CN104270882A - 常压常温高频水体低温等离子体发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种常压常温高频水体低温等离子体发生器，包括一根或二根以上电极，所述的电极由一根内壁涂装有导电薄膜的绝缘内管，插入另一根绝缘外管内，外管内壁与内管的外壁间距离不大于5mm，外管上部有匀气室，匀气室可置于水下或露出水面，交流电源输出的一极接地端插入液体中，另一极接入内管导电层，两极间电位差不低于1KV，频率在1KHz～50KHz之间。本发明能持续稳定地产生满足工业化要求的低温等离子体，直接分解水体中的有机物等有毒有害物质并处理使之达标，不需添加任何化学品，处理后不会产生有毒有害的副产物。电极可直接置于被处理的水体中，不占地，能耗低、前期投资成本和运行成本低，具有高效、节能、环保之优点。

Description

常压常温高频水体低温等离子体发生器

技术领域

本发明涉及一种常压常温高频水体低温等离子体发生器。

背景技术

与液体相关的低温等离子体产生方法有三种：一是在气相放电的空间提供液点；二是在气液界面放电；三是在液体中放电。

目前用于工业化生产的低温等离子体均不是在水体中产生的，而现有的水体中的低温等离子体发生器无法长时间、连续不断地产生大量、稳定的低温等离子体，产生水体低温等离子体所需要的特殊超高压电源的制作难度和造价也阻碍了水体低温等离子体的商品化生产。

专利号：200880007335.9提供了一种低温等离子体发生器。以提高臭氧产生效率和生产率为目的，开发了一种能够容易地形成放电极且更实用的低温等离子体发生器，将该低温等离子体发生器例如作为臭氧杀菌装置的臭氧产生源加以利用。该发明的低温等离子体发生器是使成对的电极元件对置的低温等离子体发生器，电极元件是，在设置于绝缘体(12)的内部的空间中封入有导电膏,使该导电膏与上述空间的至少内表面密接，将上述导电膏的连续的部分作为放电极。

申请号：201410276919.3公开了一种低温等离子体发生器协同颗粒物取样装置及取样方法，涉及汽车有害排放气体净化处理技术领域，该装置包括总进气管，支架A，等离子体发生器，进气管，颗粒物取样装置A，颗粒物取样装置B，排气管，支架B，总排气管，底座。本发明结合颗粒物取样装置，可以通过开启阀门A获得低温等离子体处理前颗粒物样品，通过开启阀门B获得低温等离子体处理后颗粒物样品。可用于对低温等离子体作用前后的颗粒物样品进行测试分析，以得出低温等离子体对颗粒物的作用规律。该装置为揭示低温等离子体处理颗粒物的作用机理研究提供了便利条件。

由于现有水体低温等离子体电源的材料选择及制造上存在困难，水体低温等离子体应用只停留在实验室阶段，不能大规模的工业化实践应用。故根据脉冲电晕法现有的实验规律和脉冲电源的缺点，有文献报道称：设计了一种高频高压交直流叠加等离子体电源。该电源采用固态开关代替原有的火花隙开关并采用高频交直流叠加技术，使脉冲电晕等离子体技术可望推广到工业化实践应用阶段。电源采用交直流电源叠加的方式，交直流叠加可以产生稳定、范围宽和有效的流光。交流电压使放电增强，单脉冲注入能量增大，产生自由基增多，因而氧化降解量增加。直流基压驱使阳离子和电子离开流光通道，在更大的范围内发生复合反应，自由基分布更广，与污染物等接触增加,因而处理效果增强。电源交流部分采用串联负载串联谐振的工作方式，电源直流部分采用并联负载串联谐振的工作方式。在谐振升压的同时可以实现逆变电路开关管的零电流关断，减少开关损耗和散热器的体积。同时串联电感的应用使电源可以可靠的工作在负载频繁放电的条件下。通过中型试验平台上的实验表明，该电源工作稳定、能够产生有效稳定的流光，具有很强的氧化效果，特别是在加入催化剂的条件下，起到显著的污水净化效果。

发明内容

本发明目的在于：提供一种常压常温高频水体低温等离子体发生器。通过变革等离子发生器结构和对不同材料间兼容性的考量，不但实现了低温等离子体的工业化生产，而且降低造价。

本发明目的通过下述技术方案实现：一种常压常温高频水体低温等离子体发生器，在常压常温条件下，等离子体发生器设在水体中，包括一根或二根以上电极，其中，每根电极由一根内壁涂装有0.01mm以上导电层（或导电体）的绝缘材料制成的内管，插入另一根绝缘材料制成的上下敞口的外管内，外管内壁与内管的外壁间距离不大于5mm形成发电管，在外管的底部与内管间形成出气口，外管上部有带进气口的匀气室，匀气室露出水面或置于水下，内管导电层接入交流高电压电源的一极，交流高电压的另一极接地端接入水体中，两级间电压不低于1KV，频率在1KHz～50KHz之间。本发明直接置于水体中，可连续稳定地直接和间接产生包含有羟基自由基、活性粒子和高能物质在内的低温等离子体，并直接对接触的水体进行物化处理。

本发明不同于现有技术中的三种低温等离子体产生方法，而是与三种方法都相关。电极置于水体中，在气相放电的空间存有大量的被雾化的液滴参与被电离。在电极的出气口的高温区域有气体的剧烈扰动，产生的大量气泡，形成无数若干气液界面，在高电压作用下形成低温等离子体。液体中放电是以高电压对液体的绝缘层造成破坏引起放电。因此，发明能持续稳定地产生低温等离子体。

本发明为一种在水体中与气体、液体中产生低温等离子体相关的，尤其适用于水的消毒处理、废水处理或有毒有害气体及对空气的净化处理的水体低温等离子体发生器。

在上述方案基础上，所述的匀气室连接在外管的上端，为中间扩径、上下端收缩的鼓形腔室或其它中间大二端口的形状，在上端有一个以上的进气口。

在上述方案基础上，所述的电极由一根和多根管状电极组成一组电极。

在上述方案基础上，所述的电极为由数根或组电极共用电源，电源的接地端与液体相连。

本发明的优越性在于：能在常温常压下简单方便地持续稳定地产生工业化生产所需要的低温等离子体。实现了水体中持续稳定产生满足工业化生产要求的高级氧化剂，直接分解水体中的有机物等有毒有害物质并处理使之达标，除空气外可以不添加任何化学药品等辅助原料，不产生有毒有害副产物，电极直接置于被处理的水体中，不占地、能耗比优于臭氧发生器，投资成本和运行成本低，具有节能环保之优点。

附图说明

图1本发明结构示意图；

图2由电极组组装的等离子体发生器示意图；

其中：

1——外管；

2——内管；21——导电层； 

3——匀气室；

41、42——进、出气口；

5——出气口； 

6、6’——电源；

61——接地端；62——正极（或火线端）；

7——液体；

8、8’——容器；

9——组电极；

91、92、93、94、95——第一、第二、第三、第四、第五组电极；

10——导线。

具体实施方式

实施例1

如图1本发明结构示意图所示，本实施例提供一种常压常温高频水体低温等离子体发生器，在常压常温条件下，等离子体发生器设在液体7中，液体7被盛放在容器8内，可产生包含有羟基自由基活性、活性粒子和高能物质在内的等离子体并直接对接触的液体7进行氧化处理，本实施例包括一根电极，该根电极由一根内壁涂装有0.01mm以上导电层21（或导电体）的绝缘材料制成的内管2，插入另一根绝缘材料制成的上下敞口的外管1内，外管内壁与内管的外壁间距离不大于5mm形成独立的发电管，在外管1的底部与内管1间形成出气口5，外管1上部有带进气口的匀气室3，匀气室3露出水面或置于水下，内管2的导电层21接入交流高电压电源6的一极，交流高电压电源6的另一极接地端接入液体7中，两级间电压不低于1KV，频率在1KHz～50KHz之间。本发明直接置于液体中，可连续稳定地直接和间接产生包含有羟基自由基、活性粒子和高能物质在内的低温等离子体，并直接对接触的液体进行物化处理。

在上述方案基础上，所述的匀气室3连接在外管1的上端，为中间扩径、上下端收缩的鼓形腔室，或其它中间大二端口的形状，在上端有二个的进气口41、42。

管内涂装的导电层21是具有良好导电性能的材料。导电层21的电极装有具有良好冷却性能的物质。

在导电层21和液体7上加高频交流电压，内、外管之间的气体和气化的液体被电离，并在出气口5处形成气液界面放电，在低温等离子体的物化作用下，绝缘管周边的液体的性状改变。

实施例2

如图2由电极组组装的等离子体发生器示意图所示，每根管状电极为一个发电管，其结构与实施例1的发电管的结构相同；

所述的电极由多根管状电极组成多组组电极9，并由导线10串联；第一、第二、第三、第四、第五组电极91、92、93、94、95并联后接入电源6’的正极，电源6’的负极或接地端61接入容器8’内的液体。

本发明在常温常压条件下，低温等离子体发生装置的电极部分直接置于液体中，极间电压KV级以上。

本发明的电极为一根和多个根管状电极可以组成一组电极和多组。

所述的电极为由数根或组电极的并联共用电极。

本发明对液体的冷却方式包括自身流动冷却和外加冷却循环系统进行冷却。

本发明适用于水净化、废水、废气处理、空气净化、与液体相关的材料改性、合成处理技术。

Claims (4)

1.常压常温高频水体低温等离子体发生器，在常压常温条件下，等离子体发生器设在水体中，包括一根或二根以上电极，其特征在于：所述的每根电极由一根内壁涂装有0.01mm以上导电层的绝缘材料制成的内管，插入另一根绝缘材料制成的上下敞口的外管内，外管内壁与内管的外壁间距离不大于5mm形成发电管，在外管的底部与内管间形成出气口，外管上部有带进气口的匀气室，匀气室露出水面或置于水下，内管导电层接入交流高电压电源的一极，交流高电压的另一极接地端接入水体中，两级间电压不低于1KV，频率在1KHz～50KHz之间。

2.根据权利要求1所述的常压常温高频水体低温等离子体发生器，其特征在于：所述的匀气室连接在外管的上端，为中间扩径、上下端收缩的鼓形腔室或或其它中间大二端口的形状，在上端有一个以上的进气口。

3.根据权利要求1所述的常压常温高频水体低温等离子体发生器，其特征在于：所述的电极由一根和多根管状电极组成一组电极。

4.根据权利要求1或3所述的常压常温高频水体低温等离子体发生器，其特征在于：所述的电极为由数根或组电极共用电源，电源的接地端与液体相连。