CN109574159A - 一种介电电泳电极结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种介电电泳电极结构，包括两片电极板，两片电极板分别连接交流电源不同输出端，两片电极板间相互绝缘，其特征在于：所述的两片电极板中一片为金属拉伸网电极板，另一片为金属多孔膜结构电极板，金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板平行排列。本发明的介电电泳电极结构，其中一片电极为金属拉伸网电极板，另一片电极为金属多孔膜结构电极板，使得膜与电极的距离为零，最大限度的发挥介电电泳的效果，提高分离效率。

Description

一种介电电泳电极结构
技术领域
本发明涉及在流体中对颗粒物及液滴进行分离的介电电泳电极，特别涉及一种将介电电泳技术与膜技术结合使用的介电电泳电极结构。
背景技术
介电电泳描述的是位于非匀称电场的电中性颗粒，由于介电极化的作用而产生的平移运动。产生在颗粒上的偶极矩，可以由两个相同带电量但极性相反的电荷来表示，当它们在颗粒界面上不对称分布时，产生一个宏观的偶极矩。当这个偶极矩位于不匀称电场中，在颗粒两边的局部电场强度的不同产生一个净力，称为介电电泳力。由于悬浮于媒介中的颗粒与媒介有着不同的介电能力(介电常数)，若颗粒朝电场强度增强的方向移动，称为阳性介电电泳，反之若颗粒朝电场强度减弱的方向移动，称之为阴性介电电泳。
当颗粒(半径r、相对介电常数为εp、电导率σp)悬浮于流体介质(相对介电常数为εf、电导率为σf)时，其所收到的介电电泳力为：
式中:(这里：)；E是外加电场强度的均方根；ε0是真空介电常数；ω是电场角频率。DEP力方向将取决于k*(ω)的实数部分，即CM因子，在CM>0时为阳性介电电泳,粒子从低电场区域运动到高电场区域，反之为阴性介电电泳。
现有技术中，空气除尘有时会使用采用静电除尘法，该方法利用电泳(electrophoresis,EP)的原理，在高压直流电场中使空气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向着与电子和离子电性相反的电极移动。在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电粉尘颗粒在电场力作用向电极运动，实现固体粒子或液体粒子与气流的分离。
介电电泳技术与静电除尘的电泳技术不同之处在于：
(1)介电电泳操纵的是电中性颗粒，使其由于介电极化的作用而产生的平移运动；电泳操纵的是电子和离子，使其负荷在颗粒上产生定向移动。
(2)介电电泳中颗粒运动方向与电场的方向无关，只与其本身的介电常数和介质的介电常数有关；电泳中颗粒运动方向取决于颗粒所带电荷的符号和电场的方向，电场方向反转则运动方向反转。
(3)介电电泳需要非均匀电场；电泳在均匀或非均匀的场中都可发生。
(4)介电电泳力的大小正比于颗粒直径的立方；电泳力的大小正比于颗粒所带电荷的多少。
现有的介电电泳电极与膜结合使用都是膜与电极分离使用的，依靠电场覆盖一定距离，将膜纳入介电电泳覆盖的范围而起作用。比如采用圆柱叉指电极，表面加支撑层后，再附上PVDF有机膜，利用介电电泳效应减轻膜污染，增加渗透量，提高膜的过滤级别，提高膜的使用寿命。
一般来说，距离电极越远，作用力就越低，作用效果就越差。由于膜与电极的分离，势必造成间隔一定的距离，导致介电电泳最强的效果不能加在膜上。
现有的介电电泳电极，例如圆柱叉指类型、冲孔网类型、钣金条状类型等均需要精细加工制造，制造和装配要求较高。
膜与电极的分离使用，使得结构更为复杂，占用空间增大，安装制造也更为复杂和不便，也不利于降低制造成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种介电电泳电极结构，其中一片电极为金属拉伸网电极板，另一片电极为金属多孔膜结构电极板，使得膜与电极的距离为零，最大限度的发挥介电电泳的效果，提高分离效率。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种介电电泳电极结构，包括两片电极板，两片电极板分别连接交流电源不同输出端，两片电极板间相互绝缘，其特征在于：所述的两片电极板中一片为金属拉伸网电极板，另一片为金属多孔膜结构电极板，金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板平行排列。
而且，所述金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板卷曲为圆筒形，金属拉伸网电极板位于金属多孔膜结构电极板内部且同轴设置。
而且，所述金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板之间的间距为≤50mm。
而且，所述金属拉伸网电极板、金属多孔膜结构电极板中一片电极板外设置绝缘层。
而且，所述金属多孔膜结构电极板为金属编织网电极板。
而且，所述金属多孔膜结构电极板为金属粉末烧结多孔过滤电极板。
而且，所述金属多孔膜结构电极板为金属烧结网电极板。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的介电电泳电极结构，采用的金属拉伸网电极板及金属多孔膜结构电极板，在连接交流电源的情况下，金属拉伸网电极板的网格边线与金属多孔膜结构电极板的膜表面形成介电电泳，相对于以往的两片电极板上的边线对边线、尖端部对尖端部的方式，其能够更加有效的保证介电电泳力的产生，且金属多孔膜结构电极板不仅易于加工制造，保证介电电泳效果，同时还可以作为过滤膜对原水进行分离过滤，使得过滤膜与电极的处理距离为零，最大限度的发挥介电电泳的效果，提高了分离效率，可用于分离微米级颗粒或者液滴。
2、本发明的介电电泳电极结构，金属拉伸网电极板及金属多孔膜结构电极板可根据选材和工艺不同，具备一定的刚性和柔性，可卷曲成为圆筒形或平展使用。
3、本发明的介电电泳电极结构，金属拉伸网电极板及金属多孔膜结构电极板均可选用常规批量加工制造方式的材料，制造成本低；以金属制造的多孔膜结构电极板，耐冲击、耐腐蚀、耐清洗，使用维护更方便可靠。
4、本发明的介电电泳电极结构，其中一片电极板为金属拉伸网电极板，另一片电极板可以为金属粉末烧结多孔过滤材料电极板或者金属烧结网电极板，两片电极板平行排列，金属粉末烧结多孔过滤材料电极板或者金属烧结网电极板可以提供更高的过滤精度，本身拥有一定的强度可自支撑，并且也拥有金属编织网的共同优点。
5、本发明的介电电泳电极结构，其中一片电极板为金属拉伸网电极板，另一片电极板可以为金属编织网电极板既为电极板又为过滤膜，膜表面即为电极表面，可以最大限度的发挥介电电泳的效果，选材不同可使表面耐冲击，耐腐蚀，耐清洗，使用维护更方便可靠；金属拉伸网电极板与金属编织网电极板均是可以批量制造产品，可以有效降低膜与电极成本，可卷曲或平展使用；给定规格的金属拉伸网电极板与金属编织网电极板，作用效果在结构上仅与平行间距有关，这使得在组装时仅需考虑距离要求，不必再考虑另外两个维度的约束，因而工艺要求上降低了很多难度，便于质量控制。
6、本发明的介电电泳电极结构，其中一片电极为金属拉伸网电极板，另一片电极为金属多孔膜结构电极板，使得膜与电极的距离为零，最大限度的发挥介电电泳的效果，提高分离效率。
附图说明
图1为本发明的介电电泳电极结构的结构示意图；
图2为本发明的介电电泳分离过程的示意图一；
图3为本发明的介电电泳分离过程的示意图二；
图4为本发明的介电电泳分离过程的示意图三；
附图说明
1-金属多孔膜结构电极板、2-不锈钢金属拉伸网电极板。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1:
一种介电电泳电极结构，如图1所示，包括两片电极板，两片电极板分别连接交流电源不同输出端，两片电极板间相互绝缘。间距5mm，形成电极对。本介电电泳电机结构的创新之处在于：两片电极板中一片为厚度为0.5mm的不锈钢金属拉伸网电极板2，不锈钢金属拉伸网电极板的表面设置有绝缘层。另一片为金属多孔膜结构电极板1，金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板平行排列。此金属多孔膜结构电极板为不锈钢金属编织网电极板，该不锈钢金属编织网电极板为1000目。
如图2所示，含颗粒物的原水由不锈钢金属拉伸网电极板2进入，经不锈钢金属编织网电极板1过滤后，产水由另一侧排出，颗粒物截留在原水中。
金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板也可以卷曲为圆筒形，金属拉伸网电极板位于金属多孔膜结构电极板内部且同轴设置。
实施例2:
一种介电电泳电极结构，如图1所示，包括两片电极板，两片电极板分别连接交流电源不同输出端，两片电极板间相互绝缘。间距50mm，形成电极对。本介电电泳电机结构的创新之处在于：两片电极板中一片为厚度为0.5mm的不锈钢金属拉伸网电极板2，不锈钢金属拉伸网电极板的表面设置有绝缘层。另一片为金属多孔膜结构电极板1，金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板平行排列。此金属多孔膜结构电极板为不锈钢金属烧结网电极板，该不锈钢金属烧结网电极板为1000目。
如图3所示，含颗粒物的原水由不锈钢金属烧结网电极板1进入，产水由不锈钢金属拉伸网电极板2侧排出，颗粒物截留在原水中。
金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板也可以卷曲为圆筒形，金属拉伸网电极板位于金属多孔膜结构电极板内部且同轴设置。
实施例3:
一种介电电泳电极结构，如图1所示，包括两片电极板，两片电极板分别连接交流电源不同输出端，两片电极板间相互绝缘。间距30mm，形成电极对。本介电电泳电机结构的创新之处在于：两片电极板中一片为厚度为0.5mm的不锈钢金属拉伸网电极板2，不锈钢金属拉伸网电极板的表面设置有绝缘层。另一片为金属多孔膜结构电极板1，金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板平行排列。此金属多孔膜结构电极板为不锈钢金属粉末烧结多孔过滤材料电极板，该不锈钢金属粉末烧结多孔过滤材料电极板为。
如图4所示，原水在滤片上层采用错流过滤的方式，由不锈钢金属拉伸网电极板2进入，经不锈钢金属粉末烧结多孔过滤材料电极板1过滤后，产水从下方排出，颗粒物截留在原水中，由原水带走。
金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板也可以卷曲为圆筒形，金属拉伸网电极板位于金属多孔膜结构电极板内部且同轴设置。
本发明的工作原理为：
本发明所采用的金属拉伸网电极板及金属多孔膜结构电极板，均为非平板式结构，对其施加交变电压产生交变电场，在微观上为非平整表面产生非均匀电场，以此产生介电电泳效应。本发明所采用的金属拉伸网电极板及金属多孔膜结构电极板，在连接交流电源的情况下，金属拉伸网电极板的网格边线与金属多孔膜结构电极板的膜表面形成介电电泳，相对于以往的两片电极板上的边线对边线、尖端部对尖端部的方式，其能够更加有效的保证介电电泳力的产生，且金属多孔膜结构电极板不仅易于加工制造，保证介电电泳效果，同时还可以作为过滤膜对原水进行分离过滤。
本发明所采用的金属拉伸网电极板，采用金属拉伸网作为电极板；金属多孔膜结构电极板采用金属编织网、金属粉末烧结多孔过滤板或金属烧结网作为电极板，其中金属拉伸网、金属编织网、金属粉末烧结多孔过滤板及金属烧结网均是市面上常见的产品，其制备方法为：金属拉伸网用钣金制造，编织网用金属丝编织、烧结滤板用金属粉末等静压高温烧结等，导电性良好。
原有技术中介电电泳电极与膜结合使用时，其过滤膜是独立于两片电极之外的，是另外的一个部件，膜本身有厚度，因此不能和介电电泳电极表面贴的很近，通常介电电泳效应的在远离表面位置(特殊设计的除外)迅速减弱。本发明将其中一个电极板直接采用金属多孔膜结构，金属粉末烧结多孔过滤板或金属烧结网作为电极板，同时作为微孔过滤膜使用，因此实现过滤膜的膜处理界面与所形成电极介电电泳作用面的处理距离为零。
本发明虽公开了实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种介电电泳电极结构，包括两片电极板，两片电极板分别连接交流电源不同输出端，两片电极板间相互绝缘，其特征在于：所述的两片电极板中一片为金属拉伸网电极板，另一片为金属多孔膜结构电极板，金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板平行排列。
2.根据权利要求1所述的介电电泳电极结构，其特征在于：所述金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板卷曲为圆筒形，金属拉伸网电极板位于金属多孔膜结构电极板内部且同轴设置。
3.根据权利要求1所述的介电电泳电极结构，其特征在于：所述金属拉伸网电极板与金属多孔膜结构电极板之间的间距为≤50mm。
4.根据权利要求1所述的介电电泳电极结构，其特征在于：所述金属拉伸网电极板、金属多孔膜结构电极板中一片电极板外设置绝缘层。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的介电电泳电极结构，其特征在于：所述金属多孔膜结构电极板为金属编织网电极板。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的介电电泳电极结构，其特征在于：所述金属多孔膜结构电极板为金属粉末烧结多孔过滤电极板。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的介电电泳电极结构，其特征在于：所述金属多孔膜结构电极板为金属烧结网电极板。
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