等离子电极怎么生产的膜电极

原标题:终于齐了!OLED器件各种工藝流程/处理方式及其失效模式分析整理

OLED器件的典型结构及制作工艺流程

小分子OLED制造工艺

OLED 制备过程中的关键技术

1、ITO基片的清洗和预处理

3、有機功能薄膜和金属电极的制备

表面洁净;表面平整;功函数较高

有机层与ITO之间界面对发光性能的影响至关重要,ITO玻璃在使用前必须仔细清洗目的是除去表面上物理附着的污物和化学附着的有机物等。

有机物质如油脂和涂料;

无机物质,如碱、盐和锈斑;

清除基片表面汙染物的方法:

化学清洗法、超生波清洗法、真空烘烤法及离子轰击法

清洗剂:乙醇、丙酮、氯仿、四氯化碳等

作用:去除油、润滑脂、脂肪及其它有机污染物。

作用:去除不溶性污物

方法:在真空室(真空度为10-4Pa)中,将基片加热至200℃

作用:去除基片表面吸附的气体囷杂质。

超声波清洗是利用超声波技术使水和溶剂发生振动,清洗表面复杂的附着物而且不损伤基片的一种清洗方法目前,超声波清洗广泛应用于OLED器件制作的前清洗工艺当中

超声波的基本原理是空化作用:存在于液体内的微气泡(空化核)在声场的作用下振动,在声壓达到一定值时气泡迅速增大然后突然闭合,在气泡闭合时产生激波在其周围产生上千个大气压,破坏不溶性污染物而使它们分散于溶液中使表面得以净化。

一般超声波清洗所使用的频率为15~50KHz(例如28KHz、38KHz)适合于基板附着有机物的清洗。采用高频率(1MHz以上)的超声波清洗主要是为了清洗亚微米(0.1μm)以下的污染物

由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质使液体流动而产生数以万计的微小气泡,存在于液体中的微小气泡(空化气泡)在声场的作用下振动当声压达到一定值时,气泡迅速增长然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波在其周围产生上千个大气压力,破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中当粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面时,油被乳化固体粒子即脱离,从而达到清洗件表面净化的目的

紫外光(UV)清洗的工作原理是利用紫外光对有機物质所起的光敏氧化作用以达到清洗粘附在物体表面上的有机化合物的目的。

紫外光清洗一方面能够避免由于使用有机溶剂造成的污染同时能够将清洗过程缩短。在实际应用中通常是利用一种能产生两种波长紫外光的低压水银灯(这种紫外光灯能够产生波长为254nm和波长為185nm的紫外光 )。

目的:ITO的不均匀性将导致有机层不均匀从而易形成局部强电场引起OLED中黑斑的产生。平整的ITO表面场强均匀减小短路的危險,提高OLED的稳定性

早在1987年,邓青云就指出在沉积有机层之前,ITO表面必须进行仔细的清洗否则不能得到稳定的OLED器件。

ITO膜表面形态对OLED器件的性能

粗糙的ITO膜表面将使光线产生漫反射,减小出射光效率,降低OLED的外量子效率

OLED加电压时,粗糙表面会影响OLED的内电场分布。ITO表面的尖峰将导致局部高电场,高电场将使激子解离成为正负载流子,致使发光强度降低;而且高电场将加速有机材料的恶化,以至降低OLED的稳定性

ITO膜是有机物膜進行淀积的基底, ITO膜的表面形态将影响有机膜的成膜的吸附性、内应力和结晶度。由于粗糙的表面将不利于有机分子之间内聚形成晶体,因而粗糙的表面易于形成不定形结构的有机物薄膜对于不定形结构的有机物来说,结晶有机物的出现将增加电子与晶格碰撞的可能性,这将降低OLED器件的发光效率和能量效率。

常用的ITO薄膜表面预处理方法:

化学方法(酸碱处理)和物理方法(O2等离子体处理、惰性气体溅射)

固体表面嘚结构和组成都与内部不同处于表面的原子或离子表现为配位上的不饱和性,这是由于形成固体表面时被切断的化学键造成的

正是由於这一原因,固体表面极易吸附外来原子使表面产生污染。因环境空气中存在大量水份所以水是固体表面最常见的污染物。

由于金属氧化物表面被切断的化学键为离子键或强极性键易与极性很强的水分子结合,因此绝大多数金属氧化物的清洁表面,都是被水吸附污染了的

在多数情况下,水在金属氧化物表面最终解离吸附生成OH-及H+其吸附中心分别为表面金属离子以及氧离子。

根据酸碱理论M+是酸中惢,O-是碱中心此时水解离吸附是在一对酸碱中心进行的。

在对ITO表面的水进行解离之后再使用酸碱处理ITO金属氧化物表面时,酸中的H+、碱Φ的OH-分别被碱中心和酸中心吸附形成一层偶极层,因而改变了ITO表面的功函数

等离子体的作用通常是改变表面粗糙度和提高功函数。研究发现等离子作用对表面粗糙度的影响不大,只能使ITO的均方根粗糙度从1.8nm降到1.6nm但对功函数的影响却较大。

用等离子体处理提高功函数的方法也不尽相同

氧等离子处理是通过补充ITO表面的氧空位来提高表面氧含量的。

为了实现无源矩阵OLED的高分辨率和彩色化更好地解决阴极模板分辨率低和器件成品率低等问题,人们在研究中引入了阴极隔离柱结构

即在器件制备中不使用金属模板,而是在蒸镀有机薄膜和金屬阴极之前在基板上制作绝缘的间壁,最终实现将器件的不同像素隔开实现像素阵列

在隔离柱制备中,广泛采用了绝缘的无机材料(洳氮化硅碳化硅、氧化硅)、有机聚合物材料(如PI、聚四氟乙烯等)和光刻胶等材料。

隔离柱的形状是隔离效果关键

绝缘缓冲层来解决哃一像素间的短路问题同时使用倒立梯形的隔离柱来解决相邻像素间的短路问题。

1、在透明基片上旋涂第一层光敏有机绝缘材料厚度為0.5~5μm,一般为光敏型PI、前烘后曝光曝光图形为网状结构或条状结构,线条的宽度由显示分辨率即像素之间间隔决定显影后线宽为10~50μm,嘫后进行后烘

2、在有机绝缘材料上旋涂第二层光敏型有机绝缘材料,膜厚为0.5~5μm 一般为光刻后线条横截面能形成上大下小倒梯形形状嘚光刻胶中的一种,一般为负型光刻胶前烘后对第二层有机绝缘体材料进行曝光,曝光图形为直线条显影后的线宽为5~45μm。

有机薄膜或金属电极的制备

小分子OLED器件通常采用真空蒸镀法制备有机薄膜和金属电极

有机薄膜的制备工艺步骤:

小分子OLED器件通常采用真空蒸镀法制备囿机薄膜和金属电极其具体操作过程是在真空中加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料,使其原子或分子从表面气化逸出形成蒸汽流,叺射到固体衬底或基片的表面形成固态薄膜

该过程如果真空度太低,有机分子将与大量空气分子碰撞使膜层受到严重污染,甚至被氧囮烧毁;此条件下沉积的金属往往没有光泽表面粗糙,得不到均匀连续的薄膜

采用真空蒸镀法沉积成膜。包括以下三个基本过程:

气囮原子或分子在蒸发源与基片之间的输送

蒸发原子或分子在基片表面上的沉积过程

基本步骤:放置材料于束源→抽取真空→通电加热蒸发→成膜

小分子OLED全彩色显示技术方面实现彩色化的方法有光色转换法、彩色滤光薄膜法、独立发光材料法等。

三色发光层法(独立发光材料法)

这是最常使用的技术就是将三种发光层排列在一起,加入不同的偏压产生全彩的效果此技术重点在于发光材料光色纯度与效率嘚掌握。以小分子有机发光二极管技术而言所面临的重大问题就是红色材料的纯度、效率与寿命,而大分子有机发光二极管方面则是茬于红、绿、蓝三原色定位等问题。

此法是将三种发光层叠在一起使红、绿、蓝混色产生白光,或是互补色产生白光此全彩化技术最夶的优点是可以直接应用液晶显示器现有的彩色滤光片技术,但是元件发光时必须多经过一层彩色滤光片导致亮度衰减,因此在透光率與成本上必须再深入研究

色转换法(光色转换法)

就是在蓝色发光层中加入能量转移的中心,使短波长、能量较大的蓝光以能量转移方式转换成其他颜色的光,因此在材料的选择与技术开发上比较容易只须先产生一个发光效率、色纯度极佳的蓝光,否则经过能量转换後整体的发光效率会很差。

首先制备发白光或近于白光的器件然后通过微腔共振结构的调谐,得到不同波长的单色光然后再获得彩銫显示。

将采用透明电极的红、绿、蓝发光器件纵向堆叠从而实现彩色显示。

对水和氧极为敏感因此封装技术直接影响器件的稳定性囷寿命。

金属盖封装、玻璃基片封装薄膜封装。

OLED器件对氧气的透过率要求很严格

经由外在环境渗透进入器件内;

或是在OLED工艺中被每一層物质吸收的水汽;

为了减少水汽进入组件或排除由工艺中吸附的水汽,一般最常用的物质为吸水材料

干燥剂和干燥片通过贴附在封装箥璃基片的内侧以吸附器件内部的水分

水氧浓度控制和封装压合

OLED器件封装过程中水氧浓度要达到一定的标准,必须在水氧浓度很低的情况丅完成

水氧浓度控制是通过N2循环精制设备完成的。

在压合过程中要控制UV固化胶的高度和宽度,使封装腔室内的压力合适以避免封装後器件产生气泡的现象。

将材料溶解在有机溶剂中滴加在基板上,甩胶蒸镀电极。简单膜层均匀无针孔,易于大面积器件

喷墨方式淛作三基色象元易于实现彩色和全色显示工艺简单

器件的有机材料和金属电极遇到水汽和氧气发生氧化、晶化等物理化学变化,从而失效必须封装、环氧树脂对器件封装,添加分子筛吸湿等

有机和聚合物发光颜色的特点:

发光颜色覆盖从紫外到红外整个波段。只要改變发色团的化学结构或发色团上取代基种类和位置就可实施颜色调控;

色纯差。有机和聚合物的吸收光谱和发射光谱一般都是宽带光谱谱峰的半高宽度大约在100~200nm之间,这是有机分子的振动能级与电子能级互相叠加的结果相对于无机发光材料,色纯度要差的多;

形成基激複合物和发生能量转移

内量子效率:激子复合产生的光子数 / 注入的的电子空穴对数

外量子效率:射出器件的光子数 / 注入的的电子空穴对數

从OLED的工作过程可以得到其外量子效率可以表示为

影响OLED发光效率的主要因素:

取决于电荷的平衡注入,为提高OLED的量子效率由阳极注入有机發光体的空穴数应和阴极注入的电子数相等。

载流子迁移率载流子从注入到复合有一个沿电场方向的迁移扩散过程,为了提高形成激子嘚效率 正负载流子的迁移率都应该较大,并且两者相差较小

激子辐射衰减效率。有机发光材料的ph可以达到80%~100%而聚合物发光材料的ph一般茬达到20%左右。

单态激子形成概率在通常情况下,电子被空穴束缚每产生一个单重态激子同时产生3个三重态激子,因此即使注入到器件嘚电子全部被空穴束缚且全部的单态激子均辐射产生光子,25%将是OLED的极限量子效率由于三重态激子的跃迁受量子自旋守恒定律的限制,不能发光,75%的激子白白被热耗掉

能量转移。当两种发色团并存时一种发色团的激发态可以将能量传递给另一种发色团使之激发对于前一種激子,这是“淬灭”;对于后一种发色团这是额外的激发,因而使其发光效率大幅度提高

1、选择合适电极和有机层材料,提高载流孓注入效率和均衡程度

2、采用薄膜结构和载流子传输层提高两种载流子的迁移率,并且使两者相差较小

3、改善器件的界面特性,提高器件的量子效率

4、利用能量转移提高发光效率。

5、开发三线态电致发光材料

测量元件寿命的方法,是在元件维持一恒定电流的条件下测量从初始亮度下降至一半亮度的时间。

对寿命进行比较的最佳参量是亮度和半亮度寿命的乘积据报道,该量值对使用寿命最长的器件是:绿光为7000000 hr·cd/m2;蓝光为300000 hr·cd/m2;红橙色为1600000 hr·cd/m2

OLEDs失效的表现形式:

1、恒定电流工作条件下,亮度、效率逐渐下降

2、OLEDs在一定湿度、温度的大气环境中存放一定时间,发光亮度、效率衰减直至发光消失这一过程体现出的是OLEDs的存贮寿命。

3、不管是存贮还是工作,所有失效的OLED都出现大量嘚不发光区域——黑斑

由于有机薄膜不均匀致密,从而有贯穿有机层的微型导电通道形成

1、热效应——有机薄层的热不稳定性导致了嫼点的形成;

2、有机聚合物材料的化学不稳定性——有机分子易受到氧和水的侵蚀,丧失发光能力;

3、金属阴极的不稳定性——金属阴极被氧化;

4、金属阴极有机层界面处化学反应——水、氧和铝三者所发生的电化学反应会释放出微量气体造成金属阴极从有机层剥离开来。

杂质是捕获载流子和激子非辐射衰减(生热)的中心又可以引起内部电场的局部畸变,因而是器件老化和蜕变得重要原因

有机材料え件衰变可分为三种:

1、热衰变。Tg可以作为其热稳定性的依据Tg低的材料在室温下容易结晶。

2、光化学衰变有些有机材料,在光照射下鈈稳定发生了光化学反应。

3、界面的不稳定OLED器件中有三种界面:ITO/有机层;有机层/有机层;金属/有机层。有些有机材料在其它有机材料或无机材料上的粘附性能很差

无机材料元件衰变可分为两种:

1、 ITO的表面污染。器件中的ITO表面必须没有有机杂质表面遗留物会导致工作电压升高,效率和使用寿命降低

2、阴极的腐蚀。阴极腐蚀是最常见的导致器件衰变的原因如果封装得不好器件就会出现被氧化的黑点。

解决OLED器件的寿命和稳定性问题的调控环节

ITO薄膜质量和清洗方法的控制

1、 ITO玻璃的选择

阳极界面漏电流和器件串绕等现象与ITO薄膜的质量密切相关直接影响器件的寿命和稳定性,必须严格控制ITO薄膜的质量其中有ITO薄膜的平整度,结晶性择优取向特性,晶粒大小晶界特性,表层碳和氧含量以及能级大小等

2、ITO辅助电极的制备

当制备商分辨显示屏时,ITO线条过细需要加入金属辅助电极,加入金属辅助电极可以使电阻降低易于进行驱动电路的连接,发光区均匀性和稳定性提高

在制备辅助电极时,要考虑方阻大小、光透过率、界面结合特性、图案刻蚀特性等

ITO表面的污染物直接影响器件的效率,寿命和稳定性ITO刻蚀溶液的PH值,清洗和烘干的时间和温度UV清洗和等离子体清洗的参数等工藝要进行系统的优化。

隔离柱制备过程中光刻胶、清洗液、漂洗条件、烘干温度和时间等对ITO和器件寿命影H向较大优化隔离柱制备条件是提高器件产品的稳定性和寿命的关键。

稳定性OLED材料的选择

目前气温度较低的空穴传输材料是一个关键因素电子传输材料的电子迁移率较低造成了无效复合,这些都直接和间接地影响了器件的寿命掺杂材料的选择可以有效提高器件的效率和寿命。

器件各层材料的能级匹配、各层厚度、速率的控制、掺杂浓度的控制特别是阴极材料LiF厚度和速率的精确控制和优化等工作必须系统地进行优化。

1、蒸镀等环境温濕度和洁净度的控制

2、预封装多层膜的制备。试验结果表明有机无机多层膜预封裟结构器件老化黑点较少,稳定性和寿命得到了提高

3、封装干燥剂。加入封装干燥剂有两种方法:

①在封装玻璃上蒸镀Ca0和Ba0干燥剂薄膜;

②在封装玻璃上粘贴Ca0和Ba0干燥剂

这两种方法对提高器件的寿命和稳定性是非常有效的。

4、封装胶及其封装方法和封装气氛的选择封装胶和UV封装能量和温度时间直接影响器件的寿命和稳定性,因此必须对封装胶和封装条件进行优化氮气、氩气等不同封装气氛对器件的寿命和稳定性有较大的影响。目前封装技术是控制器件寿命和稳定性的关键

连接处的均匀性和接触电阻的大小影响器件发光均匀性和器件寿命,优化连接材料加热温度和连接时间等条件对提高器件的稳定性和寿命是有益的。

无源器件的串绕反向电流和尖脉冲等现象严重影响器件的稳定性和寿命,研究脉冲宽度、占空比、反姠电流、抑制电压、电路功耗和屏功耗恒压方法和恒流方法等对寿命的影响,优化驱动电路是提高器件寿命和稳定性的方法之一

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陈坚教授,19962003年在西安交通大學攻读材料科学与工程专业本科和硕士学位2003年获英国EPSRC全额资助前往英国伯明翰大学攻读博士学位,2008年毕业后留校开展博士后研究(Research fellow2011姩入职东南大学材料科学与工程学院副教授,2016年破格教授现任材料学院工会主席和金属材料系副主任。

研究内容涉及高性能锂/钠离子电池与锂金属电池设计与开发微纳米力学实验与理论,以及等离子体表面改性与薄膜技术开发与应用;主持国家自然基金项目2项江苏省洎然基金面上项目1项等,作为主要参与人参加江苏省双创团队英国EPSRC和欧盟第七研发框架计划项目等,入选江苏省六大高峰人才囷江苏省双创博士;在Energy Carbon等学术期刊发表研究论文90余篇受邀撰写英文合著2章,中文合著1章;担任Surface Engineering期刊编委中国《表面工程》期刊编委等学术兼职。

本研究小组包括博士后(外籍)、博士和硕士研究生15余人欢迎有志于先进材料研究与开发的同学加盟,有相关研究经验忣材料计算模拟基础的同学将优先考虑

1、高性能锂/钠离子电池与锂金属电池设计与开发;

在锂/钠离子电池方面,重点研究了多种高性能負极材料的设计与开发包括嵌入机制的钛酸锂和二氧化钛、新型二维材料石墨烯和MXene、转化机制的过渡金属氧化物,合金机制的二氧化锡囷硅从缺陷调控、结构杂化与多级设计等方面,对材料的形貌、结构、组分和缺陷进行调控和优化构建出一系列高性能的负极材料。菦期针对锂金属电池负极也开展了广泛的研究

—— 钠离子电池负极TiO2的多尺度设计

 “能源学人微信号公众号介绍:

—— 锂离子电池负极過渡族金属氧化物的多维度杂化设计

—— 多触点接触SnO2核壳结构钠离子电池负极设计

能源学人微信号公众号介绍:

—— 锂离子电池负极MXene複合材料的微波快速制备

—— 高倍率锂金属负极Li/Cu复合材料界面调控

—— 锂离子电池负极多级孔结构SnO2@graphene复合材料的设计与开发

—— 高性能锂离孓电池硅负极的设计与制备

—— 非化学计量比设计钙钛矿结构LaMnO3高性能超级电容器电极材料

高性能锂离子电池负极Li4Ti5O12的缺陷设计与开发

—— 第┅、第二作者均为本科生

—— 高性能超级电容器电极材料LaMnO3@Graphene的开发

高性能锂离子电池负极SnO2纳米杆@Graphene的开发

—— 导电水凝胶研究综述

2微纳米力學实验与理论;

在微纳米力学方面,重点研究非常态纳米力学实验技术并结合分子动力学模拟与理论分析,研究材料(金属、陶瓷、复匼材料、薄膜以及二维材料)在压入形变与失效过程中涉及的种种现象和内在机理

—— 关于环境可控纳米力学学术专著章节

—— 膜基结構石墨烯/PET力学性能表征与分析

——石墨烯/PVA宏微观力学性能与界面键合和显微组织的关联性

—— 纳米冲击动态硬度的实验方法与理论分析

—— 东南大学材料学院首次在国际力学权威期刊Mechanics of Materials上发表学术论文。

—— 典型金属材料纳米冲击行为分析

—— 纳米多次冲击统计分析研究

—— 納米多次冲击纳米多层薄膜的失效形式与机理

—— 纳米多次冲击纳米多层薄膜的失效形式与机理

—— 分子动力学LAMMPS解释Al(100)压入过程中棱柱位错環的产生机制

—— 分子动力学LAMMPS研究低温条件下Si压入相变现象与机制

—— 首台商用低温纳米压入装置的研发与应用

—— 低温纳米压入与湿度控制技术与应用

—— 低温纳米划擦技术与应用

—— 高塑性Cu的压入隆起现象的速率敏感性

梁晓康与孙正明, 材料应力-应变的球形纳米压入法研究进展. 材料导报, 2019, 5 (已接受待发表)

—— 纳米压入法研究材料应力-应变关系的理论与实验综述

3、等离子体表面改性与薄膜技术开发与应用;

在等离子体表面改性与薄膜技术开发与应用方面,重点研究工程材料的减摩、耐磨、防腐的表面保护技术并为相关企业解决技术难题。近年来面向高性能储能材料也陆续开展了先进等离子体技术的研发工作

—— 用于体育器械的轻金属材料表面处理技术学术专著章节

—— 氧化石墨烯的等离子体处理技术

—— 高力学性能超薄类金刚石薄膜ta-C的冲击失效

——类金刚石薄膜GLC的摩擦学性能

——CoCr合金的表面改性技术

——离子氮化与CrN复合表面处理技术

——高熵BCC成分薄膜的制备与开发

——高熵成分氧化物薄膜

原标题:技术解析 | 10种先进工业废沝处理技术

中国对废水污染的治理与西方发达国家相比起步较晚在借鉴国外先进处理技术经验的基础上,以国家科技攻关课题为平台引进和开发了大量的废水处理新技术,某些项目已达到国际先进水平这些新技术的投产运行为缓解中国严峻的水污染现状,改善水环境發挥了至关重要的作用

近年我国工业废水排放情况(单位:亿吨)

近年我国工业废水排放量比例变化情况

可见近些年来,我国工业废水排放总量呈现逐年下降趋势2010年,工业废水排放量为237.5亿吨;2015年降低至199.5亿吨

2.2015年我国重点行业废水排放情况

2015年,在我国工业废水排放量中囮工、造纸、纺织及煤炭行业废水排放总和几乎占到一半,是工业废水排放大户

3.近年来我国工业废水处理情况

近年来,我国工业废水处悝量达到300-370亿吨处理率约为62%,虽然已取得显著进步但仍有很大提升空间。

以下是10种最新的工业废水处理技术介绍与分析

膜分离法常用的囿微滤、纳滤、超滤和反渗透等技术由于膜技术在处理过程中不引入其他杂质,可以实现大分子和小分子物质的分离因此常用于各种夶分子原料的回收。

如利用超滤技术回收印染废水的聚乙烯醇浆料等目前限制膜技术工程应用推广的主要难点是膜的造价高、寿命短、噫受污染和结垢堵塞等。伴随着膜等离子电极怎么生产的技术的发展膜技术将在废水处理领域得到越来越多的应用。

2.铁碳微电解处理技術

铁碳微电解法是利用Fe/C原电池反应原理对废水进行处理的良好工艺又称内电解法、铁屑过滤法等。铁炭微电解法是电化学的氧化还原、電化学电对对絮体的电富集作用、以及电化学反应产物的凝聚、新生絮体的吸附和床层过滤等作用的综合效应其中主要是氧化还原和电附集及凝聚作用。

铁屑浸没在含大量电解质的废水中时形成无数个微小的原电池,在铁屑中加入焦炭后铁屑与焦炭粒接触进一步形成夶原电池,使铁屑在受到微原电池腐蚀的基础上又受到大原电池的腐蚀,从而加快了电化学反应的进行

此法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等诸多优点,并使用废铁屑为原料也不需消耗电力资源,具有“以废治废”的意义目前鐵炭微电解技术已经广泛应用于印染、农药/制药、重金属、石油化工及油分等废水以及垃圾渗滤液处理,取得了良好的效果

典型的Fenton试剂昰由Fe2+催化H2O2分解产生˙OH,从而引发有机物的氧化降解反应由于Fenton法处理废水所需时间长,使用的试剂量多而且过量的Fe2+将增大处理后废水中嘚COD并产生二次污染。

近年来人们将紫外光、可见光等引入Fenton体系,并研究采用其他过渡金属替代Fe2+这些方法可显著增强Fenton试剂对有机物的氧囮降解能力,减少Fenton试剂的用量降低处理成本,统称为类Fenton反应

Fenton法反应条件温和,设备较为简单适用范围广;既可作为单独处理技术应鼡,也可与其他方法联用如与混凝沉淀法、活性碳法、生物处理法等联用,作为难降解有机废水的预处理或深度处理方法 

某制药废沝项目臭氧工艺流程

臭氧是一种强氧化剂,与还原态污染物反应时速度快使用方便,不产生二次污染可用于污水的消毒、除色、除臭、去除有机物和降低COD等。单独使用臭氧氧化法造价高、处理成本昂贵且其氧化反应具有选择性,对某些卤代烃及农药等氧化效果比较差

为此,近年来发展了旨在提高臭氧氧化效率的相关组合技术其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等组合方式不仅可提高氧化速率和效率,而且能够氧化臭氧单独莋用时难以氧化降解的有机物由于臭氧在水中的溶解度较低,且臭氧产生效率低、耗能大因此增大臭氧在水中的溶解度、提高臭氧的利用率、研制高效低能耗的臭氧发生装置成为研究的主要方向。

磁分离技术是近年来发展的一种新型的利用废水中杂质颗粒的磁性进行分離的水处理技术对于水中非磁性或弱磁性的颗粒,利用磁性接种技术可使它们具有磁性

磁分离技术应用于废水处理有三种方法:直接磁分离法、间接磁分离法和微生物—磁分离法。

目前研究的磁性化技术主要包括磁性团聚技术、铁盐共沉技术、铁粉法、铁氧体法等具囿代表性的磁分离设备是圆盘磁分离器和高梯度磁过滤器。目前磁分离技术还处于实验室研究阶段还不能应用于实际工程实践。

低温等離子体水处理技术包括高压脉冲放电等离子体水处理技术和辉光放电等离子体水处理技术,是利用放电直接在水溶液中产生等离子体戓者将气体放电等离子体中的活性粒子引入水中,可使水中的污染物彻底氧化、分解

水溶液中的直接脉冲放电可以在常温常压下操作,整个放电过程中无需加入催化剂就可以在水溶液中产生原位的化学氧化性物种氧化降解有机物该项技术对低浓度有机物的处理经济且有效。此外应用脉冲放电等离子体水处理技术的反应器形式可以灵活调整,操作过程简单相应的维护费用也较低。受放电设备的限制該工艺降解有机物的能量利用率较低,等离子体技术在水处理中的应用还处在研发阶段

7.电化学(催化)氧化

电化学(催化)氧化技术通过阳極反应直接降解有机物,或通过阳极反应产生羟基自由基(˙OH)、臭氧等氧化剂降解有机物

电化学(催化)氧化包括二维和三维电极体系。由于彡维电极体系的微电场电解作用目前备受推崇。三维电极是在传统的二维电解槽的电极间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料并使装填的材料表面带电,成为第三极且在工作电极材料表面能发生电化学反应。

与二维平板电极相比三维电极具有很大的比表面,能够增加电解槽的面体比能以较低电流密度提供较大的电流强度,粒子间距小而物质传质速度高时空转换效率高,因此电流效率高、处理效果好三维电极可用于处理生活污水,农药、染料、制药、含酚废水等难降解有机废水金属离子,垃圾渗滤液等

20世纪70年代起,随着大型钴源和电子加速器技术的发展辐射技术应用中的辐射源问题逐步得到改善。利用辐射技术处理废水中污染物的研究引起了各国的关注囷重视

与传统的化学氧化相比,利用辐射技术处理污染物不需加入或只需少量加入化学试剂,不会产生二次污染具有降解效率高、反应速度快、污染物降解彻底等优点。而且当电离辐射与氧气、臭氧等催化氧化手段联合使用时,会产生“协同效应”因此,辐射技術处理污染物是一种清洁的、可持续利用的技术被国际原子能机构列为21世纪和平利用原子能的主要研究方向。

光化学催化氧化技术是在咣化学氧化的基础上发展起来的与光化学法相比,有更强的氧化能力可使有机污染物更彻底地降解。光化学催化氧化是在有催化剂的條件下的光化学降解氧化剂在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基。

催化剂有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等分为均相和非均相两种类型,均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质通过光助-Fenton反应产生羟基自由基使污染物得到降解;非均相催化降解是在污染体系中投入一定量的光敏半导体材料,如TiO2、ZnO等同时结合光辐射,使光敏半导体在光的照射下激发产生电子—空穴对吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子—空穴作鼡,产生˙OH等氧化能力极强的自由基TiO2光催化氧化技术在氧化降解水中有机污染物,特别是难降解有机污染物时有明显的优势

10.超临界水氧化(scwo)技术

SCWO是以超临界水为介质,均相氧化分解有机物可以在短时间内将有机污染物分解为CO2、H2O等无机小分子,而硫、磷和氮原子分别轉化成硫酸盐、磷酸盐、硝酸根和亚硝酸根离子或氮气美国把SCWO法列为能源与环境领域最有前途的废物处理技术。

SCWO反应速率快、停留时间短;氧化效率高大部分有机物处理率可达99%以上;反应器结构简单,设备体积小;处理范围广不仅可以用于各种有毒物质、废水、废物的處理,还可以用于分解有机化合物;不需外界供热处理成本低;选择性好,通过调节温度与压力可以改变水的密度、粘度、扩散系数等物化特性,从而改变其对有机物的溶解性能达到选择性地控制反应产物的目的。

超临界氧化法在美国、德国、瑞典、日本等欧美国家巳经有了工艺应用但中国的研究起步较晚,还处于实验室研究阶段

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