CN102595756A - 一种气液混合介质阻挡放电的发生装置及发生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气液混合介质阻挡放电的发生装置及发生方法，所述的装置包括反应器壳体、阻挡介质层、板式高压电极、板式接地电极、悬浮电极、螺旋可调支柱A、螺旋可调支柱B和高压高频脉冲电源，所述的悬浮电极通过4个螺旋可调支柱B支撑、并通过螺母固定在螺旋可调支柱B的顶端，使悬浮电极置于水面或沉浸在水面下。本发明中地电极置于水中，水的比热容很大，使放电体系的温度不会太高，并且水起到冷却的作用，能使放电体系散热均匀，更有利于放电的稳定性。本发明采用悬浮电极的设计，将网状悬浮电极平铺在水表层，减少了电场对水分子的拖动力，可使放电时水面平稳，放电均匀，避免了液体溅到阻挡介质表面造成的局部放电和短路等问题。

Description

一种气液混合介质阻挡放电的发生装置及发生方法
技术领域
本发明属于非热等离子体发生和应用技术领域，涉及一种气液混合介质阻挡放电的发生装置及发生方法。
技术背景
水资源污染是世界各国普遍面临的急需解决的问题之一，且其恶化趋势愈演愈烈，使得传统生物化学处理技术难以完全解决水污染的诸多问题，如脱氮除磷、脱色除臭、杀菌去微生物、降解持久性有机污染物等。以液体内埋入电极的高压脉冲介质阻挡放电等离子体处理废水，作为一项更有效和更低成本的治理技术，有着重要的实用价值。
传统高压脉冲介质阻挡放电等离子体处理废水是将地电极置于被处理的废水中，直接以水作为一个间接电极，阻挡介质放置于水表面与高压电极之间，将水表面与高压电极隔开，在两电极间施加高压脉冲电压时，电极间隙的气体就会击穿，产生了大量细微的快脉冲放电通道，在电子通过通道的过程中，一些激发态原子和分子会自发地发射紫外辐射。放电产生的低温等离子体，作用于被处理的工业废水和印染废水中的难生物降解污染物，具有处理效果好、脱色迅速、无二次污染等特点。并且介质阻挡放电具有均匀、漫散和稳定的特点，在介质阻挡放电过程中产生的电子能量远高于电晕放电、火花放电的平均电子能量值，可以充分使有机物分子、水分子、氧气分子产生电离，从而激发出许多活性更高的粒子，如·OH、O3、·O、H2O2等，这些活性物质及其高能电子轰击污染物质中C-C键及不饱和键，发生断键和开环等一系列反应，使大分子有毒物质变成小分子物质，乃至最终将其去除，使废水无害化。因此，高压脉冲介质阻挡放电等离子体处理废水技术具有广泛的应用前景。
图1所示是现有的高压脉冲介质阻挡放电发生装置的示意图。该装置由反应器壳体1、阻挡介质层2、板式高压电极3和板式接地电极4组成，反应器中装入水，阻挡介质层2与水面5之间为放电间隙，在两电极间施加高压脉冲电压，使板式高压电极3与水面5之间发生放电，液相放电产生的等离子体能够产生活性物质、紫外线和冲击波，可以有效的去除污水中的污染物。
图2为现有的高压脉冲介质阻挡放电发生装置的电场分布示意图。虽然高压脉冲介质阻挡放电等离子体处理废水技术具有较好的处理效果和广泛的应用前景，但是，放电时由于强电场作用，液面会波动不稳定，形成波动水面6，甚至在电压较高时，或者放电间隙较小时，水面发生虹吸现象，会吸附在阻挡介质层2上，造成局部放电或者放电终止。所以，要实现在水面稳定均匀放电及增大等离子体与有机废水的接触面积，降低放电时间和电压，减少能耗，仍然需要改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种气液混合介质阻挡放电的发生装置及发生方法，能够解决放电时液面波动造成的局部放电、处理效果下降以及解决液面波动而增加放电间距造成的升高输入电压、增加能耗、电极损耗的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种气液混合介质阻挡放电的发生装置，包括反应器壳体、阻挡介质层、板式高压电极、板式接地电极、悬浮电极、螺旋可调支柱A、螺旋可调支柱B和高压高频脉冲电源，所述的阻挡介质层通过4个螺旋可调支柱A支撑、4个螺旋可调支柱A的下端固定在反应器底面上，反应器中盛有水，所述的板式高压电极位于阻挡介质层之上，所述的悬浮电极通过4个螺旋可调支柱B支撑、并通过螺母固定在螺旋可调支柱B的顶端，使悬浮电极置于水面或沉浸在水面下，所述的板式接地电极固定在反应器底面，所述的板式高压电极通过电缆与高压高频脉冲电源连接。
本发明所述的悬浮电极的下表面位于水面以下0-2mm。
本发明所述的悬浮电极为网状悬浮电极。
本发明所述的网状悬浮电极的材料为绝缘材料或金属。
本发明所述的螺旋可调支柱A和螺旋可调支柱B的材料均为绝缘材料。
本发明所述的悬浮电极通过悬挂或与反应器壳体侧壁连接等形式实现悬浮。
本发明所述的板式高压电极和板式接地电极的材料均为金属材料。
本发明所述的反应器壳体材料为绝缘材料。
一种气液混合介质阻挡放电的发生装置的发生方法，包括以下步骤：
A、加入水：向反应容器中加入水；
B、接通电源：接通高压高频脉冲电源，向板式高压电极和板式接地电极之间施加高压脉冲电压，其峰值电压为1-60kV，频率1-30kHz；
C、调节电压：在阻挡介质层与待处理液面之间的放电间隙，调节电压，使放电间隙放电并产生放电通道，形成活性粒子。
与现有技术相比，本发明的创新点在于：
1、本发明中地电极置于水中，则水也作为接地电极，因此，本发明实际是单水电极装置。放电时发生气液混合放电，形成的放电通道中产生活性物质，发射紫外线、冲击波。水的比热容很大，使放电体系的温度不会太高，并且水起到冷却的作用，能使放电体系散热均匀，更有利于放电的稳定性。
2、由于本发明将水既作为介质又作为电极，介质阻挡放电反应器中产生大量的活性物质可直接进入液相的同时，在地电极和水表面之间发生电化学反应，提高传质效率。
3、本发明采用悬浮电极的设计，将网状悬浮电极平铺在水表层，减少了电场对水分子的拖动力，可使放电时水面平稳，放电均匀，避免了液体溅到阻挡介质表面造成的局部放电和短路等问题。
4、本发明设计了2组可调节高度的螺旋杆，一组调节板式高压电极的高度，另一组调节悬浮电极的高度，可以在改变不同实验参数条件下进行研究，操作方便。
5、本发明在相同的放电间隙下，增加悬浮电极，可降低均匀放电时的峰值电压与频率，降低能耗，减少电极的损废。在相同电压下，由于液面平稳，可减少放电间距；在相同的处理时间下，能量效率提高。
6、本发明还具有操作简单，应用广泛等特点。
附图说明
本发明共有附图4幅，其中：
图1是现有的高压脉冲介质阻挡放电发生装置的示意图。
图2是现有的高压脉冲介质阻挡放电发生装置的电场分布示意图。
图3是本发明的气液混合介质阻挡放电的发生装置示意图。
图4是本发明的气液混合介质阻挡放电的发生装置的电场分布示意图。
图中：1、反应器壳体，2、阻挡介质层，3、板式高压电极，4、板式接地电极，5、水面，6、波动液面，7、悬浮电极，8、螺旋可调支柱A，9、螺旋可调支柱B，10、高压高频脉冲电源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
如图3和图4所示，一种气液混合介质阻挡放电的发生装置，包括反应器壳体1、阻挡介质层2、板式高压电极3、板式接地电极4、悬浮电极7、螺旋可调支柱A8、螺旋可调支柱B9和高压高频脉冲电源10，所述的阻挡介质层2通过4个螺旋可调支柱A8支撑、4个螺旋可调支柱A8的下端固定在反应器底面上，反应器中盛有水，所述的板式高压电极3位于阻挡介质层2之上，所述的悬浮电极7通过4个螺旋可调支柱B9支撑、并通过螺母固定在螺旋可调支柱B9的顶端，使悬浮电极7置于水面5或沉浸在水面5下，所述的板式接地电极4固定在反应器底面，所述的板式高压电极3通过电缆与高压高频脉冲电源10连接。所述的悬浮电极7的下表面位于水面5以下0-2mm。所述的悬浮电极7为网状悬浮电极7。所述的网状悬浮电极7的材料为绝缘材料或金属。所述的螺旋可调支柱A8和螺旋可调支柱B9的材料均为绝缘材料。所述的悬浮电极7通过悬挂或与反应器壳体1侧壁连接等形式实现悬浮。所述的板式高压电极3和板式接地电极4的材料均为金属材料。所述的反应器壳体1材料为绝缘材料。
一种气液混合介质阻挡放电的发生装置的发生方法，包括以下步骤：
A、加入水：向反应容器中加入水；
B、接通电源：接通高压高频脉冲电源10，向板式高压电极3和板式接地电极4之间施加高压脉冲电压，其峰值电压为1-60kV，频率1-30kHz；
C、调节电压：在阻挡介质层2与待处理液面之间的放电间隙，调节电压，使放电间隙放电并产生放电通道，形成活性粒子。
本发明的具体实施例如下：放电反应器尺寸为250×250×150mm，反应器壳体1为有机玻璃制成，阻挡介质层2为石英板，尺寸为150×150×3mm，板式电板式高压电极3和板式接地电极4为白钢板，尺寸为100×100×3mm，板式高压电极3中心焊接长100mm、直径6mm的螺丝杆，用以连接高压高频脉冲电源10。悬浮电极7为PVC网，浸没在水面5下，尺寸为240×240×1mm，网孔的尺寸为5×5mm。向两电极间施加高压脉冲电压时，放电间隙有大量放电微丝，形成放电通道，反应中发生气液混合放电。由于悬浮电极7的存在，减少了电场对液体的托动力，可使放电时水面5平稳，放电均匀。

Claims (9)

1.一种气液混合介质阻挡放电的发生装置，其特征在于：包括反应器壳体1、阻挡介质层2、板式高压电极3、板式接地电极4、悬浮电极7、螺旋可调支柱A8、螺旋可调支柱B9和高压高频脉冲电源10，所述的阻挡介质层2通过4个螺旋可调支柱A8支撑、4个螺旋可调支柱A8的下端固定在反应器底面上，反应器中盛有水，所述的板式高压电极3位于阻挡介质层2之上，所述的悬浮电极7通过4个螺旋可调支柱B9支撑、并通过螺母固定在螺旋可调支柱B9的顶端，使悬浮电极7置于水面5或沉浸在水面5下，所述的板式接地电极4固定在反应器底面，所述的板式高压电极3通过电缆与高压高频脉冲电源10连接。
2.根据权利要求1所述的一种气液混合介质阻挡放电的发生装置，其特征在于：所述的悬浮电极7的下表面位于水面5以下0-2mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种气液混合介质阻挡放电的发生装置，其特征在于：所述的悬浮电极7为网状悬浮电极7。
4.根据权利要求3所述的一种气液混合介质阻挡放电的发生装置，其特征在于：所述的网状悬浮电极7的材料为绝缘材料或金属。
5.根据权利要求1所述的一种气液混合介质阻挡放电的发生装置，其特征在于：所述的螺旋可调支柱A8和螺旋可调支柱B9的材料均为绝缘材料。
6.根据权利要求1所述的一种气液混合介质阻挡放电的发生装置，其特征在于：所述的悬浮电极7通过悬挂或与反应器壳体1侧壁连接等形式实现悬浮。
7.根据权利要求1所述的一种气液混合介质阻挡放电的发生装置，其特征在于：所述的板式高压电极3和板式接地电极4的材料均为金属材料。
8.根据权利要求1所述的一种气液混合介质阻挡放电的发生装置，其特征在于：所述的反应器壳体1材料为绝缘材料。
9.一种气液混合介质阻挡放电的发生装置的发生方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、加入水：向反应容器中加入水；
B、接通电源：接通高压高频脉冲电源10，向板式高压电极3和板式接地电极4之间施加高压脉冲电压，其峰值电压为1-60kV，频率1-30kHz；
C、调节电压：在阻挡介质层2与待处理液面之间的放电间隙，调节电压，使放电间隙放电并产生放电通道，形成活性粒子。
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