[發明專利]一種水力空化協同高濃度活性氧制備羥自由基的方法

無效

• 申請號: 201410181345.1
• 申請日: 2014-04-27
• 公開（公告）號: CN103922459A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 白敏冬;田一平;張芝濤;徐書婧;李日紅
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C02F1/74
• 分類號: C02F1/74
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種水力空化協同高濃度活性氧制備羥自由基的方法，其特征在于，該方法通過高濃度活性氧發生系統(G)和水力空化氣液混溶系統(L)實現；其中，高濃度活性氧發生系統(G)用于將氧氣轉化為濃度不低于120g/m³、產量不低于200g/h的高濃度活性氧；水力空化氣液混溶系統(L)用于將高濃度活性氧發生系統(G)制備的高濃度活性氧高傳質效率地注入到水中，并依靠水力空化效應促進高濃度活性氧轉化羥自由基反應的進行；

高濃度活性氧發生系統(G)包括氣體預處理裝置、大氣壓平板等離子體反應器陣列、高頻高壓分區激勵電源、冷卻液循環裝置和活性氧檢測儀；其中，氣體預處理裝置包括空壓機(4)、富氧機(5)、氣體電磁閥(6)、氣體流量計(7)和氣體壓力表(8)，用于將空氣富集成氧氣含量高于90％的富氧，并脫除空氣中的水分，干燥的富氧作為原料氣體輸出給大氣壓平板等離子體反應器陣列(1)；大氣壓平板等離子體反應器陣列(1)由大氣壓平板等離子體反應器通過串聯和并聯的方式組合而成，每個串聯組合包含的大氣壓平板等離子體反應器的數量由需要輸出的活性氧濃度決定；大氣壓平板等離子體反應器并聯組合數量由需要輸出的單位時間內活性氧產量決定，依據Y＝X(17.5a+13)計算，其中，a為串聯組合的級數，X為單位時間內活性氧產量，Y為并聯組合數量，計算結果取整數；

大氣壓平板等離子體反應器陣列(1)由高頻高壓分區激勵電源驅動；高頻高壓分區激勵電源由一個高頻逆變控制裝置(2)和若干個小型高頻高壓變壓器(3)組成，小型高頻高壓變壓器(3)的數量與大氣壓平板等離子體反應器陣列(1)中的大氣壓平板等離子體反應器單元模塊數量相同，一個小型高頻高壓變壓器(3)驅動一個單元模塊；高頻逆變控制裝置采用半橋式IGBT功率變換技術或全橋式IGBT功率變換技術實現；小型高頻高壓變壓器(3)的輸入端通過功率輸出匯流母線與高頻逆變控制裝置(2)連接，小型高頻高壓變壓器(3)的高壓輸出端采用不低于50kV的高壓軟電纜與大氣壓平板等離子體反應器的高壓端子相連；小型高頻高壓變壓器3的磁芯采用飽和磁通密度大于0.4T的U型鐵氧體磁芯，一次繞組和二次繞組分別布置在U型鐵氧體磁芯的兩柱上，設計最高驅動功率不高于400W，驅動頻率為5～20kHz，最高輸出電壓控制在5～10kV；

冷卻液循環裝置(10)用于控制大氣壓平板等離子體反應器的工作溫度，根據需要冷卻液的溫度設定在0～10℃之間；大氣壓平板等離子體反應器陣列(1)需要設置兩路活性氧輸出通道，輸出的高濃度活性氧用以滿足水力空化混溶器(12)對活性氧氣體輸入工藝的需要；

水力空化氣液混溶系統(L)包括水力空化氣液混溶器(12)、加壓泵(13)、手動閥(14)、液體壓力表(15)、液體流量計(16)、入水口(17)、引發劑入口(18)及富含羥自由基的水溶液出口(19)；水力空化氣液混溶器(12)用于將水中局域壓強降低到某一臨界壓強以下，并在水中產生大量的微小空穴，微小空穴通過不斷重復壓縮、反彈、潰滅，消失的過程，產生瞬態高溫和高壓促進羥自由基生成反應的進行。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，大氣壓平板等離子體反應器是構成大氣壓平板等離子體反應器陣列的核心單元模塊，采用的是雙電離腔平板式介質阻擋放電結構，選用大氣壓微流注與微輝光交替促成放電模式；其中，高壓電極放置在兩個平行的平板接地電極中間，高壓電極由兩層電介質層在內表面燒結銀漿制成，燒結成的銀電極是平板狀、條狀或網狀，如是條狀或網狀其相鄰線條的間距應控制在0.5～1mm，線條寬0.5mm，有效放電區域不低于150cm²；電介質層由純度為96％～99％的α-AL₂O₃制成，電介質層厚度0.47～0.64mm；大氣壓平板等離子體反應器單元模塊電離腔的放電間隙寬度為0.25～0.64mm。大氣壓平板等離子體反應器單元模塊的工作氣壓控制在90～110kPa，激勵電壓峰值不低于5kV，最大放電功率不高于360W。