CN111621058A - 一种低温等离子体脱硫再生废橡胶方法与装置 - Google Patents
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Abstract
一种低温等离子体脱硫再生废橡胶方法与装置，采用低温等离子体发生方法，产生高能电子、羟基自由基、臭氧或紫外光等活性物质，废橡胶粉以通过等离子体区域，发生活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，实现废橡胶再生性能。装置由低温等离子体再生器、高压电源、进料器、风机等构成；其中电晕流光放电低温等离子体再生器是由高压电极、低压电极等组成，介质阻挡放电低温等离子体再生器由高压电极、低压电极、绝缘介质层等组成；高压电源用于给低温等离子体再生器供电，风机用于提供反应气体，废橡胶粉通过进料器送入等离子体区。本发明优点是在常温常压下再生处理废橡胶，不需要添加化学试剂，无二次污染，不需要冷却系统，装置装备结构简单。
Description
技术领域
本发明属于废橡胶再生资源化利用领域，涉及废橡胶再生方法，尤其涉及一种低温等离子体再生废橡胶方法与装置。
背景技术
我国是轮胎生产与使用第一大国，而轮胎是汽车(或飞机)上的消耗品，寿命一般是3-5年，扣除新增汽车所用的原配轮胎数量(原配胎与替换胎需求一般为1:3)，多生产的多少新轮胎(替换胎)就意味着有相同数量的旧轮胎报废成为废轮胎，以维持一个动态平衡状态。那么产生的废轮胎怎么办，唯一行之有效的办法就是资源化再利用。目前废轮胎或废橡胶再利用途径主要有直接利用，包括翻新、制成胶粉或胶粒与沥青混合用于道路或运动场的铺面；热利用，就是按照固废处理、烧掉产热再利用；再生橡胶，即废橡胶恢复到原生胶状态、再利用。相比前两种，再生橡胶更具有优势。首先是替代生胶，减少生胶及制胶辅助原料的消费量，而且再生橡胶功能即部分保持原生胶功能，成本也比原生胶低；第二就是减少废橡胶乱堆乱放导致的“黑色污染”，以及“黑色污染”所引发的次生污染，包括土壤污染、废水和废气等环境污染问题，而且再生橡胶过程产生的污染物远也少于橡胶硫化工艺产生的污染物，减少环境治理负荷。因此，再生废橡胶具有非常重要的战略意义。
目前，废橡胶的再生方法分为物理方法、化学方法和生物再生方法，其中物理再生方法使包括机械方法、微波方法、超临界方法、电子束辐照方法等，化学再生方法包括化学溶剂法和机械化学法等。橡胶再生基本原理是通过物理能量、化学反应和生物反应，使废橡胶分子结构中键能比较低的硫化键C-S和S-S断裂、网状结构发生破坏，而橡胶大分子主链且键能高的C-C破坏程度低、甚至不破坏，恢复到原来生胶的化学结构。虽然目前废橡胶脱硫技术方法均显示出一定的效果，有些技术已经进行工业应用，但是每种技术方法仍存在一些问题亟待解决，如物理方法的设备结构复杂和运行条件苛刻、化学方法需要添加化学试剂和存在二次污染、生物方法的脱硫菌筛选择性低和脱硫周期长等问题。为此，本发明提供一种低温等离子体再生废橡胶方法，以克服现有再生废橡胶技术存在的不足，更好的进行废橡胶再生和资源化利用。
等离子体是由大量带电粒子组成的非束缚态的宏观体系，与固体、液体、气体一样，是物质的一种聚集状态，被称为物质存在的第四态。所谓的低温等离子体是指等离子体中电子温度远大于离子、激发态分子或激发态原子、中性分子或中性原子等重粒子温度，等离子体整体温度处于低温，甚至常温。大气压环境下的气体放电产生的等离子体基本属于低温等离子体。低温等离子体再生废橡胶的原理是利用等离子体中反应活性高的自由基团、高能电子和紫外光等活性物质，作用于废橡胶粉的外表面和微孔内表面，与橡胶表面的C-S和S-S化学键反应、断键，破坏橡胶网状结构，恢复橡胶原始结构状态。
发明内容
本发明提出一种低温等离子体再生废橡胶方法与装置，是采用电晕流光放电或介质阻挡放电的低温等离子体发生方法，产生高能电子、羟基自由基、臭氧或紫外光等活性物质，需要再生的废橡胶粉以水平铺装或者从上方向下方散洒或者从下方向上方随气体鼓入等方式通过等离子体区域，发生活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，使橡胶C-S和S-S化学键断键，橡胶网状结构破坏，实现废橡胶再生性能。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种低温等离子体脱硫再生废橡胶方法，基于低温等离子体再生器实现，采用电晕流光放电或介质阻挡放电的低温等离子体发生方法，产生高能电子、羟基自由基、臭氧或紫外光等活性物质，需要再生的废橡胶粉通过等离子体区域，发生活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，使橡胶C-S和S-S化学键断键，橡胶网状结构破坏，实现废橡胶再生性能。
所述低温等离子体再生器可水平或垂直放置：
当低温等离子体再生器水平放置时，需要再生废橡胶粉是水平铺装在卧式低温等离子体再生器1的低压电极7板或者低压电极7上面的绝缘介质板8上，活性物质是扩散进入或者穿过废橡胶粉床，完成活性物质与废橡胶粉的脱硫反应。
当低温等离子体再生器垂直放置时，需要再生的废橡胶粉从立式低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从立式低温等离子体再生器1下方向上方随气流鼓入通过立式低温等离子体再生器1，活性物质作用于废橡胶粉周围，完成活性物质与废橡胶粉发生脱硫反应。
一种低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，包括卧式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置和立式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置两种。
所述的卧式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，包括低温等离子体再生器1、高压电源2、风机4。所述的风机4与低温等离子体再生器1的气路通过管路5连接；高压电源2与低温等离子体再生器1的电路通过电缆10连接；需要再生的废橡胶粉11水平铺装在电晕流光放电低温等离子体再生器1中的低压电极7上、介质阻挡放电低温等离子体再生器1中的低压电极7或低压电极7上面的绝缘介质层8上。
所述的立式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，包括低温等离子体再生器1、高压电源2、进料器3、风机4。所述的风机4与低温等离子体再生器1的气路通过管路5连接；高压电源2与低温等离子体再生器1的电路通过电缆10连接；进料器3中填满需要再生的胶粉11，从低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器1下方向上方随气流鼓入通过立式低温等离子体再生器1；经低温等离子体再生处理后的胶粉落入收集斗12中。
所述的高压电源2包括以下形式：用于为电晕流光放电低温等离子体再生器供电的直流高压电源或脉冲高压电源；用于为介质阻挡放电低温等离子体再生器供电的双极性高压电源或脉冲高压电源。
所述的风机4是用于为低温等离子体再生器1提供反应气体(如空气、氧气、氮气等)；当废橡胶颗粒11是水平铺装、从上方进入低温等离子体再生器1时，风机4提供反应气体；当废橡胶颗粒11是从下方进入低温等离子体再生器1时，风机4提供反应气体的同时，也携带运送废橡胶颗粒11进入低温等离子体再生器1。
所述的进料器3用于将废橡胶颗粒11均匀送入低温等离子体再生器1，进料方式根据低温等离子体再生器1的铺装方式调整。对于立式低温等离子体再生器，橡胶颗粒11是从低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器1下方向上方随气体鼓入通过低温等离子体再生器中的等离子体区域，完成活性物质与废橡胶粉11发生脱硫反应。对于卧式低温等离子体再生器，采用水平铺装从侧面带入废橡胶粉11的收集方式，待橡胶粉11达到处理效果后更换新的橡胶粉11进行再生处理。对于上方进入再生废橡胶粉11的收集方式，一方面利用橡胶粉11本身重力作用下落入收集斗12里，另一方面在静电力作用下先沉积在低压电极筒或板上，再通过机械力振打脱落进入收集斗12里。对于从低温等离子体再生器1下方向上方随气体鼓入再生废橡胶粉11的收集方式，橡胶粉11收集方式一方面与从上方进入再生废橡胶粉11的收集方式相同，另一方面再在低温等离子体再生器附近安装一套收集器，用于收集随气体排出的橡胶粉，并满足环保排放要求。
所述的低温等离子体再生器1包括电晕流光放电低温等离子体再生器和介质阻挡放电低温等离子体再生器，具体结构形式如下：
(1)所述的电晕流光放电低温等离子体再生器可采用同轴线-筒式、线-板式结构，主要由高压电极6、低压电极7组成。
所述的线-板式结构，可水平或垂直放置：线为高压电极6金属线，板为低压电极7金属板，低压电极7位于高压电极6下方，线-板电极间距1mm-500mm。当采用卧式线-板式结构时，废橡胶粉水平铺装到低压电极7表面，活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，实现废橡胶再生性能；当采用立式线-板式结构时，废橡胶粉从上方向下方散洒或者从下方向上方随气体鼓入方式通过等离子体区域，活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，实现废橡胶再生性能；根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联。所述金属线为圆形，其直径为1mm-50mm，可以是圆形金属线或是星星金属线或是翘片。
所述的同轴线-筒式结构，只能垂直放置：线为高压电极6金属线，筒为低压电极7金属筒，高压电极6位于低压电极7中心轴处；橡胶粉11从低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器1下方向上方随气体鼓入通过立式低温等离子体再生器的等离子体区域，活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，实现废橡胶再生性能，根据处理规模增加线-筒式电极结构长度或是多组电极结构并联。所述金属线直径为1mm-50mm，可以是圆形金属线或是星星金属线或是翘片或是带有芒刺的金属线，所述金属筒的直径为20mm-1000mm。
(2)所述的介质阻挡放电低温等离子体再生器包括单介质阻挡放电低温等离子体再生器和双介质阻挡放电低温等离子体再生器，可采用同轴线-筒式单介质、同轴线-筒式双介质、线-板式单介质、线-板式双介质、板-板式单介质、板-板式双介质结构。其中，介质阻挡放电低温等离子体再生器主要由高压电极6、低压电极7、绝缘介质层8组成。单介质阻挡放电低温等离子体再生器是一层绝缘介质8放在高压电极6或低压电极7表面，双介质阻挡放电低温等离子体再生器是绝缘介质8同时放在高压电极6和低压电极7表面。
所述的同轴线-筒式单介质的电极结构，只能垂直放置：线为的高压电极6金属线，筒为低压电极7金属筒，高压电极6位于低压电极7中轴处，绝缘介质8安放于低压电极7金属筒的内表面或高压电极6金属线的外表面；橡胶粉11从低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器1下方向上方随气体鼓入通过立式低温等离子体再生器中，根据处理规模增加线-筒式电极结构长度或是多组电极结构并联。所述金属线直径为1mm-50mm。当绝缘介质8安放于低压电极7金属筒的内表面时，金属线可以是圆形金属线或是星星金属线或是翘片或是带有芒刺的金属线；当绝缘介质8安放于高压电极6金属线的外表面时，金属线为圆形金属线。所述金属筒的直径为20mm-1000mm，所述绝缘介质筒的厚度为0.1mm-50mm。
所述的同轴线-筒式双介质的电极结构，只能垂直放置：线为的高压电极6金属线，筒为低压电极7金属筒，高压电极6位于低压电极7中轴处，绝缘介质8分别安放于高压电极6金属线的外表面和低压电极7金属筒的内表面，橡胶粉11从低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器1下方向上方随气体鼓入通过立式低温等离子体再生器中，根据处理规模增加线-筒式电极结构长度或是多组电极结构并联。所述金属线直径为1mm-50mm，所述金属筒的直径为20mm-1000mm，所述绝缘介质筒的厚度为0.1mm-50mm。
所述的线-板式单介质电极结构，可水平或垂直放置：线为高压电极6金属线，板为低压电极7金属板，低压电极7位于高压电极6下方，绝缘介质8放在高压电极6或低压电极7表面，低压电极7表面(此时绝缘介质8套在高压电极6的外表面)或低压电极7表面的绝缘介质8表面(此时绝缘介质8板安放于低压电极7板的上表面)用于铺装再生处理废橡胶粉11，根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联。所述高压电极6为金属线，其直径为1mm-50mm。当绝缘介质8套在高压电极6的外表面时，所述高压电极6是圆形金属线；当绝缘介质8板安放于低压电极7板的上表面时，所述高压电极6可以是圆形金属线或是星星金属线或是翘片。所述绝缘介质厚度为0.1mm-50mm。当绝缘介质8套在高压电极6的外表面时，绝缘介质8管外表面和低压电极7板内表面的间距为1mm-50mm，低压电极7金属板用于水平铺装再生处理废橡胶粉11；当绝缘介质8板位于低压电极7板的内表面时，绝缘介质8板内表面和或高压电极6线间距为1mm-50mm。
所述的线-板式双介质电极结构，可水平或垂直放置：线为的高压电极6圆形金属线，板为低压电极7金属板，低压电极7位于高压电极6下方，高压侧绝缘介质8套在高压电极6的外表面(高压侧的绝缘介质是管的形式)，低压侧绝缘介质8板安放于低压电极7板的上表面(低压测的绝缘介质是板型的结构)，线-板电极间距1mm-50mm，低压电极7板上表面的绝缘介质8表面水平铺装再生处理废橡胶粉11，根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联。所述圆形金属线直径为1mm-50mm，所述高压侧绝缘介质管厚度为0.1mm-10mm，所述低压侧绝缘介质板厚度为0.1mm-50mm。
所述的板-板式单介质的电极结构，可水平或垂直放置：上方金属板为高压电极6，下方金属板为低压电极7，绝缘介质8板安放于高压电极6板或低压电极7板的内表面；当绝缘介质8板位于高压电极6板内表面时，绝缘介质8板内表面和低压电极7板内表面的间距为1mm-50mm，低压电极7金属板用于水平铺装再生处理废橡胶粉11；当绝缘介质8板位于低压电极7板的内表面时，绝缘介质8板内表面和或高压电极6板内表面的间距为1mm-50mm，低压电极7上面的绝缘介质8用于水平铺装再生处理废橡胶粉11；根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联。所述的绝缘介质板厚度为0.1mm-50mm。
所述的板-板式双介质的电极结构，可水平或垂直放置：上方金属板为高压电极6，下方金属板为低压电极7，绝缘介质8板分别安放于高压电极6板的下表面和低压电极7板的上表面，上下两块绝缘介质8板内表面的间距为1mm-50mm，低压电极7上面的绝缘介质8用于水平铺装再生处理废橡胶粉11，根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联。所述的绝缘介质板厚度为0.1mm-50mm。
所述低温等离子体再生废橡胶装置，筒形或板形金属电极也可以是金属网形结构，线-筒形介质阻挡放电低温等离子体再生器1中的绝缘介质8位于线电极时，线电极也可以是绝缘介质8筒内装填导电粉或者导电液体。
本发明也适用处理其它粉材料(如活性炭粉、硅藻土、分子筛等)实现对粉材料进行物理化学改性，获得这些粉新的功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明是在常温常压下再生处理废橡胶，不需要添加化学试剂，只需要供给空气或氧气或者氮气或者富氧气体等，无二次污染，不需要冷却系统，装置装备结构简单。
附图说明
图1为一种废橡胶粉水平铺装的低温等离子体再生废橡胶方法的原理图；
图2为一种废橡胶粉上方散洒的低温等离子体再生废橡胶方法的原理图；
图3为一种废橡胶粉下方鼓入的低温等离子体再生废橡胶方法的原理图；
图4为一种线-板式电晕流光放电低温等离子体再生器结构原理图；
图5为一种立式同轴线-筒式电晕流光放电低温等离子体再生器结构原理图；
图6为一种立式同轴线-筒式单层介质阻挡放电低温等离子体再生器结构原理图(介质位于低压电极)；
图7为一种立式同轴线-筒式单层介质阻挡放电低温等离子体再生器结构原理图(介质位于高压电极)；
图8为一种立式同轴线-筒式双层介质阻挡放电低温等离子体再生器结构原理图；
图9为一种线-板式单层介质阻挡放电低温等离子体再生器结构原理图(介质位于线)；
图10为一种线-板式单层介质阻挡放电低温等离子体再生器结构原理图(介质位于板)；
图11为一种线-板式双层介质阻挡放电低温等离子体再生器结构原理图；
图12为一种板-板式单层介质阻挡放电低温等离子体再生器结构原理图(介质位于高压电极)；
图13为一种板-板式单层介质阻挡放电低温等离子体再生器结构原理图(介质位于低压电极)；
图14为一种板-板式双层介质阻挡放电低温等离子体再生器结构原理图；
图15(a)为处理前后废橡胶拉伸强度变化图；
图15(b)为处理前后废橡胶伸长率变化图；
图中：1低温等离子体再生器；2高压电源；3送料器；4风机；5管路；6高压电极；7低压电极；8绝缘介质；9框架；10电缆；11橡胶颗粒；12收集斗。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
一种低温等离子体脱硫再生废橡胶方法，基于低温等离子体再生器实现，采用低温等离子体发生方法，产生高能电子、羟基自由基、臭氧或紫外光等活性物质，需要再生的废橡胶粉通过等离子体区域，发生活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，使橡胶C-S和S-S化学键断键，橡胶网状结构破坏，实现废橡胶再生性能。所述低温等离子体再生器可水平或垂直放置：当低温等离子体再生器水平放置时，需要再生废橡胶粉是水平铺装在卧式低温等离子体再生器1的低压电极7板或者低压电极7上面的绝缘介质板8上，活性物质是扩散进入或者穿过废橡胶粉床，完成活性物质与废橡胶粉的脱硫反应。当低温等离子体再生器垂直放置时，需要再生的废橡胶粉从立式低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从立式低温等离子体再生器1下方向上方随气流鼓入通过立式低温等离子体再生器1，活性物质作用于废橡胶粉周围，完成活性物质与废橡胶粉发生脱硫反应。
装置实施例如下：
一种低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，包括卧式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置和立式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置两种。
所述的卧式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，包括低温等离子体再生器1、高压电源2、风机4。所述的风机4与低温等离子体再生器1的气路通过管路5连接；高压电源2与低温等离子体再生器1的电路通过电缆10连接；需要再生的废橡胶粉11水平铺装在电晕流光放电低温等离子体再生器1中的低压电极7上、介质阻挡放电低温等离子体再生器1中的低压电极7或低压电极7上面的绝缘介质层8上。再生系统示意图如图1所示。
所述的立式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，包括低温等离子体再生器1、高压电源2、进料器3、风机4。所述的风机4与低温等离子体再生器1的气路通过管路5连接；高压电源2与低温等离子体再生器1的电路通过电缆10连接；进料器3中填满需要再生的胶粉11，从低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器1下方向上方随气流鼓入通过立式低温等离子体再生器1；经低温等离子体再生处理后的胶粉落入收集斗12中。再生系统示意图如图2和图3所示。
所述的高压电源2包括以下形式：用于为电晕流光放电低温等离子体再生器供电的直流高压电源或脉冲高压电源；用于为介质阻挡放电低温等离子体再生器供电的双极性高压电源或脉冲高压电源。
所述的风机4是用于为低温等离子体再生器1提供反应气体(如空气、氧气、氮气等)；当废橡胶颗粒11是水平铺装、从上方进入低温等离子体再生器1时，风机4提供反应气体；当废橡胶颗粒11是从下方进入低温等离子体再生器1时，风机4提供反应气体的同时，也携带运送废橡胶颗粒11进入低温等离子体再生器1。
所述的进料器3用于将废橡胶颗粒11均匀送入低温等离子体再生器1，进料方式根据低温等离子体再生器1的铺装方式调整。对于立式低温等离子体再生器，橡胶颗粒11是从低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器1下方向上方随气体鼓入通过低温等离子体再生器中的等离子体区域，完成活性物质与废橡胶粉11发生脱硫反应。对于卧式低温等离子体再生器，采用水平铺装从侧面带入废橡胶粉11的收集方式，待橡胶粉11达到处理效果后更换新的橡胶粉11进行再生处理。对于上方进入再生废橡胶粉11的收集方式，一方面利用橡胶粉11本身重力作用下落入收集斗12里，另一方面在静电力作用下先沉积在低压电极筒或板上，再通过机械力振打脱落进入收集斗12里。对于从低温等离子体再生器1下方向上方随气体鼓入再生废橡胶粉11的收集方式，橡胶粉11收集方式一方面与从上方进入再生废橡胶粉11的收集方式相同，另一方面再在低温等离子体再生器附近安装一套收集器，用于收集随气体排出的橡胶粉，并满足环保排放要求。
所述的低温等离子体再生器1包括电晕流光放电低温等离子体再生器和介质阻挡放电低温等离子体再生器，具体结构形式如下：
(1)所述的电晕流光放电低温等离子体再生器可采用同轴线-筒式、线-板式结构，主要由高压电极6、低压电极7组成。
所述的线-板式结构，可水平或垂直放置：线为高压电极6金属线，板为低压电极7金属板，低压电极7位于高压电极6下方，线-板电极间距25mm。当采用立式线-板式结构时，废橡胶粉水平铺装到低压电极7表面，活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，实现废橡胶再生性能；当采用卧式线-板式结构时，废橡胶粉从上方向下方散洒或者从下方向上方随气体鼓入方式通过等离子体区域，活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，实现废橡胶再生性能；根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联。所述金属线为圆形，其直径为1mm，可以是圆形金属线或是星星金属线或是翘片。如图4所示。
所述的同轴线-筒式结构，只能垂直放置：线为高压电极6金属线，筒为低压电极7金属筒，高压电极6位于低压电极7中心处；橡胶粉11从低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器1下方向上方随气体鼓入通过立式低温等离子体再生器的等离子体区域，活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，实现废橡胶再生性能，根据处理规模增加线-筒式电极结构长度或是多组电极结构并联。所述金属线直径为1mm，可以是圆形金属线或是星星金属线或是翘片或是带有芒刺的金属线，所述金属筒的直径为200mm。如图5所示。
(2)所述的介质阻挡放电低温等离子体再生器包括单介质阻挡放电低温等离子体再生器和双介质阻挡放电低温等离子体再生器，可采用同轴线-筒式单介质、同轴线-筒式双介质、线-板式单介质、线-板式双介质、板-板式单介质、板-板式双介质结构。其中，介质阻挡放电低温等离子体再生器主要由高压电极6、低压电极7、绝缘介质层8组成。单介质阻挡放电低温等离子体再生器是一层绝缘介质8放在高压电极6或低压电极7表面，双介质阻挡放电低温等离子体再生器是绝缘介质8同时放在高压电极6和低压电极7表面。
所述的同轴线-筒式单介质的电极结构，只能垂直放置：线为的高压电极6金属线，筒为低压电极7金属筒，高压电极6位于低压电极7中轴处，绝缘介质8安放于低压电极7金属筒的内表面(如图6)或高压电极6金属线的外表面(如图7)；橡胶粉11从低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器1下方向上方随气体鼓入通过立式低温等离子体再生器中，根据处理规模增加线-筒式电极结构长度或是多组电极结构并联。所述金属线直径为1mm。所述金属筒的直径为200mm，所述绝缘介质筒的厚度为2mm。
所述的同轴线-筒式双介质的电极结构，只能垂直放置：线为的高压电极6金属线，筒为低压电极7金属筒，高压电极6位于低压电极7中轴处，绝缘介质8分别安放于高压电极6金属线的外表面和低压电极7金属筒的内表面，橡胶粉11从低温等离子体再生器1上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器1下方向上方随气体鼓入通过立式低温等离子体再生器中，根据处理规模增加线-筒式电极结构长度或是多组电极结构并联。所述金属线直径为1mm，所述金属筒的直径为200mm，所述绝缘介质筒的厚度为2mm。如图8所示。
所述的线-板式单介质电极结构，可水平或垂直放置：线为高压电极6金属线，板为低压电极7金属板，低压电极7位于高压电极6下方，绝缘介质8放在高压电极6或低压电极7表面，低压电极7表面(此时绝缘介质8套在高压电极6的外表面，如图9)或低压电极7表面的绝缘介质8表面(此时绝缘介质8板安放于低压电极7板的上表面，如图10)用于铺装再生处理废橡胶粉11，根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联。当绝缘介质8套在高压电极6的外表面时，绝缘介质8管外表面和低压电极7板内表面的间距为25mm，低压电极7金属板用于水平铺装再生处理废橡胶粉11；当绝缘介质8板位于低压电极7板的内表面时，绝缘介质8板内表面和或高压电极6线间距为25mm。所述高压电极6为圆形金属线，其直径为1mm，绝缘介质8套在高压电极6的外表面时，是圆形金属线；绝缘介质8板安放于低压电极7板的上表面时，是星星金属线。所述绝缘介质厚度为2mm。
所述的线-板式双介质电极结构，可水平或垂直放置：线为的高压电极6圆形金属线，板为低压电极7金属板，低压电极7位于高压电极6下方，高压侧绝缘介质8套在高压电极6的外表面(高压侧的绝缘介质是管的形式)，低压侧绝缘介质8板安放于低压电极7板的上表面(低压测的绝缘介质是板型的结构)，线-板电极间距为25mm，低压电极7板上表面的绝缘介质8表面水平铺装再生处理废橡胶粉11，根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联。所述圆形金属线直径为1mm，所述高压侧绝缘介质管厚度为2mm，所述低压侧绝缘介质板厚度为2mm。如图11所示。
所述的板-板式单介质的电极结构，可水平或垂直放置：上方金属板为高压电极6，下方金属板为低压电极7，绝缘介质8板安放于高压电极6板(如图12)或低压电极7板(如图13)的内表面；当绝缘介质8板位于高压电极6板内表面时，绝缘介质8板内表面和低压电极7板内表面的间距为25mm，低压电极7金属板用于水平铺装再生处理废橡胶粉11；当绝缘介质8板位于低压电极7板的内表面时，绝缘介质8板内表面和或高压电极6板内表面的间距为25mm，低压电极7上面的绝缘介质8用于水平铺装再生处理废橡胶粉11；根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联。所述的绝缘介质板厚度为2mm。
所述的板-板式双介质的电极结构，可水平或垂直放置：上方金属板为高压电极6，下方金属板为低压电极7，绝缘介质8板分别安放于高压电极6板的下表面和低压电极7板的上表面，上下两块绝缘介质8板内表面的间距为25mm，低压电极7上面的绝缘介质8用于水平铺装再生处理废橡胶粉11，根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联。所述的绝缘介质板厚度为2mm。如图14。
图15(a)为处理前后废橡胶拉伸强度变化图；(b)为处理前后废橡胶伸长率变化图。实验条件：板-板式单层介质阻挡放电反应器，电极间距为7mm，废橡胶平铺在介质表面，废橡胶层厚度为5mm，介质板材料为石英、厚度为3mm。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种低温等离子体脱硫再生废橡胶方法，其特征在于，该方法基于低温等离子体再生器实现，采用电晕流光放电或介质阻挡放电的低温等离子体发生方法，产生高能电子、羟基自由基、臭氧或紫外光等活性物质，需要再生的废橡胶粉通过等离子体区域，发生活性物质与废橡胶粉的脱硫反应，使橡胶C-S和S-S化学键断键，橡胶网状结构破坏，实现废橡胶再生性能；所述低温等离子体再生器可水平或垂直放置：当低温等离子体再生器水平放置时，需要再生废橡胶粉是水平铺装在卧式低温等离子体再生器(1)的低压电极(7)板或者低压电极(7)上面的绝缘介质板(8)上，活性物质是扩散进入或者穿过废橡胶粉床，完成活性物质与废橡胶粉的脱硫反应；当低温等离子体再生器垂直放置时，需要再生的废橡胶粉从立式低温等离子体再生器(1)上方向下方散洒，或从立式低温等离子体再生器(1)下方向上方随气流鼓入通过立式低温等离子体再生器(1)，活性物质作用于废橡胶粉周围，完成活性物质与废橡胶粉发生脱硫反应。
2.一种低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，其特征在于，所述的再生废橡胶装置为卧式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置、立式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置两种；
所述的卧式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，包括低温等离子体再生器(1)、高压电源(2)、风机(4)；所述的风机(4)与低温等离子体再生器(1)的气路通过管路(5)连接，用于为低温等离子体再生器(1)提供反应气体；高压电源(2)与低温等离子体再生器(1)的电路通过电缆(10)连接；需要再生的废橡胶粉(11)水平铺装在电晕流光放电低温等离子体再生器(1)中的低压电极(7)上、介质阻挡放电低温等离子体再生器(1)中的低压电极(7)或低压电极(7)上面的绝缘介质板(8)上；
所述的立式低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，包括低温等离子体再生器(1)、高压电源(2)、进料器(3)、风机(4)；所述的风机(4)与低温等离子体再生器(1)的气路通过管路(5)连接，用于为低温等离子体再生器(1)提供反应气体；高压电源(2)与低温等离子体再生器(1)的电路通过电缆(10)连接；进料器(3)中填满需要再生的废橡胶粉(11)，从低温等离子体再生器(1)上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器(1)下方向上方随气流鼓入通过立式低温等离子体再生器(1)；经低温等离子体再生处理后的胶粉落入收集斗(12)中。
3.根据权利要求2所述的一种低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，其特征在于：所述的低温等离子体再生器(1)包括电晕流光放电低温等离子体再生器和介质阻挡放电低温等离子体再生器，具体结构形式如下：
所述的电晕流光放电低温等离子体再生器可采用同轴线-筒式、线-板式结构，主要由高压电极(6)、低压电极(7)组成；
所述的介质阻挡放电低温等离子体再生器包括单介质阻挡放电低温等离子体再生器和双介质阻挡放电低温等离子体再生器，可采用同轴线-筒式单介质、同轴线-筒式双介质、线-板式单介质、线-板式双介质、板-板式单介质、板-板式双介质结构；其中，介质阻挡放电低温等离子体再生器主要由高压电极(6)、低压电极(7)、绝缘介质层(8)组成；单介质阻挡放电低温等离子体再生器是一层绝缘介质板(8)放在高压电极(6)或低压电极(7)表面，双介质阻挡放电低温等离子体再生器是绝缘介质板(8)同时放在高压电极(6)和低压电极(7)表面。
4.根据权利要求3所述的一种低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，其特征在于：所述的电晕流光放电低温等离子体再生器中：
所述的线-板式结构，可水平或垂直放置：线为高压电极(6)金属线，板为低压电极(7)金属板，低压电极(7)位于高压电极(6)下方，线-板电极间距1mm-500mm；当采用卧式线-板式结构时，废橡胶粉水平铺装到低压电极(7)表面；当采用立式线-板式结构时，废橡胶粉从上方向下方散洒或者从下方向上方随气体鼓入方式通过等离子体区域；根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联；所述金属线直径为1mm-50mm；
所述的同轴线-筒式结构，只能垂直放置：线为高压电极(6)金属线，筒为低压电极(7)金属筒，高压电极(6)位于低压电极(7)中心处；橡胶粉(11)从低温等离子体再生器(1)上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器(1)下方向上方随气体鼓入通过立式低温等离子体再生器的等离子体区域，根据处理规模增加线-筒式电极结构长度或是多组电极结构并联；所述金属线直径为1mm-50mm，所述金属筒的直径为20mm-1000mm。
5.根据权利要求3所述的一种低温等离子体脱硫再生废橡胶装置，其特征在于：所述的介质阻挡放电低温等离子体再生器中：
所述的同轴线-筒式单介质的电极结构，只能垂直放置：线为的高压电极(6)金属线，筒为低压电极(7)金属筒，高压电极(6)位于低压电极(7)中轴处，绝缘介质板(8)安放于低压电极(7)金属筒的内表面或高压电极(6)金属线的外表面；橡胶粉(11)从低温等离子体再生器(1)上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器(1)下方向上方随气体鼓入通过立式低温等离子体再生器中，根据处理规模增加线-筒式电极结构长度或是多组电极结构并联；所述金属线直径为1mm-50mm；所述金属筒的直径为20mm-1000mm，所述绝缘介质筒的厚度为0.1mm-50mm；
所述的同轴线-筒式双介质的电极结构，只能垂直放置：线为的高压电极(6)金属线，筒为低压电极(7)金属筒，高压电极(6)位于低压电极(7)中轴处，绝缘介质板(8)分别安放于高压电极(6)金属线的外表面和低压电极(7)金属筒的内表面，橡胶粉(11)从低温等离子体再生器(1)上方向下方散洒，或从低温等离子体再生器(1)下方向上方随气体鼓入通过立式低温等离子体再生器中，根据处理规模增加线-筒式电极结构长度或是多组电极结构并联；所述金属线直径为1mm-50mm，所述金属筒的直径为20mm-1000mm，所述绝缘介质筒的厚度为0.1mm-50mm；
所述的线-板式单介质电极结构，可水平或垂直放置：线为高压电极(6)金属线，板为低压电极(7)金属板，低压电极(7)位于高压电极(6)下方，绝缘介质板(8)放在高压电极(6)或低压电极(7)表面，低压电极(7)表面或低压电极(7)表面的绝缘介质板(8)表面用于铺装再生处理废橡胶粉(11)，根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联；所述高压电极(6)为金属线，其直径为1mm-50mm；所述绝缘介质厚度为0.1mm-50mm；当绝缘介质板(8)套在高压电极(6)的外表面时，绝缘介质板(8)管外表面和低压电极(7)板内表面的间距为1mm-50mm，低压电极(7)金属板用于水平铺装再生处理废橡胶粉(11)；当绝缘介质板(8)板位于低压电极(7)板的内表面时，绝缘介质板(8)板内表面和或高压电极(6)线间距为1mm-50mm；
所述的线-板式双介质电极结构，可水平或垂直放置：线为的高压电极(6)圆形金属线，板为低压电极(7)金属板，低压电极(7)位于高压电极(6)下方，高压侧绝缘介质板(8)套在高压电极(6)的外表面，低压侧绝缘介质板(8)板安放于低压电极(7)板的上表面，线-板电极间距1mm-50mm，低压电极(7)板上表面的绝缘介质板(8)表面水平铺装再生处理废橡胶粉(11)，根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联；所述圆形金属线直径为1mm-50mm，所述高压侧绝缘介质管厚度为0.1mm-50mm，所述低压侧绝缘介质板厚度为0.1mm-50mm；
所述的板-板式单介质的电极结构，可水平或垂直放置：上方金属板为高压电极(6)，下方金属板为低压电极(7)，绝缘介质板(8)板安放于高压电极(6)板或低压电极(7)板的内表面；当绝缘介质板(8)板位于高压电极(6)板内表面时，绝缘介质板(8)板内表面和低压电极(7)板内表面的间距为1mm-50mm，低压电极(7)金属板用于水平铺装再生处理废橡胶粉(11)；当绝缘介质板(8)板位于低压电极(7)板的内表面时，绝缘介质板(8)板内表面和或高压电极(6)板内表面的间距为1mm-50mm，低压电极(7)上面的绝缘介质板(8)用于水平铺装再生处理废橡胶粉(11)；根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联；所述的绝缘介质板厚度为0.1mm-50mm；
所述的板-板式双介质的电极结构，可水平或垂直放置：上方金属板为高压电极(6)，下方金属板为低压电极(7)，绝缘介质板(8)板分别安放于高压电极(6)板的下表面和低压电极(7)板的上表面，上下两块绝缘介质板(8)板内表面的间距为1mm-50mm，低压电极(7)上面的绝缘介质板(8)用于水平铺装再生处理废橡胶粉(11)，根据处理规模增加板电极面积或是多层电极结构并联；所述的绝缘介质板厚度为0.1mm-50mm。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112355045A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-12 | 浙江大学 | 一种流化床式dbd等离子体有机物污染土壤修复系统及工艺 |
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