CN112058194A - 液相脉冲放电等离子体处理反应装置及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种等离子体处理反应装置，特别是涉及一种液相脉冲放电等离子体处理反应装置及处理方法。它由搅拌罐、气液混合系统和脉冲放电等离子体处理系统构成，搅拌罐通过一号连接管与气液混合系统连通，气液混合系统通过四号连接管与脉冲放电等离子体处理系统连通，脉冲放电等离子体处理系统通过五号连接管与气液混合系统顶部回流口连通。本发明的优点效果：利用本发明的液相脉冲放电等离子体处理反应装置及其处理方法进行液体物料脉冲放电等离子体处理时，具有处理量大、连续性好的优点。

Description

液相脉冲放电等离子体处理反应装置及处理方法
技术领域
本发明涉及一种等离子体处理反应装置，特别是涉及一种液相脉冲放电等离子体处理反应装置及处理方法。
背景技术
脉冲放电等离子体处理技术是一种新型高级氧化处理技术，被广泛应用于水处理、灭菌、生物大分子降解修饰等领域，具有十分广阔的应用前景。但是，目前脉冲放电等离子体技术处理液体物料的处理反应装置存在处理量小、连续性差等问题。因此，开发一种应用于液体物料处理的液相放电的脉冲放电等离子体处理反应装置及其处理方法成为本领域人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述不足之处，而提供的一种连续处理液体物料的液相脉冲放电等离子体处理反应装置及其处理方法。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
液相脉冲放电等离子体处理反应装置，它由搅拌罐、气液混合系统和脉冲放电等离子体处理系统构成，搅拌罐通过一号连接管与气液混合系统连通，气液混合系统通过四号连接管与脉冲放电等离子体处理系统连通，脉冲放电等离子体处理系统通过五号连接管与气液混合系统顶部回流口连通。
所述的气液混合系统的结构如下：进气系统、气液混合器和高压气液储罐组成；搅拌罐通过一号连接管与气液混合器连接，进气系统通过二号连接管与气液混合器连通，气液混合器通过三号连接管与高压气液储罐连通。
所述的进气系统由气瓶和气泵中一种或两种供气；气瓶的出口设有阀门，气泵的进气端设有空气过滤器，气泵的出口设有第五阀门。
所述的脉冲放电等离子体处理系统的结构如下：由处理室和高脉冲电源发生器组成；高压气液储罐下部通过四号连接管与处理室进口连通，处理室出口通过五号连接管与高压气液储罐顶部回流口连通，五号连接管上设置有出料口，高脉冲电源发生器通过导线与处理室连接；四号连接管上设有第二输料泵，第二输料泵的进料端设有第七阀门；出料口的进料端设有第八阀门；高压气液储罐顶部回流口处设有第六阀门。
所述的处理室由下放电极板、上放电极板和接地极板组成，下放电极板、上放电极板和接地极板为圆形形状，接地极板置于下放电极板和上放电极板中间，形成上下两层放电区域，在上层放电区域均放置有上输料管，在下层放电区域均放置有下输料管，上输料管和下输料管被对应的两个极板直接接触并压紧。
所述的接地极板中心设置有圆孔，上输料管和下输料管的中心连接输料管穿过圆孔；下层放电区域的下输料管布置方式为从边缘向中心呈螺旋排列，上层放电区域的上输料管布置方式中心向边缘呈螺旋排列，上输料管和下输料管螺旋排列直径大小与下放电极板、上放电极板和接地极板的间距相同；螺旋排列的上输料管的间隙被充满绝缘材料，螺旋排列的下输料管的间隙被充满绝缘材料，接地极板接地。
所述的搅拌罐底部封头为锥形，在搅拌罐的顶部设有投料口和进液口，搅拌罐内设有搅拌桨叶，搅拌桨叶与搅拌罐顶部的搅拌电机连接，搅拌罐底部的出液口通过一号连接管与第一输料泵连接。
液相脉冲放电等离子体处理反应装置的处理方法，液体或固体物料在搅拌罐中被调配或溶解完成后，由第一输料泵输送至气液混合器，在气液混合器中与进气系统来的气体混合，形成气液混合液，并进入高压气液储罐中储存，通过第二输送泵将气液混合液输送进入处理室，高脉冲电源发生器进行脉冲放电，下放电极板、上放电极板和接地极板对上输料管和下输料管内的物料进行等离子体处理，达到处理要求后，从出料口出料。
在搅拌罐加入液体时，同时可加入氧化剂在搅拌罐中；进气系统采用气泵和/或气瓶供气。
通过控制第七阀门开启大小，控制液体物料输送速度，从而控制液体物料在处理室内的停留时间，如液体物料处理未达到要求，物料回流至高压气液储罐中，再次处理。
本发明的优点效果：利用本发明的液相脉冲放电等离子体处理反应装置及其处理方法进行液体物料脉冲放电等离子体处理时，具有处理量大、连续性好的优点。
附图说明
图1是本发明连接示意图。
图2是处理室内的下输料管布置俯视图。
图3是处理室内的上输料管布置俯视图。
图中，1、搅拌罐，2、气液混合系统，3、脉冲放电等离子体处理系统，101、投料口，102、进液口，103、搅拌电机，104、搅拌桨叶，105、出液口，201、第一输料泵1，202、进气系统，203、气瓶，204、第二阀门，205、第三阀门，206、第四阀门，207、空气过滤器，208、气泵，209、第五阀门，210、气液混合器，211、高压气液储罐，212、第六阀门，301、第七阀门，302、第二输料泵2，303、下输料管，304、下放电极板，305、接地极板，306、上放电极板，307、上输料管，308、处理室，309、高脉冲电源发生器，310、第八阀门，311、出料口。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明进行进一步详细描述。以下实施例仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
实施例1
如图所示，本发明涉及液相脉冲放电等离子体处理反应装置，它由搅拌罐1、气液混合系统2和脉冲放电等离子体处理系统3构成，搅拌罐1通过一号连接管11与气液混合系统2连通，气液混合系统2通过四号连接管14与脉冲放电等离子体处理系统3连通，脉冲放电等离子体处理系统3通过五号连接管15与气液混合系统2顶部回流口连通。
所述的气液混合系统2的结构如下：进气系统202、气液混合器210和高压气液储罐211组成；搅拌罐1通过一号连接管11与气液混合器210连接，进气系统202通过二号连接管12与气液混合器210连通，气液混合器210通过三号连接管13与高压气液储罐211连通。
所述的进气系统202由气瓶203和气泵208两种供气；气瓶203的出口设有阀门（204，205，206），气泵208的进气端设有空气过滤器207，气泵208的出口设有第五阀门209。
所述的脉冲放电等离子体处理系统3的结构如下：由处理室308和高脉冲电源发生器309组成；高压气液储罐211下部通过四号连接管14与处理室308进口连通，处理室308出口通过五号连接管15与高压气液储罐211顶部回流口连通，五号连接管15上设置有出料口311，高脉冲电源发生器309通过导线与处理室308的上下放电极板连接；四号连接管14上设有第二输料泵302，第二输料泵302的进料端设有第七阀门301；出料口311的进料端设有第八阀门310；高压气液储罐211顶部回流口处设有第六阀门212。
所述的处理室308由下放电极板304、上放电极板306和接地极板305组成，下放电极板304、上放电极板306和接地极板305为圆形形状，接地极板305置于下放电极板304和上放电极板306中间，形成上下两层放电区域，在上层放电区域均放置有上输料管307，在下层放电区域均放置有下输料管303，上输料管307和下输料管303被对应的两个极板直接接触并压紧。
所述的接地极板305中心设置有圆孔，上输料管307和下输料管303的中心连接输料管穿过圆孔；下层放电区域的下输料管布置方式为从边缘向中心呈螺旋排列，上层放电区域的上输料管布置方式中心向边缘呈螺旋排列，上输料管307和下输料管303螺旋排列直径大小与下放电极板304、上放电极板306和接地极板305的间距相同；螺旋排列的上输料管的间隙被充满绝缘材料，螺旋排列的下输料管的间隙被充满绝缘材料，接地极板305接地。
所述的搅拌罐1底部封头为锥形，在搅拌罐1的顶部设有投料口101和进液口102，搅拌罐1内设有搅拌桨叶104，搅拌桨叶104与搅拌罐1顶部的搅拌电机103连接，搅拌罐1底部的出液口105通过一号连接管11与第一输料泵201连接。
液相脉冲放电等离子体处理反应装置的处理方法，步骤如下：液体物料和调配溶剂分别从搅拌罐1的投料口101和进液口102进入搅拌罐1，在搅拌电机103和搅拌桨叶104的搅拌作用下，获得被处理液体物料。搅拌溶解完成后，打开出液口105上的第一阀门，物料由第一输送泵201输送至气液混合器210中，同时，启动进气系统202，由气泵208或气瓶202供气，气泵208供的是空气，气瓶202供的是氧气、氮气和氩气。在气液混合器210中，气体与物料充分混合，并进入高压气液储罐211中储存。搅拌罐1中物料全部进入高压气液储罐211中后，打开第七阀门301，气液混合液由第二输送泵302输送至处理室进料口303，进入处理室308。同时，启动高脉冲电源发生器309，对下放电极板304、上放电极板306和接地极板305通电，对输料管内气液混合液进行放电，将物料中气体电离，产生具有高氧化活性的等离子体物质，对物料实现脉冲放电等离子体处理。物料经脉冲放电等离子体处理后，由处理室出料口307输出处理室308。同时，打开第八阀门310，由出料口311出料。
实施例2
实施例1中的搅拌罐1中加入氧化剂，实现脉冲放电等离子体与氧化剂协同措施处理，增强处理效果。其它同实施例1。
实施例3
实施例1中供气为空气时，打开第五阀门209，启动气泵208，空气通过空气过滤器207过滤为洁净空气后，由气泵输送进入气液混合器210中。其它同实施例1。
实施例4
实施例1中的进气气体为特定某种气体，打开特定种类气体对应的第二阀门204、第三阀门205或第四阀门206，在气瓶202的压力作用下进入气液混合器210中。其它同实施例1。
实施例5
实施例1中液体物料经脉冲放电等离子体处理时间长短，可通过调节第七阀门301的开启大小，控制物料的输送速度，从而控制物料在处理室308中的输送时间，达到控制脉冲放电等离子体的处理时间。其它同实施例1。

Claims (10)

1.液相脉冲放电等离子体处理反应装置，其特征在于它由搅拌罐（1）、气液混合系统（2）和脉冲放电等离子体处理系统（3）构成，搅拌罐（1）通过一号连接管（11）与气液混合系统（2）连通，气液混合系统（2）通过四号连接管（14）与脉冲放电等离子体处理系统（3）连通，脉冲放电等离子体处理系统（3）通过五号连接管（15）与气液混合系统（2）顶部回流口连通。
2.根据权利要求1所述的液相脉冲放电等离子体处理反应装置，其特征在于气液混合系统（2）的结构如下：进气系统（202）、气液混合器（210）和高压气液储罐（211）组成；搅拌罐（1）通过一号连接管（11）与气液混合器（210）连接，进气系统（202）通过二号连接管（12）与气液混合器（210）连通，气液混合器（210）通过三号连接管（13）与高压气液储罐（211）连通。
3.根据权利要求2所述的液相脉冲放电等离子体处理反应装置，其特征在于进气系统（202）由气瓶（203）和气泵（208）中一种或两种供气；气瓶（203）的出口设有阀门，气泵（208）的进气端设有空气过滤器（207），气泵（208）的出口设有第五阀门（209）。
4.根据权利要求1所述的液相脉冲放电等离子体处理反应装置，其特征在于脉冲放电等离子体处理系统（3）的结构如下：由处理室（308）和高脉冲电源发生器（309）组成；高压气液储罐（211）下部通过四号连接管（14）与处理室（308）进口连通，处理室（308）出口通过五号连接管（15）与高压气液储罐（211）顶部回流口连通，五号连接管（15）上设置有出料口（311），高脉冲电源发生器（309）通过导线与处理室（308）连接；四号连接管（14）上设有第二输料泵（302），第二输料泵（302）的进料端设有第七阀门（301）；出料口（311）的进料端设有第八阀门（310）；高压气液储罐（211）顶部回流口处设有第六阀门（212）。
5.根据权利要求4所述的液相脉冲放电等离子体处理反应装置，其特征在于处理室（308）由下放电极板（304）、上放电极板（306）和接地极板（305）组成，下放电极板（304）、上放电极板（306）和接地极板（305）为圆形形状，接地极板（305）置于下放电极板（304）和上放电极板（306）中间，形成上下两层放电区域，在上层放电区域均放置有上输料管（307），在下层放电区域均放置有下输料管（303），上输料管（307）和下输料管（303）被对应的两个极板直接接触并压紧。
6.根据权利要求5所述的液相脉冲放电等离子体处理反应装置，其特征在于接地极板（305）中心设置有圆孔，上输料管（307）和下输料管（303）的中心连接输料管穿过圆孔；下层放电区域的下输料管布置方式为从边缘向中心呈螺旋排列，上层放电区域的上输料管布置方式中心向边缘呈螺旋排列，上输料管（307）和下输料管（303）螺旋排列直径大小与下放电极板（304）、上放电极板（306）和接地极板（305）的间距相同；螺旋排列的上输料管的间隙被充满绝缘材料，螺旋排列的下输料管的间隙被充满绝缘材料，接地极板（305）接地。
7.根据权利要求1所述的液相脉冲放电等离子体处理反应装置，其特征在于搅拌罐（1）底部封头为锥形，在搅拌罐（1）的顶部设有投料口（101）和进液口（102），搅拌罐（1）内设有搅拌桨叶（104），搅拌桨叶（104）与搅拌罐（1）顶部的搅拌电机（103）连接，搅拌罐（1）底部的出液口（105）通过一号连接管（11）与第一输料泵（201）连接。
8.根据权利要求1所述的液相脉冲放电等离子体处理反应装置的处理方法，其特征在于液体或固体物料在搅拌罐（1）中被调配或溶解完成后，由第一输料泵（201）输送至气液混合器（210），在气液混合器（210）中与进气系统（202）来的气体混合，形成气液混合液，并进入高压气液储罐（211）中储存，通过第二输送泵（302）将气液混合液输送进入处理室（308），高脉冲电源发生器（309）进行脉冲放电，下放电极板（304）、上放电极板（306）和接地极板（305）对上输料管（307）和下输料管（303）内的物料进行等离子体处理，达到处理要求后，从出料口（311）出料。
9.根据权利要求8所述的液相脉冲放电等离子体处理反应装置的处理方法，其特征在于在搅拌罐（1）加入液体时，同时可加入氧化剂在搅拌罐（1）中；进气系统（202）采用气泵（208）和/或气瓶（202）供气。
10.根据权利要求8所述的液相脉冲放电等离子体处理反应装置的处理方法，其特征在于通过控制第七阀门（301）开启大小，控制液体物料输送速度，从而控制液体物料在处理室（308）内的停留时间，如液体物料处理未达到要求，物料回流至高压气液储罐（211）中，再次处理。
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王慧娟;: "脉冲放电等离子体水处理技术及其研究进展" *

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