專利名稱：一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置及發(fā)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于非熱等離子體發(fā)生和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置及發(fā)生方法。
背景技術(shù)：
水資源污染是世界各國普遍面臨的急需解決的問題之一，且其惡化趨勢愈演愈烈，使得傳統(tǒng)生物化學(xué)處理技術(shù)難以完全解決水污染的諸多問題，如脫氮除磷、脫色除臭、 殺菌去微生物、降解持久性有機(jī)污染物等。以液體內(nèi)埋入電極的高壓脈沖介質(zhì)阻擋放電等離子體處理廢水，作為一項(xiàng)更有效和更低成本的治理技術(shù)，有著重要的實(shí)用價值。傳統(tǒng)高壓脈沖介質(zhì)阻擋放電等離子體處理廢水是將地電極置于被處理的廢水中， 直接以水作為一個間接電極，阻擋介質(zhì)放置于水表面與高壓電極之間，將水表面與高壓電極隔開，在兩電極間施加高壓脈沖電壓時，電極間隙的氣體就會擊穿，產(chǎn)生了大量細(xì)微的快脈沖放電通道，在電子通過通道的過程中，一些激發(fā)態(tài)原子和分子會自發(fā)地發(fā)射紫外輻射。 放電產(chǎn)生的低溫等離子體，作用于被處理的工業(yè)廢水和印染廢水中的難生物降解污染物， 具有處理效果好、脫色迅速、無二次污染等特點(diǎn)。并且介質(zhì)阻擋放電具有均勻、漫散和穩(wěn)定的特點(diǎn)，在介質(zhì)阻擋放電過程中產(chǎn)生的電子能量遠(yuǎn)高于電暈放電、火花放電的平均電子能量值，可以充分使有機(jī)物分子、水分子、氧氣分子產(chǎn)生電離，從而激發(fā)出許多活性更高的粒子，如·οη、ο3、·ο、η2ο2等，這些活性物質(zhì)及其高能電子轟擊污染物質(zhì)中C-C鍵及不飽和鍵， 發(fā)生斷鍵和開環(huán)等一系列反應(yīng)，使大分子有毒物質(zhì)變成小分子物質(zhì)，乃至最終將其去除，使廢水無害化。因此，高壓脈沖介質(zhì)阻擋放電等離子體處理廢水技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。圖I所示是現(xiàn)有的高壓脈沖介質(zhì)阻擋放電發(fā)生裝置的示意圖。該裝置由反應(yīng)器殼體I、阻擋介質(zhì)層2、板式高壓電極3和板式接地電極4組成，反應(yīng)器中裝入水，阻擋介質(zhì)層 2與水面5之間為放電間隙，在兩電極間施加高壓脈沖電壓，使板式高壓電極3與水面5之間發(fā)生放電，液相放電產(chǎn)生的等離子體能夠產(chǎn)生活性物質(zhì)、紫外線和沖擊波，可以有效的去除污水中的污染物。圖2為現(xiàn)有的高壓脈沖介質(zhì)阻擋放電發(fā)生裝置的電場分布示意圖。雖然高壓脈沖介質(zhì)阻擋放電等離子體處理廢水技術(shù)具有較好的處理效果和廣泛的應(yīng)用前景，但是，放電時由于強(qiáng)電場作用，液面會波動不穩(wěn)定，形成波動水面6，甚至在電壓較高時，或者放電間隙較小時，水面發(fā)生虹吸現(xiàn)象，會吸附在阻擋介質(zhì)層2上，造成局部放電或者放電終止。所以，要實(shí)現(xiàn)在水面穩(wěn)定均勻放電及增大等離子體與有機(jī)廢水的接觸面積，降低放電時間和電壓，減少能耗，仍然需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置及發(fā)生方法，能夠解決放電時液面波動造成的局部放電、處理效果下降以及解決液面波動而增加放電間距造成的升高輸入電壓、增加能耗、電極損耗的問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置，包括反應(yīng)器殼體、阻擋介質(zhì)層、板式高壓電極、板式接地電極、懸浮電極、螺旋可調(diào)支柱A、螺旋可調(diào)支柱B和高壓高頻脈沖電源，所述的阻擋介質(zhì)層通過4個螺旋可調(diào)支柱A支撐、4個螺旋可調(diào)支柱A的下端固定在反應(yīng)器底面上，反應(yīng)器中盛有水，所述的板式高壓電極位于阻擋介質(zhì)層之上，所述的懸浮電極通過 4個螺旋可調(diào)支柱B支撐、并通過螺母固定在螺旋可調(diào)支柱B的頂端，使懸浮電極置于水面或沉浸在水面下，所述的板式接地電極固定在反應(yīng)器底面，所述的板式高壓電極通過電纜與高壓高頻脈沖電源連接。本發(fā)明所述的懸浮電極的下表面位于水面以下0_2mm。本發(fā)明所述的懸浮電極為網(wǎng)狀懸浮電極。本發(fā)明所述的網(wǎng)狀懸浮電極的材料為絕緣材料或金屬。本發(fā)明所述的螺旋可調(diào)支柱A和螺旋可調(diào)支柱B的材料均為絕緣材料。本發(fā)明所述的懸浮電極通過懸掛或與反應(yīng)器殼體側(cè)壁連接等形式實(shí)現(xiàn)懸浮。本發(fā)明所述的板式高壓電極和板式接地電極的材料均為金屬材料。本發(fā)明所述的反應(yīng)器殼體材料為絕緣材料。一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置的發(fā)生方法，包括以下步驟A、加入水向反應(yīng)容器中加入水；B、接通電源接通高壓高頻脈沖電源，向板式高壓電極和板式接地電極之間施加高壓脈沖電壓，其峰值電壓為l_60kV，頻率l-30kHz ；C、調(diào)節(jié)電壓在阻擋介質(zhì)層與待處理液面之間的放電間隙，調(diào)節(jié)電壓，使放電間隙放電并產(chǎn)生放電通道，形成活性粒子。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于I、本發(fā)明中地電極置于水中，則水也作為接地電極，因此，本發(fā)明實(shí)際是單水電極裝置。放電時發(fā)生氣液混合放電，形成的放電通道中產(chǎn)生活性物質(zhì)，發(fā)射紫外線、沖擊波。水的比熱容很大，使放電體系的溫度不會太高，并且水起到冷卻的作用，能使放電體系散熱均勻，更有利于放電的穩(wěn)定性。2、由于本發(fā)明將水既作為介質(zhì)又作為電極，介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器中產(chǎn)生大量的活性物質(zhì)可直接進(jìn)入液相的同時，在地電極和水表面之間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，提高傳質(zhì)效率。3、本發(fā)明采用懸浮電極的設(shè)計(jì)，將網(wǎng)狀懸浮電極平鋪在水表層，減少了電場對水分子的拖動力，可使放電時水面平穩(wěn)，放電均勻，避免了液體濺到阻擋介質(zhì)表面造成的局部放電和短路等問題。4、本發(fā)明設(shè)計(jì)了 2組可調(diào)節(jié)高度的螺旋桿，一組調(diào)節(jié)板式高壓電極的高度，另一組調(diào)節(jié)懸浮電極的高度，可以在改變不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)條件下進(jìn)行研究，操作方便。5、本發(fā)明在相同的放電間隙下，增加懸浮電極，可降低均勻放電時的峰值電壓與頻率，降低能耗，減少電極的損廢。在相同電壓下，由于液面平穩(wěn)，可減少放電間距；在相同的處理時間下，能量效率提高。6、本發(fā)明還具有操作簡單，應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。


本發(fā)明共有附圖4幅，其中圖I是現(xiàn)有的高壓脈沖介質(zhì)阻擋放電發(fā)生裝置的示意圖。圖2是現(xiàn)有的高壓脈沖介質(zhì)阻擋放電發(fā)生裝置的電場分布示意圖。圖3是本發(fā)明的氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置示意圖。圖4是本發(fā)明的氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置的電場分布示意圖。圖中1、反應(yīng)器殼體，2、阻擋介質(zhì)層，3、板式高壓電極，4、板式接地電極，5、水面，
6、波動液面，7、懸浮電極，8、螺旋可調(diào)支柱A，9、螺旋可調(diào)支柱B，10、高壓高頻脈沖電源。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖3和圖4所示，一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置，包括反應(yīng)器殼體I、阻擋介質(zhì)層2、板式高壓電極3、板式接地電極4、懸浮電極7、螺旋可調(diào)支柱AS、螺旋可調(diào)支柱 B9和高壓高頻脈沖電源10，所述的阻擋介質(zhì)層2通過4個螺旋可調(diào)支柱AS支撐、4個螺旋可調(diào)支柱AS的下端固定在反應(yīng)器底面上，反應(yīng)器中盛有水，所述的板式高壓電極3位于阻擋介質(zhì)層2之上，所述的懸浮電極7通過4個螺旋可調(diào)支柱B9支撐、并通過螺母固定在螺旋可調(diào)支柱B9的頂端，使懸浮電極7置于水面5或沉浸在水面5下，所述的板式接地電極4 固定在反應(yīng)器底面，所述的板式高壓電極3通過電纜與高壓高頻脈沖電源10連接。所述的懸浮電極7的下表面位于水面5以下0_2mm。所述的懸浮電極7為網(wǎng)狀懸浮電極7。所述的網(wǎng)狀懸浮電極7的材料為絕緣材料或金屬。所述的螺旋可調(diào)支柱AS和螺旋可調(diào)支柱B9 的材料均為絕緣材料。所述的懸浮電極7通過懸掛或與反應(yīng)器殼體I側(cè)壁連接等形式實(shí)現(xiàn)懸浮。所述的板式高壓電極3和板式接地電極4的材料均為金屬材料。所述的反應(yīng)器殼體 I材料為絕緣材料。一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置的發(fā)生方法，包括以下步驟A、加入水向反應(yīng)容器中加入水；B、接通電源接通高壓高頻脈沖電源10，向板式高壓電極3和板式接地電極4之間施加高壓脈沖電壓，其峰值電壓為l_60kV，頻率l-30kHz ；C、調(diào)節(jié)電壓在阻擋介質(zhì)層2與待處理液面之間的放電間隙，調(diào)節(jié)電壓，使放電間隙放電并產(chǎn)生放電通道，形成活性粒子。本發(fā)明的具體實(shí)施例如下放電反應(yīng)器尺寸為250 X 250 X 150mm，反應(yīng)器殼體I為有機(jī)玻璃制成，阻擋介質(zhì)層2為石英板,尺寸為150 X 150 X 3mm,板式電板式高壓電極3和板式接地電極4為白鋼板，尺寸為100X 100X3臟，板式高壓電極3中心焊接長100mm、直徑 6mm的螺絲桿，用以連接高壓高頻脈沖電源10。懸浮電極7為PVC網(wǎng)，浸沒在水面5下，尺寸為240 X 240 X 1臟，網(wǎng)孔的尺寸為5 X 5mm。向兩電極間施加高壓脈沖電壓時，放電間隙有大量放電微絲，形成放電通道，反應(yīng)中發(fā)生氣液混合放電。由于懸浮電極7的存在，減少了電場對液體的托動力，可使放電時水面5平穩(wěn)，放電均勻。
權(quán)利要求
1.一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置，其特征在于包括反應(yīng)器殼體I、阻擋介質(zhì)層2、板式高壓電極3、板式接地電極4、懸浮電極7、螺旋可調(diào)支柱A8、螺旋可調(diào)支柱B9和高壓高頻脈沖電源10，所述的阻擋介質(zhì)層2通過4個螺旋可調(diào)支柱AS支撐、4個螺旋可調(diào)支柱AS的下端固定在反應(yīng)器底面上，反應(yīng)器中盛有水，所述的板式高壓電極3位于阻擋介質(zhì)層2之上，所述的懸浮電極7通過4個螺旋可調(diào)支柱B9支撐、并通過螺母固定在螺旋可調(diào)支柱B9的頂端，使懸浮電極7置于水面5或沉浸在水面5下，所述的板式接地電極4固定在反應(yīng)器底面，所述的板式高壓電極3通過電纜與高壓高頻脈沖電源10連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置，其特征在于所述的懸浮電極7的下表面位于水面5以下0_2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置，其特征在于 所述的懸浮電極7為網(wǎng)狀懸浮電極7。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置，其特征在于所述的網(wǎng)狀懸浮電極7的材料為絕緣材料或金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置，其特征在于所述的螺旋可調(diào)支柱AS和螺旋可調(diào)支柱B9的材料均為絕緣材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置，其特征在于所述的懸浮電極7通過懸掛或與反應(yīng)器殼體I側(cè)壁連接等形式實(shí)現(xiàn)懸浮。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置，其特征在于所述的板式高壓電極3和板式接地電極4的材料均為金屬材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置，其特征在于所述的反應(yīng)器殼體I材料為絕緣材料。
9.一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置的發(fā)生方法，其特征在于包括以下步驟A、加入水向反應(yīng)容器中加入水；B、接通電源接通高壓高頻脈沖電源10，向板式高壓電極3和板式接地電極4之間施加高壓脈沖電壓，其峰值電壓為l_60kV，頻率l-30kHz ；C、調(diào)節(jié)電壓在阻擋介質(zhì)層2與待處理液面之間的放電間隙，調(diào)節(jié)電壓，使放電間隙放電并產(chǎn)生放電通道，形成活性粒子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣液混合介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生裝置及發(fā)生方法，所述的裝置包括反應(yīng)器殼體、阻擋介質(zhì)層、板式高壓電極、板式接地電極、懸浮電極、螺旋可調(diào)支柱A、螺旋可調(diào)支柱B和高壓高頻脈沖電源，所述的懸浮電極通過4個螺旋可調(diào)支柱B支撐、并通過螺母固定在螺旋可調(diào)支柱B的頂端，使懸浮電極置于水面或沉浸在水面下。本發(fā)明中地電極置于水中，水的比熱容很大，使放電體系的溫度不會太高，并且水起到冷卻的作用，能使放電體系散熱均勻，更有利于放電的穩(wěn)定性。本發(fā)明采用懸浮電極的設(shè)計(jì)，將網(wǎng)狀懸浮電極平鋪在水表層，減少了電場對水分子的拖動力，可使放電時水面平穩(wěn)，放電均勻，避免了液體濺到阻擋介質(zhì)表面造成的局部放電和短路等問題。
文檔編號C02F1/30GK102595756SQ20121006860
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者嚴(yán)志宇, 孫冰, 宋丹, 朱小梅 申請人:大連海事大學(xué)