CN101745301A

CN101745301A - 等离子发生装置

Info

Publication number: CN101745301A
Application number: CN200910200942A
Authority: CN
Inventors: 赵岳虎; 胡韵; 施国强; 赵凯
Original assignee: SHANGHAI KAILI TRADE CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI KAILI TRADE CO Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2010-06-23

Abstract

本发明涉及等离子发生装置，可产生含有羟基自由基的氧化剂并对气液进行氧化处理，包括第一电极和第二电极，其中，至少第一电极为金属片或金属棒，在第一电极与第二电极之间由绝缘层相接并隔离，且绝缘层的壁厚不大于0.5mm，所述第一电极接入交流电压，第二电极接地，加在电极第一、第二电极间的交流电压不低于1KV，频率不低于500Hz，等离子发生装置在毫安级消耗电流状态下工作。优点是：本发明能分解和处理有机物，对有毒有害气体进行处理、能去除气体的异味、能分解空气中的有机物并处理至排放标准，并具有运行成本低，相对装置小、低能耗、且使用过程中不需要添加任何化学药品或其他辅助处理手段，具有明显的节能环保之优点。

Description

等离子发生装置

技术领域

本发明涉及一种与在液体、气体中产生等离子相关的，特别是一种适用于水处理、废水处理或有毒有害气体的处理的等离子发生装置。

背景技术

等离子发生器的主要工作原理是在第一电极和第二电极之间加0.5KHZ以上的交流高电压，通过电极电容放电利用正高压及负高压电离空气产生等离子。同时正、负离子在空气中进行正负电荷中和的瞬间产生巨大的能量释放，从而导致其周围气体物质分子结构的改变，实现对气体和液体的杀菌、消毒、去异味。

与液体有关的等离子产生方法大致有三类。第一类是在气相放电的空间提供液体；第二类是在液面上放电；第三类是在液体中放电。本发明与第二、第三类有关。液面上放电是由在气相中形成的等离子与液面相接触配置形成放电的一种方法。液体中放电是对电极加以高电位，造成液体的绝缘层被破坏而引起电晕放电电流。采用对液体加热、提供超声波等方法制造气泡，由电磁波照射而诱发等离子产生。

与气体有关的等离子产生方法大部分是在真空中实现的，近年有在大气压中产生的方法，但都为高电压、大电流、高频为前提条件，电流一般在安倍或数安倍级，因此能耗较大。

近来，有关二氧化碳减排，以及排水、排废等的环境净化重要性认识被愈加强化，对废气中有毒有害成分的去处的要求势必也会愈来愈迫切。对液体或气体中有机物的分解即杀菌一般采用物理吸附或氧化法比较有效。物理吸附法主要是用活性炭，而氧化法则是通过光触媒、臭氧、过氧化氢、紫外线、超声波等或以上手段的结合。但活性炭、光触媒、紫外线灯均为消耗品，成本较高，超声波和紫外线灯还需要消耗大量的电力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种等离子发生装置，可产生高级氧化剂，主要用来处理与液体、气体相关重金属、有机化合物、有毒有害物质，尤其给处理较难被分解的有机物的处理质提供了一种简便、节能、环保的新方法。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种等离子发生装置，可产生含有羟基自由基的氧化剂并对气液进行氧化处理，包括第一电极和第二电极，其中，至少第一电极为金属片或金属棒，在第一电极与第二电极之间由绝缘层相接并隔离，且绝缘层的壁厚不大于0.5mm，所述第一电极接入交流电压，第二电极接地，加在电极第一、第二电极间的交流电压不低于1kV，频率不低于500HZ，等离子发生装置在毫安级消耗电流状态下工作。

本发明所述的装置有别于现有等离子发生装置所常采用的高温、高压环境、并通过高电压、大电流、高频手段来实现，本装置在常温常压下以高电压小电流来生产等离子后制造含有羟基自由基的氧化剂，即：高级氧化剂。所以具有高效节能的特点，利用绝缘层的障壁放电，放电电流呈间歇性，因此与紫外线灯相比可以大幅度降低能耗。

所加电压值由液体的基准电位决定，一般是数千伏的交流电，如加高频脉冲则效果更佳。电压值、周波数或放电周期及等离子的形成和维持时间是决定等离子质量形成的重要条件。

在上述方案的基础上，所述的金属片或金属棒为铜、铜合金、不锈钢、铝、铝合金、铬、铬合金材料中的一种。

一种针对上述等离子发生装置的用途，用于气体处理，其中，等离子发生装置设在四周封闭、两端开口的气体流道中，所述的第一电极由一片金属片构成第一电极单元，第二电极由两片金属片构成第二电极单元，第二电极单元的两片金属片从两侧与第一电极单元的金属片相互交错重叠，且在中部的重叠部分处由绝缘层将第一电极与第二电极隔离，构成电极单元组，在重叠部分处的第二电极单元的二片金属片上均设有多数个通孔，在常温常压下，在第一电极与第二电极之间加载交流高电压，待处理的气体在流道中流过，与第二电极的金属片接触并自通孔处与内侧的绝缘层接触，在通孔所在区域形成放电区域，产生含有羟基自由基的氧化剂。

在上述方案的基础上，所述的绝缘层为玻璃或绝缘的有机聚合物。电极的绝缘材料应具有耐高压和良好的绝缘性，并且该材料应具有在液体或空气等环境条件中良好的使用性能，优选二氧化硅或玻璃系材料。绝缘率的选定则要考虑对空气的电压分配和在绝缘材料外壁上电荷堆积效应。

在上述方案的基础上，所述的第一电极由第一共用电极和并排设置的两个或两个以上的第一电极单元联通构成，第二电极由第二共用电极和并排设置的两个或两个以上的第二电极单元联通构成，每个第一电极单元的一片金属片两侧交错重叠第二电极单元的二片金属片构成各自的电极单元组，其中，第一电极的金属片在非重叠部分处设有开口，或第二电极的每两片金属片在非重叠部分处均设有开口，使得相邻两个电极单元组的开口位置相互交错，在流道中形成弯曲的空气通道。

在上述方案的基础上，所述的第一共用电极与第二共用电极均沿气体流道设置且相互平行，每个电极单元组垂直设在第一共用电极与第二共用电极之间，可进一步使流经的气体充分地与金属片及绝缘层正面接触。

在上述方案的基础上，在第一共用电极及第二共用电极上固定有定位件，定位件从边侧将电极单元组定位。采用定位件对第一电极的电极单元和第二电极的电极单元进行定位，使金属片保持竖立的状态，与第一共用电极、第二共用电极构成稳定的等离子发生装置。

一种针对上述的等离子发生装置的用途，用于液体处理的等离子发生装置，所述的第一电极为以绝缘层包覆的金属棒构成电极单元，所述的第二电极为液体，其中，至少部分第一电极插入第二电极中且插入部分不少于2m，第一电极的上部暴露在空气中，第一电极与第二电极之间由绝缘层相接并隔离，在常温常压下，在第一电极与第二电极之间加载交流高电压，在气液界面处形成放电区域，产生含有羟基自由基的氧化剂。

主要工作原理是在第一电极和第二电极之间加再交流高电压，通过电极电容放电，电离空气产生等离子，同时正、负离子在空气中进行正负电荷中和的瞬间产生巨大的能量释放，从而导致其周围细菌结构的改变或能量的转换，从而致使细菌死亡，实现其杀菌的作用。与水直接接触的气体可有效地直接地形成强氧化剂，用于分解和去除有害的有机物；被绝缘体包裹的可导电的物体电极插入液体中，可对液体进行处理，亦可方便地通过增设通常用来辅助进行废水处理的曝气装置的手段来进一步提高处理效率。另外，放入液体中的绝缘体长度，应考虑与液面高度的关系，保证在液面变动的情况下也能正常且安全地工作。

在上述方案的基础上，所述的第一电极由共用电极和两个或两个以上的电极单元联通构成，其中，电极单元并联或串联且并排固定在同一电极支架上，各电极单元均插入在第二电极中。

在上述方案的基础上，所述的第二电极为水。

本发明的有益效果是：

从废水、废气处理装置或系统的经济性来考量，本发明的装置能够分解和处理水体中的有机物，能够对有毒有害气体进行处理、去除气体的异味、分解空气中的有机物并处理至排放标准，并具有运行成本低、相对装置小、低能耗、且使用过程中不需要添加任何化学药品或其他辅助处理手段的特点，可替代已被广泛应用的高能耗紫外线灯，具有明显的节能环保之优点。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

附图中标号说明

实施例1中：

1-第一电极

11-金属片(电极单元) 111-开口

12-第一共用电极

2-第二电极 21、22-金属片

211、221-通孔 212、222-开口

23-第二共用电极

3-绝缘层 4-定位件

5-放电区域 6-气体流道

实施例2、3中：

1’-第一电极(电极单元) 11’-金属棒 3’-绝缘层

2’-第二电极 21’-液体 22’-接地导体

4’-等离子发生区域 5’-电源

实施例3中：

1”-第一电极

11”-第一电极单元 12”-共用电极

6”-电极支架

具体实施方式

实施例1

请参阅图1为本发明实施例1的结构示意图所示，一种等离子发生装置，用于气体处理，等离子发生装置设在四周封闭、两端开口的气体流道6中，所述的第一电极1由第一共用电极12和并排设置的两个或两个以上(图中仅表示出两个)第一电极单元联通构成，所述的第一电极单元由一片金属片11构成；

所述的第二电极2由第二共用电极23和并排设置的两个或两个以上(图中仅表示出两个)的第二电极单元联通构成，每个电极单元由两片金属片21、22构成；

每个第一电极单元的一片金属片11两侧交错重叠第二电极单元的二片金属片21、22，且在中部的重叠部分处由绝缘层3将第一电极1与第二电极2隔离，构成电极单元组，绝缘层3的壁厚不超过0.5m，在重叠部分处的第二电极单元的二金属片上均设有多数个通孔211(图中未示)、221；

其中，第一电极1的金属片11在非重叠部分处设有开口111，或第二电极2的每两片金属片21、22在非重叠部分处均设有开口212、222，相邻两个电极单元组的开口位置111、212、222相互交错，在气体流道3中形成弯曲的空气通道；

所述的第一共用电极12与第二共用电极23均沿气体流道6设置且相互平行，在第一共用电极12及第二共用电极23上设有定位件4，定位件4从边侧将第一电极1电极单元和第二电极2电极单元(电极单元组)定位，并与第一共用电极12及第二共用电极23相垂直；

所述第一电极1接入交流正电压，第二电极2接地，

且在常温常压下，在第一电极1与第二电极2之间加载交流高电压，加在第一电极1、第二电极2间的交流电压不低于1kV，频率不低于500HZ，等离子发生装置在毫安级消耗电流状态下工作，待处理的在气体流道6中流过，与第二电极单元的金属片21、22接触并自通孔211、221处与内侧的绝缘层3接触，在通孔211、221所在区域处形成放电区域5，产生含有羟基自由基的氧化剂，对待处理的气体进行处理。

所述的金属片11、21、22为铜、铜合金、不锈钢、铝、铝合金、铬、铬合金材料中的一种。

所述的绝缘层3为玻璃或绝缘的有机聚合物。

实施例2

请参阅图2为本发明实施例2的结构示意图所示，一种新型等离子发生装置，包括两个电极，所述的第一电极1’为以绝缘层3’包覆金属棒11’构成的电极单元，绝缘层3’为绝缘材料(玻璃)包覆层，以插有接地导体22’的液体(水)21’作为第二电极2’，其中，所述第一电极1’的下部插入电极2’中且插入部分不少于2mm，使第一电极1的上部暴露在空气中，第一电极1’与第二电极2’之间由绝缘层3’相接并隔离，绝缘层的壁厚不大于0.5mm，绝缘层3’的包覆面积大于第一电极1’的整个插入部分；

在常温常压下，在第一电极1’、第二电极2’间加电压，将第一电极接入电源5’，第二电极2’中的接地导体22’接地，加在第一电极1’、第二电极2’间的交流电压不低于1kV，频率不低于500HZ，等离子发生装置在毫安级消耗电流状态下工作，气液界面处形成等离子发生区域4’，产生含有羟基自由基的氧化剂，用于处理液体中难溶、难分解物的有机物。

所述的金属棒11’为铜、铜合金、不锈钢、铝、铝合金、铬、铬合金片材中的一种；

所述的绝缘层3’为玻璃或绝缘且防水的有机聚合物。

实施例3

请参阅图3为本发明实施例3的结构示意图所示，所述的第一电极1”由共用电极12”和七个电极单元11”联通构成，电极单元11”的结构与实施例2相同，只是第一电极1’由七个第一电极单元1”并联在电极支架6”上构成。

Claims

1.一种等离子发生装置，可产生含有羟基自由基的氧化剂并对气液进行氧化处理，包括第一电极和第二电极，其特征在于：至少第一电极为金属片或金属棒，在第一电极与第二电极之间由绝缘层相接并隔离，且绝缘层的壁厚不大于0.5mm，所述第一电极接入交流电压，第二电极接地，加在电极第一、第二电极间的交流电压不低于1kV，频率不低于500HZ，等离子发生装置在毫安级消耗电流状态下工作。

2.根据权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于：所述的金属片或金属棒为铜、铜合金、不锈钢、铝、铝合金、铬、铬合金材料中的一种。

3.一种针对权利要求1或2所述的等离子发生装置的用途，用于气体处理，其特征在于：所述的等离子发生装置设在四周封闭、两端开口的气体流道中，其中，所述的第一电极由一片金属片构成第一电极单元，第二电极由两片金属片构成第二电极单元，第二电极单元的两片金属片从两侧与第一电极单元的金属片相互交错重叠，且在中部的重叠部分处由绝缘层将第一电极与第二电极隔离，构成电极单元组，在重叠部分处的第二电极单元的二金属片上均设有多数个通孔，在常温常压下，在第一电极与第二电极之间加载交流高电压，待处理的气体在流道中流过，与第二电极的金属片接触并自通孔处与内侧的绝缘层接触，在通孔所在区域形成放电区域，产生含有羟基自由基的氧化剂。

4.根据权利要求3所述的等离子发生装置的用途，其特征在于：所述的绝缘层为玻璃或绝缘的有机聚合物。

5.根据权利要求3或4所述的等离子发生装置的用途，其特征在于：所述的第一电极由第一共用电极和并排设置的两个或两个以上的第一电极单元联通构成，第二电极由第二共用电极和并排设置的两个或两个以上的第二电极单元联通构成，每个第一电极单元的一片金属片两侧交错重叠第二电极单元的二片金属片构成各自的电极单元组，其中，第一电极的金属片在非重叠部分处设有开口，或第二电极的每两片金属片在非重叠部分处均设有开口，相邻两个电极单元组的开口位置相互交错，在流道中形成弯曲的空气通道。

6.根据权利要求5所述的等离子发生装置的用途，其特征在于：所述的第一共用电极与第二共用电极均沿气体流道设置且相互平行，每个电极单元组垂直设在第一共用电极与第二共用电极之间。

7.根据权利要求6所述的等离子发生装置的用途，其特征在于：在第一共用电极及第二共用电极上设有定位件，定位件从边侧将电极单元组定位。

8.一种针对根据权利要求1或2所述的等离子发生装置的用途，用于液体处理，其特征在于：所述的第一电极为以绝缘层包覆的金属棒构成电极单元，所述的第二电极为液体，其中，至少部分第一电极插入第二电极中且插入部分不少于2mm，第一电极的上部暴露在空气中，第一电极与第二电极之间由绝缘层相接并隔离，在常温常压下，在第一电极与第二电极之间加载交流高电压，在气液界面处形成放电区域，产生含有羟基自由基的氧化剂。

9.根据权利要求8所述的等离子发生装置的用途，其特征在于：所述的第一电极由共用电极和两个或两个以上的电极单元联通构成，其中，电极单元并联或串联且并排固定在同一电极支架上，各电极单元均插入在第二电极中。

10.根据权利要求9所述的等离子发生装置的用途，其特征在于：所述的第二电极为水。