[發(fā)明專利]同時對纖維絲改性和污水處理的室溫等離子體炬陣列裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910097878.0
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN101538792A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳光良
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: D06M10/00
• 分類號: D06M10/00;C02F1/78;C02F1/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大氣壓介質(zhì)阻等離子體炬陣列發(fā)生方法及裝置。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)等離子體研究中，真空條件下產(chǎn)生等離子體一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。 最近，大氣壓低溫輝光等離子體源由于其具有不需要昂貴的真空裝置、系統(tǒng)簡 單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)越來越受到科研工作者的注意。到目前為止，已有許多大 氣壓輝光等離子體源被設(shè)計(jì)出來，其頻率從直流的50Hz到微波的2.45GHz， 這些放電源表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景，像用于殺菌、發(fā)生臭氧、等離子體顯示 屏、表面改性、廢水廢氣處理等。但這些放電系統(tǒng)的外電極都是金屬，且被套 在或鍍在介質(zhì)層表面，由于介質(zhì)層與金屬的膨脹系數(shù)不同，在放電過程中介質(zhì) 層容易破裂或金屬層脫落，另一方面，用該炬對不規(guī)則材料進(jìn)行處理時，如用 于管子內(nèi)表面改性，被反射的等離子體會把兩電極短路，產(chǎn)生很熱的等離子體 弧，從而會燒壞被改性的材料，尤其是有機(jī)材料。雖然有的研究者采有套管式 自來水做電極，但是等離子體炬的面積太小，很難在工業(yè)中有所作為。特別是 將大氣壓輝光等離子體炬用于纖維改性，效率相對較低，且產(chǎn)生的紫外線和臭 氧對人和環(huán)境都會產(chǎn)生一定的危害。能否設(shè)計(jì)一種可對纖維大面積表面處理且 其副產(chǎn)物被用來處理污水的等離子體發(fā)生裝置呢？

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離 子體炬陣列發(fā)生方法及裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

在有機(jī)玻璃水槽中盛有導(dǎo)電水溶液電極，多個多排內(nèi)置管狀金屬電極的石 英管插入導(dǎo)電水溶液電極中，石英管的一端穿過有機(jī)玻璃水槽底部進(jìn)入改性室， 石英管的另一端露出有機(jī)玻璃水槽外用聚四氟乙烯套密封，管狀金屬電極穿過 聚四氟乙烯套與活性氣體源連通，石英管外與惰性氣體源連通，石英管的一端 底部為錐形并開通孔，在改性室內(nèi)裝有與每一排石英管的底部孔垂直對應(yīng)排數(shù) 的纖維絲，每排纖維絲由各自的傳動機(jī)帶動連續(xù)轉(zhuǎn)動，多個多排管狀金屬電極 并聯(lián)后與高壓源的高壓端連接，高壓源的低壓端與導(dǎo)電水溶液電極連接，改性 室中的氣體經(jīng)管路、氣體分配器從有機(jī)玻璃水槽接入。

所述的每個石英管均內(nèi)裝有開孔的陶瓷固定套，每個管狀金屬電極均插入 陶瓷固定套中心孔中定位。

本發(fā)明將染料污水注入水槽中，用惰性氣體將石英管陣列里層內(nèi)的空氣排 出，并使惰性氣體保持放電要求的穩(wěn)定流速流入石英管陣列里層，將導(dǎo)電水溶 液連接高壓電源，則在石英管陣列的出口形成相對大面積輝光等離子體炬陣列， 且等離子體炬陣列的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要增加。在空氣和氧氣活性氣體存在條 件下，氧氣等離子體就會產(chǎn)生臭氧在轉(zhuǎn)動的纖維表面接枝極性基團(tuán)，達(dá)到表面 改性的效果。另一方面，被收集的多余活性氣體通過水槽內(nèi)氣體分配器與污水 接觸，且等離子體產(chǎn)生的紫外線通過石英管輻射污水，在兩者共同作用下，可 大大加快污水降解的速度。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明是采用水溶液或污水為外電極的新型大氣壓介質(zhì)阻擋放電裝置，采 用柔性水溶液做電極，避免了因反射等離子體導(dǎo)致兩電極短路而產(chǎn)生的拉弧現(xiàn) 象，同時水溶液還能對系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，吸收放電產(chǎn)生的熱量，提高了污水的溫 度，加快了染料的降解速度。而且，液體電極避免了受熱金屬電極因與介質(zhì)的 膨脹系數(shù)不同而導(dǎo)致介質(zhì)破裂的發(fā)生，從而延長了工作壽命，為實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn) 作創(chuàng)造了條件。另一方面，水溶液外電極被有機(jī)玻璃槽保護(hù)起來，可對任何形 狀的材料表面進(jìn)行表面改性，不必?fù)?dān)心反射的等離子體把內(nèi)外電極短路；而且， 本發(fā)明可有效降低真空等離子體需要昂貴真空系統(tǒng)所帶來的成本，并能同時對 大批量的纖維和污水同時連續(xù)處理，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。

用中心管狀電極代替電極棒后，由于有機(jī)組分和活性氣體通過管狀內(nèi)電極 到達(dá)輝光等離子體區(qū)中，故不會影響輝光等離子體的形成，而且化學(xué)鍵會快速 被高能電子打斷在改性材料表面上形成聚合物和極性基團(tuán)，從而實(shí)現(xiàn)了大氣壓 輝光等離子體炬陣列改性纖維材料的目的。有機(jī)單體或活性氣體在等離子體的 中心，不會受其它氣體的影響，達(dá)到了與真空等離子體聚合相似的反應(yīng)條件。

附圖說明

附圖是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、活性氣體源，2、惰性氣體源，3、石英管，4、有機(jī)玻璃水槽，5、 陶瓷固定套，6、氣體分配器，7、傳動機(jī)，8、纖維絲，9、高壓電源，10、管 狀金屬電極，11、聚四氟乙烯套，13、改性室。