[實用新型]一種液相低溫等離子體發生器

有效

• 申請號: 201720697916.6
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN207091049U
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 張克江;羅彬;吳樹林
• 申請（專利權）人: 成都科衡環保技術有限公司
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;H05H1/42;C02F101/30
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 辜強

技術領域

本實用新型涉及液相等離子體放電技術和水力空化技術領域，具體是一種液相低溫等離子體放電發生器。

背景技術

1985年，克萊門茨博士和佐藤博士首創將高壓脈沖應用于水下電極放電，以產生·OH自由基用來降解水中的有機污染物并殺滅微生物。研究發現放電電流通道的長度取決于所輸入電壓的大小、脈沖寬度、電極極化及水的電導率。證實了在脈沖高壓作用下，有氣泡鼓入時，大氣泡被分離為很多微氣泡，當通過中空部分向反應器內的去離子水中曝氧氣時氣體放電解離，在液相檢測到臭氧，其濃度取決于電壓、處理時間和供氧量，曝氮氣時，沒有發現臭氧的存在。以原日本群馬大學教授Sato為代表的科研小組，對放電過程中的物理過程和化學過程進行了詳細的研究。在實驗中發現，電導率對自由基的密度有一定的影響，在電導率為10~80μS/cm時，主要的自由基如·OH、·H等的密度達到最大值，當電導率超過80μS/cm時，隨著電導率的增加，自由基的密度又有所下降。他們認為較低的電導率（<10μS/cm）限制了液下無曝氣放電反應器內電暈的進一步發展，因而影響了放電區域自由基的產量。Willberg和Lang等分析了高壓脈沖液相放電的特點，認為有機物在液體體系的降解可歸結于兩種因素：基于零級反應的物理作用和基于一級反應的等離子體作用。他們認為放電形成等離子體通道，一部分有機物在等離子體通道內被降解，一部分則在等離子體通道外被降解。本發生器同時采用了空化技術，水力空化是指當液體內部局部壓力降低時（主要是由高流速引起壓力降低）液體內部或液固交界面上形成的大量的微小氣泡（空化氣泡）的形成、發展和潰滅過程。空化氣泡隨流體流出這個區域時，由于壓力突然增大，氣泡潰滅，從而產生空化效應?？张轁缒墚a生局部的高溫高壓、強烈的沖擊波和高速微射流，這為在常溫常壓條件下難以實現或不可能實現的化學反應提供了一種非常特殊的物理化學環境。

水力空化降解有機物的主要途徑有直接熱分解、自由基反應、超臨界水氧化作用等。水力空化發生裝置有兩種：一是文丘里管，二是孔板。孔板與文丘里管相比具有結構簡單，易于調節的特點，并且在孔板流動中產生的空化強度要比文丘里管的高許多。通過采用多洞孔板進行節流，改變管路流量，使流體在通過孔板后的流速迅速增加，形成高流速，從而使孔板后的壓力降低，當降低到一定程度時就會發生空化。

高壓脈沖液相放電技術是一種新型的水處理高級氧化技術，是自由基氧化、高溫熱降解、高能電子轟擊、臭氧氧化、紫外光降解、光化學氧化、超臨界水氧化、空化降解等多種作用的綜合體現。近年來，眾多學者結合高壓脈沖放電自身所具有的這些作用將該技術與其它高級氧化技術聯合起來，從而進一步促進有機物的降解。

20世紀80年代以后，液相高壓脈沖放電等離子體廣泛應用在水污染控制方面的研究。針對廢水中有毒有機污染物，國內在該領域取得了很大的進展。1996年以后，我國開始利用脈沖電暈來降解有機廢水，李勝利等采用高壓脈沖放電等離子體的方法處理研究結果發現，在初始溶液PH小于9.04，處理30s時，水樣的上清液COD降低了42.6%。浙江大學利用四針-板電極形式的氣液混相脈沖放電等離子體系統，由于增加了放電電極的個數，由此提供了反應體系的作用范圍，達到了提高有機物降解效果的目的。實驗結果表明，在脈沖電壓峰值為20KV、脈沖頻率為150HZ、電極間距為18mm的操作條件下，放電30min時甲基紅的降解效率達到99%。哈爾濱工業大學采用氣液混相放電形式，并在放電電極之間添加活性氧化鋁填料，由于填料的催化作用，亞甲基藍、苯酚等有機物的脫除率得到很大的提高，對放電過程中產生的過氧化氫和臭氧的量進行測定，進而探討苯酚的降解機理。向反應器中投加二價鐵離子、三價鐵離子、過氧化氫及粉末活性炭等催化劑能夠提高苯酚的降解率。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術存在的問題，提供一種液相低溫等離子體放電發生器，解決水中有機物污染的降解問題。

本實用新型的發明目的通過以下技術方案來實現：

一種液相低溫等離子體發生器，其特征在于，該發生器包括絕緣殼體、陰極棒、陽極環和隔板，所述絕緣殼體的一端設有介質出口、另一端設有介質入口，所述陰極棒、陽極環和隔板設在絕緣殼體內，所述陰極棒的一端固定在絕緣殼體設置介質入口的一端，所述隔板上設有多個過水孔，所述隔板套在陰極棒上，所述陽極環設在絕緣殼體設置介質出口的一端，所述陰極棒和陽極環同軸。

進一步的，所述隔板設有三個，三個隔板間隔套在陰極棒上。