dielectric barrier discharge generated at the
gas liquid interface for the degradation of the organic dye methyl red in aqueous solution // 12-th Intern. Conf. on Optimization of
Electrical and Electronic Equipment (OPTIM 2010). – 2010. – Pp. 1323–1328.
10. Secu L., Magureanu M., Mandache N.B., Parvulescu V.I. Decomposition of methylene blue in water by corona dis-
charges // 28th ICPIG, Prague, Czech Republic, July 15-20, 2007.
УДК 537.523.3
ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ ВІД ОРГАНІЧНИХ ДОМІШОК ІМПУЛЬСНИМИ РОЗРЯДАМИ
І.В.Божко1, канд.техн.наук, Д.В.Чарний2, канд.техн.наук
1 – Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна. e-mail: ws77@ukr.net
2 – Інститут водних проблем і меліорації НААН України, вул. Васильківська, 37, Київ, 03022, Україна.
На модельних водяних розчинах стійких органічних сполук метилової сині та метилоранжу проведено порівняльні дослід-
ження щодо їхнього окислення під дією імпульсних коронного і бар’єрного розрядів у повітряному середовищі на поверхню
рідини, що обробляється. Показано, що енергетична ефективність бар’єрного розряду в кілька разів вища, ніж коронного, і
на порядок, ніж у підводних розрядів. Робиться висновок, що за енергетичними показниками імпульсний бар’єрний розряд
може бути альтернативою очищення води озонуванням. Бібл. 10, табл. 1, рис. 5.
Ключові слова: імпульсний коронний і бар’єрний розряди, очищення води, органічна домішка, енергетична ефективність.
A STUDY ON EFFECTIVENESS OF WATER PURIFICATION FROM ORGANIC IMPURITIES BY PULSE DISCHARGES
I.V.Bozhko1, D.V.Charnyi2
1 – Institute of Electrodynamics National Academy of Science of Ukraine,
Peremohy pr., 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine, e-mail: ws77@ukr.net
2 – Institute of water problems and melioration NAAN Ukraine, Vasylkivska str., 37, Kyiv, 03022, Ukraine.
On the model of stable aqueous organic compounds methylene blue and metal orange studies a decomposition by pulse corona and
barrier discharges in air at the surface of the liquid. Shows that the energy efficient barrier discharge is several times higher than
the corona, and order of magnitude higher than the underwater level. It concludes that on energy measure of pulse barrier discharge
may be an alternative to water purification ozonization. References 10, table 1, figures 5.
Keywords: pulse corona and barrier discharges, water treatment, organic matter, energy efficiency.
1. Belinskii V.V., Bozhko I.V., Charnyi D.V. Pulsed corona discharge in surface electroconductive liquids and its use in wa-
ter treatment // Tekhnichna elektrodynamìka. – 2010. – №. 3. – Pp. 21–27. (Rus)
2. Anto Tri Sugiartoa, Shunsuke Itoa, Takayuki Ohshimaa, Jan D. Skalny Oxidative decoloration of dyes by pulsed dis-
charge plasma in water // Journal of Electrostatics. – 2003. – № 58. – Рp. 135–145.
3. Bruggeman P., Leys Ch. Non-thermal plasmas in and contact with liquids // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2009. – № 42. – Рp. 1–28.
4. Bubnov A., Grinevich V., Gushin A., Plastinina N., Rybkin V. Water purification from phenol using combined plasma-
catalyst processes // 28th ICPIG, Prague, Czech Republic, July 15-20, 2007.
5. Fangmin Huag, Li Chen, Honglin Wang. Degradation of methyl orange by atmospheric DBD plasma: Analys of the deg-
radation effects and degradation path // Journal of Electrostatics. – 2012. – №70 (1). – Рp. 43–47.
6. Grabowski L.R., Veldhuizen E.M., Pemen A.J.M., Rutgers W.R. Breakdown of methylene blue and methyl orange by
pulsed corona discharge // Plasma Sources Sci. Technol. – 2007. – № 16. – Pp. 226–232.
7. Hoeben W.F.L.M., Veldhuizen E.M., Rutgers W.R., Kroesen G.M.W. Gаs phase corona discharges for oxidation of phe-
nol in an aqueous solution // J. Phys. D: Appl. Phys. – 1999. – № 32. – Pp. 1133–1137.
8. Malik M.A. Synergistic effect of plasmacatalyst and ozone in a pulsed corona discharge reactor on the decomposition of
organic pollutants in water // Plasma Sources Sci. Technol. – 2003. – № 12. – Pp. 526–532.
9. Piroi D., Magureanu M., Mandache N.B., David V., Parvulescu V. Pulsed dielectric barrier discharge generated at the
gas liquid interface for the degradation of the organic dye methyl red in aqueous solution // 12-th Intern. Conf. on Optimization of
Electrical and Electronic Equipment (OPTIM 2010), 2010. – Pp. 1323–1328.
10. Secu L., Magureanu M., Mandache N.B., Parvulescu V.I. Decomposition of methylene blue in water by corona dis-
charges // 28th ICPIG, Prague, Czech Republic July 15-20, 2007.
Надійшла 10.08.2012
Received 10.08.2012
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62312 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-7970 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T22:43:53Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Божко, И.В. Чарный, Д.В. 2014-05-19T19:58:26Z 2014-05-19T19:58:26Z 2013 Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами / И.В. Божко, Д.В. Чарный // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 3. — С. 81–86. — Бібліогр.: 10 назв. — pос. 1607-7970 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62312 537.523.3 На модельных водных растворах устойчивых органических соединений метиленовой сини и метилоранжа проведены исследования их разложения импульсными коронным и барьерным разрядами в воздушной среде на поверхность обрабатываемой жидкости. Показано, что энергетическая эффективность барьерного разряда в несколько раз выше, чем коронного, и на порядок, чем у подводных разрядов. Делается вывод, что по энергетическим показателям импульсный барьерный разряд может быть альтернативой очистке воды озонированием. На модельних водяних розчинах стійких органічних сполук метилової сині та метилоранжу проведено порівняльні дослідження щодо їхнього окислення під дією імпульсних коронного і бар’єрного розрядів у повітряному середовищі на поверхню рідини, що обробляється. Показано, що енергетична ефективність бар’єрного розряду в кілька разів вища, ніж коронного, і на порядок, ніж у підводних розрядів. Робиться висновок, що за енергетичними показниками імпульсний бар’єрний розряд може бути альтернативою очищення води озонуванням. On the model of stable aqueous organic compounds methylene blue and metal orange studies a decomposition by pulse corona and barrier discharges in air at the surface of the liquid. Shows that the energy efficient barrier discharge is several times higher than the corona, and order of magnitude higher than the underwater level. It concludes that on energy measure of pulse barrier discharge may be an alternative to water purification ozonization. ru Інститут електродинаміки НАН України Технічна електродинаміка Електротехнологічні комплекси та системи Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами Дослідження ефективності очищення води від органічних домішок імпульсними розрядами A study on effectiveness of water purification from organic impurities by pulse discharges Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами Божко, И.В. Чарный, Д.В. Електротехнологічні комплекси та системи |
| title | Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами |
| title_alt | Дослідження ефективності очищення води від органічних домішок імпульсними розрядами A study on effectiveness of water purification from organic impurities by pulse discharges |
| title_full | Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами |
| title_fullStr | Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами |
| title_full_unstemmed | Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами |
| title_short | Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами |
| title_sort | исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами |
| topic | Електротехнологічні комплекси та системи |
| topic_facet | Електротехнологічні комплекси та системи |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62312 |
| work_keys_str_mv | AT božkoiv issledovanieéffektivnostiočistkivodyotorganičeskihprimeseiimpulʹsnymirazrâdami AT čarnyidv issledovanieéffektivnostiočistkivodyotorganičeskihprimeseiimpulʹsnymirazrâdami AT božkoiv doslídžennâefektivnostíočiŝennâvodivídorganíčnihdomíšokímpulʹsnimirozrâdami AT čarnyidv doslídžennâefektivnostíočiŝennâvodivídorganíčnihdomíšokímpulʹsnimirozrâdami AT božkoiv astudyoneffectivenessofwaterpurificationfromorganicimpuritiesbypulsedischarges AT čarnyidv astudyoneffectivenessofwaterpurificationfromorganicimpuritiesbypulsedischarges |