[發(fā)明專利]光纖微等離子體液體處理工藝及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110401958.8
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102491446A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉東平;張琦
• 申請（專利權(quán)）人: 大連民族學(xué)院
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/78;C02F1/50;C02F1/46
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 陳紅燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體液體處理裝置及工藝，尤其涉及光纖微等離子體液體處理裝置及工藝。

技術(shù)背景

隨著社會經(jīng)濟和城市化進程的發(fā)展，水資源緊缺和水環(huán)境污染已成為本世紀(jì)全球性問題并且日趨嚴(yán)重。正確掌握和合理利用現(xiàn)有水處理技術(shù)并研究新的水處理技術(shù)是解決水環(huán)境污染和合理利用水資源的重要途徑。

我國的水處理技術(shù)需求緊迫但發(fā)展緩慢并且相對落后，特別是缺乏深度處理技術(shù)?，F(xiàn)行的“混凝+沉淀+過濾+消毒”的常規(guī)處理組合達(dá)不到對COD和氨氮去除的要求，投加高劑量的氯氣消毒又會導(dǎo)致三鹵甲烷和鹵乙酸等有致突變作用的消毒副產(chǎn)品，對水的飲用安全構(gòu)成威脅。所以考慮增加預(yù)處理或深度處理環(huán)節(jié)是當(dāng)前提高供水水質(zhì)的必需工作。

低溫等離子體水處理技術(shù)是近20年興起的新型水處理高級氧化技術(shù)。因其處理效率高、操作簡便、與環(huán)境兼容等優(yōu)點引起了研究者的廣泛關(guān)注。它能在常溫常壓下，通過放電反應(yīng)直接或間接產(chǎn)生羥基自由基，紫外線和高能沖擊波，從而有效降解難生化降解的污染物。現(xiàn)有的等離子液體處理裝置主要采用在高壓金屬板間鼓氣方式產(chǎn)生等離子體，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣體流量大，迄今為止光纖微放電等離子體液體處理技術(shù)尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，本發(fā)明公開了一種使用光纖約束放電氣體實現(xiàn)大氣壓下在液體中產(chǎn)生微等離子體，以對液體樣本進行滅菌、脫色等處理的裝置及工藝，其在液體內(nèi)部產(chǎn)生微等離子體，裝置結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能，成本低。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的：

一種光纖微等離子體液體處理裝置，包括高壓交流電源、微孔光纖、氣腔、高壓電極和地電極，共特征在于：

所述高壓電極是有1個或多個并連，一個高壓電極對應(yīng)插入一個微孔光纖內(nèi)，高壓電極的直徑小于微孔光纖的內(nèi)徑；

所述微孔光纖有通孔，其一端插置和連通于所述氣腔上，另一端連同其內(nèi)的高壓電極插入待處理液體液面之下，懸空于所述液體內(nèi)的地電極上方。

具體的，所述高壓電極采用銅芯或鎢芯，其直徑為50～200μm；所述地電極采用銅片，通過氣體質(zhì)量流量控制器向光纖內(nèi)通入氣體，所述高壓電極接通高壓交流電源，電源的頻率為5-15KHz，其峰峰值為6-36KV，氣體放電產(chǎn)生等離子體。

本發(fā)明體積小巧，氣體利用率高，通過微孔光纖空間約束可實現(xiàn)微等離子體，大氣壓下微等離子體空間尺度最低可達(dá)30-50μm，可進行精細(xì)操作，可在液體中進行定點殺菌，同時適用于對液體培養(yǎng)基中進行滅菌處理。

通過微米光纖管空間約束產(chǎn)生的微等離子體相對穩(wěn)定，可構(gòu)建宏觀下均勻大氣壓等離子體裝置；其進行液體處理的工藝如下：

(1)連接電源：將交流高壓電源連接于高壓電極上，電壓的峰峰值為6～36KV，頻率在5KHz～15KHz，地電極置于待測液體中；

(2)放電前，將放電氣體通過氣體質(zhì)量流量控制器經(jīng)入氣口進入氣腔，并進而通過微孔光纖到達(dá)待處理液面下，通氣一段時間，一般10-20s；

(3)大氣壓條件下放電：打開電源，在大氣壓條件下，進行高壓放電10s以上，微孔光纖在其液面下的端口處產(chǎn)生等離子體；所述放電氣體是氦氣添加少量氧氣，其中氧氣占氦氣的百分比為1-4％。

本發(fā)明借助光纖管均勻排列并在其內(nèi)通氣，利用大氣壓放電在微孔光纖管口或端頭產(chǎn)生等離子體，所述等離子體面積可微控，并具有良好等離子體與處理材料接觸面積，可明顯提高處理效果，大大提高能量利用率。利用這種使用光纖約束放電氣體實現(xiàn)大氣壓下在液體中產(chǎn)生微等離子體來對被污染的液體樣品進行處理，具有其獨特的優(yōu)勢：氣體利用率高，放電方式簡單，無需復(fù)雜的真空設(shè)備，設(shè)備成本低，殺菌效率高，能量消耗低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的單光纖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例的多光纖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施處理樣品時的照片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。