科创中国

本研究设计的水力空化是一种新型水处理技术，其利用气液两相流动过程中空穴溃灭瞬间产生的高温、高压、高能量、自由基及强烈的物理剪切力对废水进行处理，起到高分子分解、化学键断裂及自由基氧化等有益效应。另一方面，氧气分子通过等离子体装置解离和电离反应生成的活性自由基和氧活性分子在水力空化装置内部负压下作用下进入装置进行混流，形成高浓度活性氧溶液，并参与到生成•OH的化学反应中，宏观上延长了氧化反应时间，提高了有机废水的降解率。

本项目的水处理系统采用水力空化协同等离子体高级氧化水处理工艺，其核心是产生一种高效、绿色的氧化剂——羟基自由基（・OH）,可迅速降解有机污染物并杀害微生物。同时具有以下优点：1、操作成本低；2、能源效率高；3、协同应用强；4、适用范围广。

近年来，我国经济发展迅速，各行业的污水排放产量增加，水污染情况日益严重。大量的工业废水中，难降解的有机物含量增加，传统的处理工艺只能去除一部分这类难降解污染物，高级氧化技术成为处理这类有机物有效可行的方法，是近年来研究的热点。并且自2015年来，中国的化学需氧量（COD）排放标准大幅降低，很多工业和市政污水处理厂不符合要求，而高级氧化水处理工艺可将污染物去除至ppb水平，具有广阔的应用前景。

我校材料与制造学部拥有工业大数据应用技术国家工程实验室和国家产学研激光技术中心2个国家级科研平台以及12个省部级科研平台，大量科技成果被成功应用于多项国家重点工程或实现产业化。例如"变极性等离子弧穿孔立焊工艺及装备”成功完成天宫一号/二号主结构的焊接制造、多元复合稀 土阴极成功应用于国产大型装置的新型电子源阴极、中高强高耐蚀可焊接5系铝铝合金成功应用于国产大型水面艇体材料以及单晶LaB6空心阴极成功应用于世界首台磁聚焦霍尔推力器等。

随着社会经济的快速发展，人类已经逐渐认识到环境保护对促进社会进步和经济持续、稳定、协调发展的重要意义。环境保护已作为我国的一项基本国策，受到全社会的关注和重视，本水处理系统的研发应用，大大减轻污水排放造成的污染危害。IWA国际水协会发布的各种高级氧化工艺的对比分析中，水力空化和等离子体电离技术是相对耗能较小的水处理技术，设备结构简单易调试且反应速率快，规模化应用后必将产生巨大的经济价值。

试验结果表明，水力空化协同等离子体高级氧化技术是一种新型有效的水处理技术, 能有效降解有机物，且装置运行能耗低，基本无二次污染，后续愿与企业单位合作，进行规模化处理有机废水，因此转化方式上选择技术合作。