CN1654343A - 采用放电的自由基处理方法分解有机物的装置 - Google Patents

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Abstract

一种通过放电进行自由基处理的装置。所述装置包括电极单元，具有将气体(70)吹到处理水(2)上的气流通道，以及在前沿产生放电的电极部件(4)，以从气体(70)产生自由基。

Description

采用放电的自由基处理方法分解有机物的装置
发明领域
本发明涉及一种采用放电产生的自由基进行水处理的装置。
发明背景
近年来，除了使用氯的水处理方法外，正应用采用臭氧(O3)的氧化反应的水处理法。这两种方法都利用氧化剂的强化学氧化电势来分解溶解在水中的有机物。
在氧化电势方面，臭氧具有高达2.07的电子伏，而氯为1.4电子伏。当氯与高分子化合物中形成的有机物反应时，产生副产物，如氯丁二烯、三卤甲烷、卤代乙酸、卤代酮和卤代乙腈。一些副产物中据称具有可能引起癌症的物质。中心消毒性副产物对人体是有害的。
与此不同，由于臭氧仅由氧原子形成，环境危害小，且臭氧能有效分解有机物。因此，臭氧被广泛用于水处理厂。这就是为什么近年来采用臭氧的水处理方法被普遍接受的原因。
然而，臭氧不可能分解一些顽固的有机物，如二氧芑、农用化学品、激素破坏剂(endocrine-disruptor)。臭氧还会与有机物反应形成醛。
为了能采用化学反应来分解和处理难以分解的有机物，需要使用氧化电势大于臭氧的氧化剂。具体而言，羟基自由基(OH自由基)和氧原子自由基(O自由基)分别具有2.85和2.42电子伏的氧化电势，高于臭氧的氧化电势值。OH自由基和O自由基对难以分解的有机物的反应速度系数大于臭氧。因此，OH自由基和O自由基能分解和处理象二氧芑这些难以分解的有机物。下面，OH自由基、O自由基等统称为自由基。
在潮湿和氧存在条件下放电产生自由基。曾经提出使用电晕放电来分解有害有机物的处理方法(例如，参见日本专利申请公报2001-70946)。
还提出了采用低温，使用包含自由基的反应活性气体的处理方法(例如，参见日本专利申请公报2003-80059和2003-80058)。还提出了采用在废水中等离子体产生的自由基的处理方法(例如，参见日本专利申请公报2000-288547)。
通过上述放电获得的自由基具有很高的反应活性，并且这种自由基产生后会立刻消失。要通过自由基来分解溶解在水中的难以分解的有机物，必须在自由基产生后立刻溶解于水中。或者，必须延长自由基的寿命。
然而，迄今未有能延长产生的自由基寿命的方法。因此，即使将由放电产生的自由基处理方法就直接地应用于水处理，仍存在水处理效率不高的问题。
发明概述
本发明第一方面，提供一种装置，该装置提高了通过放电自由基处理来分解有机物的效率。
自由基处理用的装置包括：通入用来产生自由基的气体的气体供应单元；通过高压进行放电的能源；电极单元，包括在与处理对象相对的前沿放电的电极部件，根据在所述气体气氛中的放电高电压产生放电。
附图简要说明
附图构成说明书的一部分，说明了本发明的实施方式，并结合上面的概述和下面对实施方式的详细描述，来说明本发明的原理。
图1所示是说明本发明第一实施方式的水处理装置的结构示意图；
图2所示是说明第一实施方式的作用效果的图；
图3所示是说明本发明第二实施方式水处理装置的结构示意图；
图4所示是说明本发明第三实施方式水处理装置的结构示意图；
图5所示是说明本发明第四实施方式水处理装置的结构示意图；
图6所示是说明本发明第五实施方式水处理装置的结构示意图；
图7所示是说明本发明第六实施方式水处理装置的结构示意图；
图8所示是说明本发明第七实施方式水处理装置的结构示意图；
图9所示是说明本发明第八实施方式水处理装置的结构示意图；
图10所示是说明本发明第九实施方式水处理装置的结构示意图；
图11所示是说明本发明第十实施方式水处理装置的结构示意图；
图12所示是说明本发明第十一实施方式水处理装置的结构示意图；
图13所示是说明本发明第十二实施方式水处理装置的结构示意图；
图14所示是说明本发明第十三实施方式水处理装置的结构示意图；
图15所示是说明本发明第十四实施方式水处理装置的结构示意图；
图16所示是说明本发明第十五实施方式水处理装置的结构示意图；
图17所示是说明本发明第十六实施方式水处理装置的结构示意图；
图18所示是说明本发明第十七实施方式水处理装置的结构示意图；
图19所示是说明本发明第十八实施方式的水处理装置的作用效果图；
图20所示是说明本发明第十八实施方式的水处理装置的作用效果图；
图21所示是说明本发明第十八实施方式的水处理装置的作用效果图；
图22所示是说明本发明第十九实施方式的水处理装置的作用效果图；
图23所示是说明本发明第二十实施方式的水处理装置的作用效果图；
图24所示是说明本发明第二十一实施方式的水处理装置的作用效果图；
图25所示是说明本发明第二十一实施方式的水处理装置的作用效果图；
图26所示是说明本发明第二十二实施方式的水处理装置的作用效果图；
图27所示是说明本发明第二十四实施方式的自由基处理装置的结构示意图；
图28所示是说明本发明第二十四实施方式的气体供应装置的结构示意图；
图29所示是说明本发明第二十四实施方式的气体供应装置改进的图；
图30所示是说明本发明第二十四实施方式的放电电极结构的示意图；
图31A和31B所示是说明本发明第二十四实施方式的放电电极特定结构的示意图；
图32所示是说明本发明第二十五实施方式的放电电极结构的示意图；
图33所示是说明本发明第二十六实施方式的放电电极结构的示意图；
图34所示是说明本发明第二十七实施方式的自由基处理装置的结构示意图；
图35所示是说明本发明第二十七实施方式的接地电极结构的平面图；
图36所示是说明本发明第二十八实施方式的接地电极结构的平面图；
图37所示是说明本发明第二十九实施方式的接地电极结构的平面图；
图38A和38B所示是说明本发明第二十四实施方式的改进的电极部件的结构图；
图39所示是说明本发明第三十实施方式的自由基处理装置的图；
图40所示是第三十实施方式中OH自由基浓度随压力变化的图；
图41所示是第三十实施方式的OH自由基寿命的图；
图42所示是第三十实施方式第一改进的图；
图43所示是第三十实施方式第二改进的图；
图44所示是第三十实施方式第三改进的图；
图45所示是第三十实施方式第四改进的图；
图46所示是第三十实施方式第五改进的图；
图47所示是第三十实施方式第六改进的图；
图48所示是第三十实施方式第七改进的图；
图49所示是第七改进的增湿器的一个例子；
图50所示是第三十实施方式的第八改进的图；
图51所示是第三十实施方式第九改进的图；
图52所示是第三十实施方式第十改进的图；
图53所示是第三十实施方式第十一改进的图；
图54所示是第三十实施方式第十二改进的图；
图55所示是第三十实施方式第十三改进的图；
图56所示是第三十实施方式第十四改进的图；
图57所示是第三十实施方式第十五改进的图；
图58所示是本发明第三十实施方式产生许多放电的电极的结构图。
本发明详细描述
下面，参见附图，描述本发明的优选实施方式。
第一实施方式
图1所示是第一实施方式，其中，将通过自由基处理来分解有机物的装置应用作为水处理装置。图2所示是该水处理装置的部分结构。
该装置的主体是一处理水槽1，用于储存处理水2。储存在处理水槽1中的处理水2的一个典型例子包含难以分解的有机物。处理水2的这个例子还包括废水、废物处理点的浸提水、二氧芑、工业废水、包含民用排出物的废水、清洁水和下水道的处理水。处理水2通常在处理水槽1中进行搅拌。
处理水槽1中有个电极单元。该电极单元包括多个第一电极(突出部件)4和一个第二电极3。第一电极4为中空圆柱形结构，排列在处理水面2的附近，第一电极4有放电部分40。第二电极3装在处理水2中，构成接地电极。
电极单元中，从能源5向第一电极4和第二电极3之间施加高电压，产生电晕放电。电极单元通过一个绝缘部分6连接到处理水槽1中，水槽例如由不锈钢制成。可以采用产生高电压脉冲的脉冲能源作为能源5。
处理水槽1上有积存气体70的气体罐9。该气体罐9包括气体进入管7和气体排出管8。气体70是含有水分或氧的空气，通过气体进入管7流入气体罐9，并通过气体排出管8从气体罐9流出。
第一实施方式的作用效果
参见图1和2，描述第一实施方式装置的作用效果
例如含水分的空气作为气体70通过气体进入管7流入气体罐9。如图2所示，在气体罐9的内压作用下，气体70流动进入由第一电极4的中空部分形成的气流通道41。在气体罐9中，气体70均匀流入气流通道41。
第一电极4以均匀的间隔排列在处理水2的水面20上方，使气体70均匀吹在处理水2的水面20上。因此，气体70能有效吹在处理水2的水面20上。
在电极单元上施加来自能源5的高电压时，在放电部分40发生电晕放电，放电部分40位于第一电极4的末端。各放电部分40排列在处理水2的水面20附近。因此，来自气流通道41的气体70和在放电部分40产生的自由基都冲击在处理水2的水面20上。
在此使用的术语“自由基”是自由基的广义术语，如OH自由基，一般由放电引起的气体70的反应产生。
因此，根据第一实施方式的装置，在放电产生的自由基消灭之前，通过将来自气流通道41的气体70吹入处理水2中，可以在短时间内将自由基溶解在处理水2中。因此，溶解的自由基就可与溶解在水中但难以分解的有机物反应，有效分解有机物，此时溶解的自由基在消灭之前为有效状态。
下面将描述由电极装置放电产生自由基过程的原理。
在含氧(O原子)的空气气氛中进行放电时，基态的氧原子O(3P)或激发态的氧原子O(1D)通过放电过程中电子与气体分子的碰撞而产生。这个过程可由下面的化学式(1)表示：
               (1)
其中，O(1D)与水分子反应。然后，产生·OH。·OH指羟基自由基(下面称作OH自由基)。即下面的化学式(2)成立。
                  (2)
通过O(3P)，一个O2分子和一个中性分子M三体碰撞，产生臭氧O3。即，下面的化学式成立。
             (3)
通过水分子和电子之间的直接碰撞产生氢原子H和OH自由基。这个过程可由下面化学式(4)表示：
                   (4)
过氧化氢H2O2也可由OH自由基产生。这个过程可由下面化学式(5)表示：
                 (5)
上述各反应中产生的O原子，OH自由基，臭氧和过氧化氢通过扩散溶解到处理水中，气体以自由基形式流动，从而进行处理。
在直接处理中，放电产生的OH自由基溶解到处理水2中，OH自由基立刻与难以分解的有机物反应，OH自由基将有机物分解为水H2O，二氧化碳CO2和过氧化氢H2O2。这个过程可由下面化学式(6)表示：
          (6)
另一方面，在间接处理中，OH自由基通过臭氧和过氧化氢反应产生，它们由放电产生，OH自由基使难以分解的有机物发生分解。
当过氧化氢溶解于水后，过氧化氢解离形成HO2 -和氢离子H+。这个过程可由下面化学式(7)表示：
                 (7)
产生的HO2 -与O3反应形成O3 -和H2O自由基。这个过程可由下面化学式(8)表示：
                      (8)
产生的H2O·解离形成O2 -和H+。这个过程可由下面化学式(9)表示：
                   (9)
产生的O2 -与臭氧反应形成O3 -和O2。这个过程可由下面化学式(10)表示：
                (10)
O3 -与H+反应形成HO3。这个过程可由下面化学式(11)表示：
                     (11)
HO3解离形成OH自由基。这个过程可由下面化学式(12)表示：
                      (12)
因此，放电产生的各种自由基溶解到处理水2中，这些自由基以直接处理和间接处理两个步骤，对处理水2进行水处理。
第二实施方式
图3所示是本发明第二实施方式的水处理装置的结构示意图。第二实施方式中，和图1和2所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第二实施方式的装置的结构中，具有气流通道41的中空圆柱形结构主体的周围覆盖着介电部件11，如在各第一电极4中的石英玻璃。位于各第一电极4的前沿的放电部分40排列在处理水2中。由于在第一电极4的前沿形成气体空隙，该前沿与处理水2不直接接触。
下面描述第二实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入气体罐9。在气体罐9的内压作用下，气体70流入第一电极4的气流通道41。
当从能源5向电极单元施加高电压时，在位于第一电极4前沿的放电部分40中产生电晕放电。尽管放电部分40排列在处理水2中，但由于介电部件11的覆盖而形成气体空隙，吹过的气体70就通过气流通道41碰撞处理水2。即在第一电极4的前沿形成的空隙中的部分40上产生放电。
在放电部分40，通过气流通道41的气体70通过放电产生自由基。自由基和气体70都吹入处理水2中。因此，气体70在第一电极4的前沿产生气泡。
因此，根据第二实施方式，放电部分40排列在处理水2中，使吹过的气体70和自由基溶入处理水2中，此时自由基处于有效状态。因此，放电产生的自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第三实施方式
图4所示是本发明第三实施方式的水处理装置的结构示意图。第三实施方式中，和图1和2所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第三实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括多个第一电极4和第二电极3。第二电极3构成接地电极，排列在处理水中。电极单元通过绝缘部分6连接在处理水槽1的底部，处理水槽1由例如不锈钢构成。
第一电极4包括针形电极部件，从能源5向该部件施加放电所需的高电压。第二电极3由板状部件形成，并在与各第一电极4前沿相对的位置形成开口。由于在第一电极4的前沿形成了气体空隙，该前沿不与处理水2直接接触。
在第三实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第三实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70从第二电极3中的开口30吹入处理水2中，在与开口30相对的第一电极前沿形成气体空隙。
这个过程下，从能源5向电极单元施加高电压时，从第一电极4的前沿产生放电。因此，在第一电极4的前沿，从气体进入管7流入的气体70通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的开口30吹入处理水2。因此，气体70在第一电极4的前沿产生气泡。
因此，根据第三实施方式，作为放电部分的第一电极4的前沿处于和该前沿排列在处理水2中的相同状态，使吹入的气体70和自由基能有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
在第三实施方式中，因为施加了高电压的第一电极4是针形电极，电场集中在第一电极4的前沿，所以能在相对低的电压下产生放电。
第四实施方式
图5所示是本发明第四实施方式的水处理装置的结构示意图。第四实施方式中，和图1和4所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第四实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括第一电极4和第二电极3。第二电极3构成接地电极，与第一电极4平行排列在处理水2中。如图5所示，电极单元通过绝缘部分6连接到处理水槽1。
第四实施方式的第一电极4由金属网结构的电极部件形成，能源5在其上面施加放电所需的高电压。第二电极3由板形部件形成，与第一电极4平行排列，并在第二电极3中形成许多开口30。由于在第一电极4形成气体空隙，该前沿不与处理水2直接接触。
在第四实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第四实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70从第一电极的网和第二电极3上的开口30吹入处理水2中，在第一电极靠近开口30的前沿处形成气体空隙。
这个过程下，从能源5向电极单元施加高电压时，从第一电极4的前沿产生放电。因此，在第一电极4的前沿，由从气体进入管7流入的气体70通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的开口30吹入处理水2。因此，气体70在第一电极4的前沿产生气泡10。
因此，根据第四实施方式，作为放电部分的第一电极4的前沿处于和该前沿排列在处理水2中的相同状态，使自由基进一步有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
在第四实施方式中，因为第一电极4具有金属网结构，可以在宽范围产生放电，能相对提高放电效率。
第五实施方式
图6所示是本发明第五实施方式的水处理装置的结构示意图。第五实施方式中，和图1和5所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第五实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括第一电极4和第二电极3。第二电极3构成接地电极，与第一电极4平行排列在处理水2中。如图6所示，电极单元通过绝缘部分6连接到处理水槽1。
第五实施方式的第一电极4由板形电极部件形成，能源5在其上施加放所需的高电压。第二电极3由板形部件形成，并在第二电极3中形成许多开口30。由于在第一电极4中形成气体空隙，第一电极4不与处理水2直接接触。
在第五实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第五实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70从第二电极3上的开口30吹入处理水2中，在例子第一电极靠近开口30的部位形成气体空隙。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从第一电极4的该部位产生放电。因此，在第一电极4的该部位从气体进入管7流入的气体70通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的开口30吹入处理水2。因此，气体70在第二电极3的开口处产生气泡10。
因此，根据第五实施方式，作为放电部分的第一电极4处于和排列在处理水2中的相同状态，使自由基能有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第六实施方式
图7所示是本发明第六实施方式的水处理装置的结构示意图。第六实施方式中，和图1和6所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第六实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括第一电极4和第二电极3。第二电极3构成接地电极，与第一电极4平行排列在处理水2中。如图7所示，电极单元通过绝缘部分6连接到处理水槽1。
第六实施方式的第一电极4由板形电极部件形成，能源5在其上面施加放电所需的高电压，并在第一电极4上形成许多开口42。第二电极3由板形部件形成，并在第二电极3中形成许多开口30。由于在第一电极4中形成气体空隙，第一电极4不与处理水2直接接触。
在第六实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第六实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70从第一电极4的开口42和第二电极3的开口30吹入处理水2中，在靠近开口30的第一电极4的开口42处形成气体空隙。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从第一电极4开口42产生放电。因此，在第一电极4的开口42，从气体进入管7流入的气体70通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的开口30吹入处理水2。因此，气体70在第二电极3的开口30处产生气泡10。
因此，根据第六实施方式，作为放电部分的第一电极4处于和排列在处理水2中的第一电极4相同的状态，使自由基能有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第七实施方式
图8所示是本发明第七实施方式的水处理装置的结构示意图。第七实施方式中，和图1和7所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第七实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括第一电极4，石英玻璃构成的介电部件11和第二电极3。第二电极3构成接地电极，并与第一电极4平行排列在处理水2中。如图8所示，电极单元通过绝缘部分6连接到处理水槽1。
第七实施方式的电极单元包括第一电极4和介电部件11。从能源5在第一电极4施加发生放电的高电压。介电部件11位于板形第一电极4和板形第二电极3之间，第二电极3由板形部件形成，第二电极3与第一电极4平行排列。在电极单元上形成了穿透第一电极4、介电部件11和第二电极3的通孔90。通孔90就是气流通道，让气体70从位于第一电极4面上的开口42吹到位于第二电极3面上的开口30。由于在通孔90中形成气体空隙，通孔90不与处理水2直接接触。
在第七实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第七实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70从第一电极4的开口42流入通孔90，并由第二电极3上的开口30吹入处理水2中，在通孔90中形成气体空隙。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从通孔90产生放电。因此，在通孔90中，从气体进入管7流入的气体70通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的开口30吹入处理水2。因此，气体70在第二电极3的开口30处产生气泡10。
因此，根据第七实施方式，作为放电部分的通孔90处于和排列在处理水2中的第一电极4相同的状态，使自由基能有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第八实施方式
图9所示是本发明第八实施方式的水处理装置的结构示意图。第八实施方式中，和图1和6所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第八实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括第一电极4和第二电极3。第二电极3构成接地电极，并与第一电极4平行排列在处理水2中。如图9所示，电极单元通过绝缘部分6连接到处理水槽1。
第八实施方式的第一电极4由线形电极部件(线电极)形成，能源5在其上面施加放电所需的高电压。第二电极3由板形部件形成，并在第二电极3中形成许多开口30。
在第八实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第八实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70从第二电极3的开口30吹入处理水2中，在第一电极靠近开口30的部位形成气体空隙。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从第一电极4的该部位产生放电。因此，在第一电极4的该部位，从气体进入管7流入的气体70通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的开口30吹入处理水2。因此，气体70在第二电极3的开口30处产生气泡10。
因此，根据第八实施方式，作为放电部分的第一电极4处于和排列在处理水2中的第一电极4相同的状态，使自由基能有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第九实施方式
图10所示是本发明第九实施方式的水处理装置的结构示意图。第九实施方式中，和图1和4所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第九实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括许多第一电极4和板形第二电极3。第二电极3构成接地电极，并排列在处理水2中。电极单元通过绝缘部分6连接在由例如耐腐蚀金属材料制成的处理水槽1的底部。
第一电极4是针形电极部件，能源5在其上施加放电所需的高电压，上述电极部件的周围覆盖着由例如石英玻璃构成的介电部件11。在第一电极4中，在介电部件11和针形电极部件之间形成气体70流过的气流通道110。
在第九实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第九实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70从第一电极4中的气流通道110吹入处理水2中，在第一电极4的相对于第二电极3的前沿(放电部分40)形成气体空隙，该前沿不与处理水2直接接触。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从是第一电极4前沿的放电部分40产生放电。因此，在第一电极4前沿，从气体进入管7流入的气体70通过放电产生自由基。自由基和气体70都吹入处理水2。因此，气体70在靠近第一电极4的前沿产生气泡10。
因此，根据第九实施方式，作为放电部分40的第一电极4前沿处于和排列在处理水2中的前沿相同的状态，使自由基能有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第十实施方式
图11所示是本发明第十实施方式的水处理装置的结构示意图。第十实施方式中，和图1和10所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第十实施方式的电极单元的结构中，针形电极排列在通孔120中，形成第一电极4。在与第二电极3平行排列的玻璃部件12有通孔120。第一电极4的结构是消除了针形电极部件之间的空隙，处理水2不能进入该空隙。通孔120相应于图10所示的气流通道110，气体70通过它流动。
下面描述第十实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70从玻璃部件12中的通孔120吹入处理水2中，在第一电极4与电极二电极3相对的前沿(放电部分40)形成气体空隙，该前沿不与处理水2直接接触。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从是第一电极4前沿的放电部分40产生放电。因此，在第一电极4的前沿中，从气体进入管7流入的气体70在通孔120中通过放电产生自由基。自由基和气体70都吹入处理水2。因此，气体70在靠近第一电极4前沿处产生气泡10。
因此，根据第十实施方式，作为放电部分的第一电极4的前沿处于和排列在处理水2中的前沿相同的状态，使自由基能有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第十一实施方式
图12所示是本发明第十一实施方式的水处理装置的结构示意图。第十一实施方式中，和图1和10所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第十一实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括许多第一电极4和板形第二电极3。第二电极3构成接地电极，并排列在处理水2中。在第二电极3中在与第一电极4的前沿(放电部分)相对的位置形成许多开口30。
第一电极4由针形电极部件形成，从能源5在其上面施加放电所需的高电压，该电极部件的周围覆盖着例如由石英玻璃构成的介电部件11。第一电极4中，在介电部件11和针形电极部件之间形成气体70流动用的气流通道110。
电极单元通过绝缘部分6连接到例如由不锈钢制成的处理水槽1的底部。在第十一实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第十一实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70通过第一电极4中的气流通道110，从第二电极3的开口30吹入处理水2中，在第一电极4与第二电极3相对的前沿(放电部分40)形成气体空隙，该前沿不与处理水2直接接触。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从是第一电极4前沿的放电部分产生放电。因此，在第一电极4的前沿，从气体进入管7流入的气体70在气流通道110中通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的开口30吹入处理水2。因此，气体70在靠近开口30处产生气泡10。
因此，根据第十一实施方式，作为放电部分的第一电极4前沿处于和排列在处理水2中的前沿相同的状态，使自由基能有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第十二实施方式
图13所示是本发明第十二实施方式的水处理装置的结构示意图。第十二实施方式中，和图1和10所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第十二实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括许多第一电极4和有金属网结构的第二电极3。第二电极3构成接地电极，并排列在处理水2中。第二电极3排列在与第电极4的前沿(放电部分40)相对的位置。
第一电极4由针形电极部件形成，从能源5在其上面施加放电所需的高电压，并且在该电极部件的周围覆盖着例如由石英玻璃构成的介电部件11。在第一电极4中，在介电部件11和针形电极部件之间形成气体70流动用的气流通道110。
电极单元通过绝缘部分6连接到例如由不锈钢制成的处理水槽1的底部。在第十二实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第十二实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70通过第一电极中的气流通道110，从第二电极3的网吹入处理水2中，在第一电极4的前沿(放电部分40)形成气体空隙，该前沿不与处理水2直接接触。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从是第一电极4的前沿的放电部分40产生放电。因此，在第一电极4的前沿，从气体进入管7流入的气体70在气流通道110中通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的网吹入处理水2。因此，气体70在靠近第二电极处产生气泡10。
因此，根据第十二实施方式，作为放电部分40的第一电极4的前沿处于和该前沿排列在处理水2中的相同状态，使自由基进一步有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第十三实施方式
图14所示是本发明第十三实施方式的水处理装置的结构示意图。第十三实施方式中，和图3和10所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第十三实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括许多第一电极4和板形第二电极3。第二电极3构成接地电极，并排列在处理水2中。电极单元通过绝缘部分6连接到例如由不锈钢制成的处理水槽1的底部。
第一电极4包括具有中空圆柱形结构的电极部件，从能源5在其上施加放电所需的高电压，第一电极4具有中空部分形成的气流通道41。在第一电极4中，电极部件的周围覆盖着例如由石英玻璃构成的介电部件11。位于第一电极4的前沿的放电部分40排列在处理水2中。
在第十三实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第十三实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70从第一电极4中的气流通道41吹入处理水2中，在第一电极4与第二电极3相对的前沿(放电部分40)处形成气体空隙，该前沿不与处理水2直接接触。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从是第一电极4的前沿的放电部分40产生放电。因此，在第一电极4的前沿，从气体进入管7流入的气体70在气流通道41中通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的开口30吹入处理水2。因此，气体70在靠近第一电极的前沿处产生气泡10。
因此，根据第十三实施方式，作为放电部分40的第一电极4的前沿处于和该前沿排列在处理水2中的相同状态，使自由基进一步有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第十四实施方式
图15所示是本发明第十四实施方式的水处理装置的结构示意图。第十四实施方式中，和图3和14所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第十四实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括许多第一电极4和板形第二电极3。第二电极3构成接地电极，并排列在处理水2中。在第二电极3中，在与许多第一电极4的前沿(放电部分40)相对的位置形成许多开口30。电极单元通过绝缘部分6连接到例如由不锈钢制成的处理水槽1的底部。
第一电极4包括具有中空圆柱形结构的电极部件，能源5在其上面施加放电所需的高电压，第一电极4中具有中空部分形成的气流通道41。在第一电极4中，电极部件的周围覆盖着例如由石英玻璃构成的介电部件11。位于第一电极4的前沿的放电部分40排列在处理水2中。
在第十四实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第十四实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70通过第一电极4中的气流通道41，并从第二电极3的开口30吹入处理水2中，在第一电极4与第二电极3相对的前沿(放电部分40)处形成气体空隙，该前沿不与处理水2直接接触。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从是第一电极4的前沿的放电部分40产生放电。因此，在第一电极4的前沿，从气体进入管7流入的气体70在气流通道41中通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的开口30吹入处理水2。因此，气体70在靠近开口30处产生气泡10。
因此，根据第十四实施方式，作为放电部分40的第一电极4的前沿处于和该前沿排列在处理水2中的相同状态，使自由基进一步有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第十五实施方式
图16所示是本发明第十五实施方式的水处理装置的结构示意图。第十五实施方式中，和图3和14所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第十五实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括许多第一电极4和板形第二电极3。第二电极3构成接地电极，并排列在处理水2中。第二电极3由具有金属网结构的电极部件形成，第二电极3与第一电极4平行排列。电极单元通过绝缘部分6连接到例如由不锈钢制成的处理水槽1的底部。
第一电极4包括具有中空圆柱形结构的电极部件，能源5在其上面施加放电所需的高电压，第一电极4中具有中空部分形成的气流通道41。在第一电极4中，电极部件的周围覆盖着例如由石英玻璃构成的介电部件11。位于第一电极4的前沿的放电部分40排列在处理水2中。
在第十五实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第十五实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70通过第一电极4中的气流通道41，并从第二电极3的网吹入处理水2中，在第一电极4与第二电极3相对的前沿(放电部分40)处形成气体空隙，该前沿不与处理水2直接接触。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，从是第一电极4的前沿的放电部分40产生放电。因此，在第一电极4的前沿，从气体进入管7流入的气体70在气流通道41中通过放电产生自由基。自由基和气体70都从第二电极3的网吹入处理水2。因此，气体70在靠近网处产生气泡10。
因此，根据第十五实施方式，作为放电部分40的第一电极4的前沿处于和该前沿排列在处理水2中的相同状态，使自由基进一步有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第十六实施方式
图17所示是本发明第十六实施方式的水处理装置的结构示意图。第十六实施方式中，和图1和8所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第十五实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元包括由石英玻璃构成的介电部件11，第一电极4和第二电极3。电极单元的结构是第一电极4和第二电极3相对地排列在介电部件11的棱柱形中空部分(通孔)40中。
如后面述及的，中空部分40形成气流通道。气体70流动通过这些气流通道，并通过该气流通道吹入处理水2中。
在第十六实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第十六实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70在电极单元的中空部分40中流动，吹入处理水2中，从而撞击在处理水2上，在中空部分40上形成气体空隙。
这种状态下，从能源5向电极单元施加高电压时，在中空部分40产生放电。因此，在中空部分40，从气体进入管7流入的气体70通过放电产生自由基。自由基和气体70都吹入处理水2。因此，气体70在中空部分40处产生气泡10。
因此，根据第十六实施方式，为中空部分40的放电部分处于和该放电部分排列在处理水2中的相同状态，使自由基进一步有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第十七实施方式
图18所示是本发明第十七实施方式的水处理装置的结构示意图。第十七实施方式中，和图1和17所示装置相同的部分用相同的数字标示，省略其详细描述。
第十七实施方式的装置中，在处理水槽1的下部有电极单元。电极单元由石英玻璃或类似物构成的介电部件11，第一电极4和第二电极3。该电极单元具有在介电部件11中的棱柱中空部分(通孔)40。如后面述及的，中空部分40形成气流通道。气体70流动通过该气流通道吹入处理水2中。
第一电极4是从能源5在其上施加放电所需的高电压的电极。第二电极3是接地电极。第一电极和第二电极装入到介电部件11中，第一电极4和第二电极3彼此相对排列，通过中空部分40。因此，中空部分40的作用是作为该气体空隙中放电的放电部分。该气体空隙形成于中空部分40，且该中空部分40不与处理水2直接接触。
在第十七实施方式的装置中，有电极单元的处理水槽1的下部具有和气体罐9相同的结构，其中有气体进入管7。
下面描述第十七实施方式的作用效果。
气体70如含水分的空气通过气体进入管7流入处理水槽1的下部。在流入压力的作用下，气体70从电极单元的中空部分40流入，并吹入处理水2中，从而撞击在处理水2上，就在中空部分40中形成气体空隙。
这种状态下，从能源5向第一电极4施加高电压时，在中空部分40产生放电。放电以在中空部分40的气体空隙中大量微放电形式产生。
因此，在中空部分40，从气体进入管7流入的气体70通过放电产生自由基。自由基和气体70都吹入处理水2。因此，气体70在中空部分40中产生气泡10。
因此，根据第十七实施方式，为中空部分40的放电部分处于和放电部分排列在处理水2中的相同状态，使自由基进一步有效溶解在处理水2中。因此，自由基能有效分解溶解在水中的难以分解的有机物。
第十八实施方式
图19至21是说明第十八实施方式的水处理装置的作用效果图。在与图1和2所示的第一实施方式水处理装置相同的结构中，第十八实施方式使用一个控制在两个电极之间由能源5提供的高电压脉冲产生放电的装置。具体而言，该装置(未示出)包括计算机和能源控制设备，控制由该能源5提供的高电压脉冲。
参见图19至21，描述第十八实施方式。在图19和20中，“1.E±n”指10的幂，而“n”是幂上的指数。例如，“1.E-6s”表示10μs。这一记号在下面一些实施方式中具有相同的含义。
已经证实，OH自由基的密度决定着气相中产生的OH自由基的寿命。OH自由基消灭反应式(13)如下所示：
                (13)
消灭反应式(13)的反应速度由下面式子(14)表示，式中采用速度常数k和OH自由基的密度[OH]。
d[OH]/dt＝-k*[OH]*[OH]-k*[OH]*[OH]＝-2*k*[OH]*[OH]     (14)
由式(14)可知，OH自由基密度以和OH自由基浓度平方成比例下降。即，随OH自由基密度增加，OH自由基消灭速度提高，因此OH自由基寿命缩短。图19显示介电势垒放电(dielectric barrier discharge)反应的模拟结果。
如图19所示，OH自由基密度在产生放电后的大约10μs达到峰值，然后该密度迅速下降。假定OH自由基寿命为峰值的十分之一，该寿命约为100μs。在图19中，“e”指电子密度。随放电能量的增加，电子密度增加。
图20显示按照第十八实施方式的电晕放电反应模拟结果。如下面就图21所述，第十八实施方式中具有控制放电的结构，使得具有相应于电晕放电的放电特性。
如图20所示，在放电特性方面，OH自由基密度在产生放电后约10μs达到峰值，然后该密度下降。OH自由基寿命约为10ms。
介电势垒放电和电晕放电的差异在于产生OH自由基的数量。在介电势垒放电中，OH自由基密度在峰值为1015/cm3(参见图19)。而在此实施方式的电晕放电中，OH自由基密度在峰值为1014/cm3(参见图20)。
在第十八实施方式的设备中，假定针电极前沿与处理水的水面之间的距离在0-10mm范围。因此，当OH自由基寿命约为10ms时，放电产生的OH自由基能通过浓度扩散、离子风和气体流动能够充分到达处理水面。结果，在OH自由基密度为1014/cm3情况下，OH自由基能有效进行水处理。
下面再参见图21，描述该实施方式中的电晕放电特性。
电晕放电由局部高电场产生。当局部高电场达到环境气体的介电击穿强度时，形成电晕放电。如图21所示，在电晕放电的电压-电流特性中，电压随电流增加而增加。假设电流的增加是dI，电压的增加是dV，则“dV/dI”比值随电流增加而增加。
然而，当电压超过一定值时，电流值迅速增加(这种情况下，拐点位于大约60A)。即，“dV/dI”比值下降。这是因为放电中的电子密度迅速增加，而放电功率也变高(图21所示的放电功率区B)。
这样情况下，在OH自由基产生量增加的同时，OH自由基的寿命明显缩短(参见图19)。因此，在第十八实施方式中，控制放电，使得进行水处理的放电状态是“dV/dI”比值随电流增加而增加(图21所示的放电功率区B)。即，在第十八实施方式中，通过电晕放电产生的OH自由基其寿命相对较长，进行水处理的效率较高。
第十九实施方式
图22是说明本发明第十九实施方式的水处理装置的作用效果图。在与图1和2所示的第一实施方式水处理装置相同的结构中，第十九实施方式使用一个控制在两个电极之间由能源5提供的高电压脉冲产生放电的装置。具体而言，该装置(未示出)包括计算机和能源控制装置，控制该能源5提供的高电压脉冲。
图22显示，假定处理水2是乙酸情况下，在电极与处理水的水面之间的距离，放电功率(W)和处理效率(η)的特性。施加的电压固定为10kV。
试看电极和处理水表面的距离约为2.5mm的情况(由细线所示的位置)。当每1平方米处理水表面的放电功率下降到低于7kW时，显示，处理效率(η)提高。具体而言，由于估计在用于常规产生自由基的臭氧/紫外线方法中乙酸处理效率(η)约为0.5g/kW，因此可相对提高处理效率(η)。
即，在第十九实施方式中，控制放电，使得每1平方米处理水面的放电功率的上限约为7kW，则可达到高的处理效率。当放电功率相对下降时，OH自由基浓度下降。因此，可以认为OH自由基的寿命相对延长。结果，可以认为OH自由基存在相对较长的时间，且OH自由基影响了对乙酸(为处理水)的处理。
第二十实施方式
图23是说明本发明第二十实施方式的水处理装置的作用效果图。在与图1和2所示的第一实施方式水处理装置相同的结构中，第二十实施方式使用一个控制在两个电极之间由能源5提供的高电压脉冲产生放电的装置。具体而言，该装置(未示出)包括计算机和能源控制装置，控制由该能源5提供的高电压脉冲。
图23显示在图22所示处理效率(处理水是乙酸)不低于0.5g/kWh时，电极和处理水面之间距离与施加电压的关系。在斜线所示的部分的条件，处理效率相对提高。在其余部分，处理效率相对下降。即，电极和处理水面之间距离约为2.5mm情况，当施加电压是约10kV(在图22中所示为约7kW的放电功率)时，显示相对较高的处理效率(η)。
当施加正脉冲电压作为高电压脉冲时，“V＜2.4×d+5，和d＞0”的条件表达式满足由图23的斜线所示的部分，其中，d(mm)是电极和处理水面之间距离，V(kV)是高电压脉冲能源5施加的电压。当高电压脉冲能源5施加负脉冲电压作为高电压脉冲时，“V＜-2.4×d-5，和d＞0”的条件表达式满足由图23的斜线所示部分。
即，在第二十实施方式中，控制高电压脉冲，从而满足状态表达式，能达到高的处理效率。
第二十一实施方式
图24和25是说明本发明第二十一实施方式的水处理装置的作用效果图。在与图1和2所示的第一实施方式水处理装置相同的结构中，第二十一实施方式使用一个控制在两个电极之间由能源5提供的高电压脉冲产生放电的装置。具体而言，该装置(未示出)包括计算机和能源控制装置，控制由该能源5提供的高电压脉冲。
图24显示紫外线(波长为309nm)的时间变化，自放电开始，当OH自由基从激发态(A2∑)回到基态(X2∏)时发射紫外线。图24中，“e”指自然对数。350μs表示OH自由基浓度从峰值下降到1/e时的时间。
波长为309nm的光显示激发态(A2∑)的OH自由基密度。图24显示，OH自由基浓度向负方向增加。由于在OH自由基从激发态转变到基态中产生发射光，可以说处于基态的OH自由基的密度大于处于激发态的密度。
如图24所示，激发态OH自由基的寿命自开始放电起约350μs。当以大于350μs的时间间隔重复产生放电时，OH自由基就在气相中重复产生和消灭。然而，当以小于350μs的时间间隔重复产生放电时，由于在产生的OH自由基全部消灭之前，放电再次产生OH自由基，因此OH自由基密度持续增加。
当OH自由基密度持续增加时，OH自由基之间通过反应而消灭，导致处理效率下降。因此，如图25所示，在第二十一实施方式中，对放电进行控制，将对放电的电压脉冲重复频率设定在不大于3kHz(对应于OH自由基浓度从峰值下降至1/e时的350μs时间的频率)范围时，水处理能高效率进行。
第二十二实施方式
图26是说明本发明第二十二实施方式的水处理装置的作用效果图。在与图1和2所示的第一实施方式水处理装置相同的结构中，第二十二实施方式使用一个控制在两个电极之间由能源5提供的高电压脉冲产生放电的装置。具体而言，该装置(未示出)包括计算机和能源控制装置，控制由该能源5提供的高电压脉冲。
图26显示在电极和处理水(此情况下处理水是乙酸)的水面之间的距离，每一个针电极4的放电功率和多个针电极4的处理效率(η)的特性。
试看电极和处理水表面的距离约为2.5mm的情况(由细线所示的位置)。当每一个针电极的放电量下降到低于100μWs时，确定，处理效率(η)提高。具体而言，由于估计在用于常规产生自由基的臭氧/紫外线方法中乙酸处理效率(η)约为0.5g/kW，因此可相对提高处理效率(η)。
即，在第二十二实施方式中，对放电进行控制，使得每一个针电极的放电功率的上限约为100μW，则可达到高的处理效率。当放电功率相对下降时，OH自由基浓度下降。因此，可以认为OH自由基的寿命相对延长。结果，可以认为OH自由基存在相对较长的时间，且OH自由基影响了对乙酸(为处理水)的处理。
第二十二实施方式还可应用于在对应于第八实施方式的装置中使用线电极时的线放电，参见图9。在此情况下，对放电进行控制，使每一个线电极的放电功率的上限约为100mW，则可达到高的处理效率。
第二十三实施方式
在与图1和2所示的第一实施方式水处理装置相同的结构中，第二十三实施方式使用一个控制在两个电极之间由能源5提供的高电压脉冲产生放电的装置。具体而言，该装置(未示出)包括计算机和能源控制装置，控制由该能源5提供的高电压脉冲。
在第二十三实施方式中，控制高电压脉冲，使得在电极上施加来自能源的高电压而产生放电时，每1平方米处理水面的平均电流不大于30A。
具体而言，当接地电极不大于30A/m2时，可达到放电功率区A。
第二十四实施方式
图27是说明本发明第二十四实施方式的自由基处理装置的关系。
如图27所示，该装置的结构中，电极单元的第一电极部件400通过绝缘法兰6连接到水槽1。水2(下面称作处理水)储存于水槽1中。该处理水是含难以分解的有机物如二氧芑的水。
水槽1有流入处理水2的进口管21和排出处理水2的出口管22。水2从进口管22在水槽1中流动到出口管22的过程中连续处理。但是，水2可以其他方式在水槽1中进行处理。这种情况下，水槽1不必有进口管21和出口管22。水槽1上还有气体进入管23，将含空气或氧的气体70通入。
第一电极部件400的结构是在其主体411上有许多突出部件410，用来产生放电。在第一电极部件400上有气体出口管12，将从气体进入管23通入的气体70一部分排出。
自由基处理装置具有高电压能源5，在排列于水槽1中的第一电极部件400和第二电极部件(接地电极)3之间施加高电压。在施加的高电压的作用下，在第一电极部件400中，从每一突出部件410的前沿产生放电。接地电极3由盘形金属板形成。
气体70从气体供应装置24供给，如图28所示。气体供应装置24是个空气压缩机或提供空气的钢瓶。或者，气体供应装置24是个提供空气的氧气钢瓶，或产生氧气的产氧装置(PSA)。
较好的是气体70由气体供应装置24通过一个水槽25引入气体进入管23。水槽25中储存的水用来使空气或氧含有水分。可以证实，含水分子的气体70是容易通过下述放电来产生OH自由基的气体。
如图29所示，自由基处理装置有一个传送气体至气体进入管23的泵26，该气体从气体排出管12排出。因此，气体70得以有效使用。
电极结构
图30，31A和31B所示为第二十四实施方式的第一电极400的结构。
第一电极400具有许多突出部件410，通过切割一块金属板500形成。每一突出部件410的形状为棱锥形，使产生放电的前沿成为锐角。每一突出部件410的形状还可以是圆锥形或针形。
图31A和31B所示是第一电极400的具体结构。图31A是侧视图，图31B是平面图。如图31A所示，第一电极400的结构为，是其中金属主体411连接到一金属板500上，在该金属板其上有通过切割形成的许多突出部件410。具体而言，如图31B所示，第一电极400的结构是将形成有许多突出部件410的盘形金属板500通过螺钉固定在盘形主体411的平面上。
较好的是突出部件410由耐腐蚀金属制成。当在靠近水处理2的水面传送放电时，来自处理水2的蒸气易造成突出部件410的腐蚀。因此，当突出部件410由耐腐蚀金属制成时，能抑制腐蚀，延长寿命。结果，运行成本下降。耐腐蚀金属的具体例子有不锈钢。
作用和效果
下面参见图27描述第二十四实施方式的自由基处理装置的作用和效果。
处理水2从进入管21流入水槽1中。然后，气体70如空气从气体进入管23通入。供给气体70，要使第一电极400的每个突出部件410的周围都有气体70。
在上述情况下，能源5在第一电极400的主体411和排列在水槽1中的接地电极3之间施加高电压，从每个突出部件410的前沿产生放电。
在气体70的气氛中，在每个突出部件410的前沿和处理水2的水面之间产生放电。放电模式可依据由高电压能源5施加电压的值变化。当施加电压保持在相对较低水平时，放电是电晕放电，在靠近每个突出部件410前沿处产生。当施加电压保持在相对较高水平时，放电是闪流放电，在从每个突出部件410前沿和处理水2的水面之间产生。
如上所述，电晕放电所需电能较低，通过施加较低电压产生电晕放电。这种情况下，可以证实，OH自由基密度较低，延长了OH自由基的寿命。因此，在自由基处理装置中，通过从高电压能源5施加低的电压，在第一电极400的每个突出部件410上就产生电晕放电。通过电晕放电产生OH自由基和臭氧(O3)，来分解处理水2包含的有机物。下面描述通过放电来分解有机物的反应过程。
从第一电极400的每个突出部件410产生的电晕放电与水分子(H2O)反应，所述水分子产生于在气体70中处理水2的饱和蒸气和氧气(O2)。具体而言，在电晕放电中，通过电子e和气体分子的碰撞，产生OH自由基(·OH)，基态氧原子O(3P)和激发态氧原子O(1D)。该反应过程可由下面化学式(21)至(31)表示。
                   (21)
              (22)
此时，O(1D)与水分子反应，产生OH自由基，如下面化学式(23)所示。
                 (23)
OH自由基通过其再结合形成过氧化氢，如下面化学式(24)所示。
                   (24)
过氧化氢溶解于水时，它解离形成HO2 -和氢离子H+，如下面化学式(25)所示。
                  (25)
此时，产生的HO2 -与O3反应形成O3 -和HO2自由基，如下面化学式(26)所示。
                         (26)
此时，产生的HO2·解离形成O2 -和H+，如下面化学式(27)所示。
                    (27)
此时，产生的O2 -与臭氧反应，形成O3 -，如下面化学式(28)所示。
                      (28)
O3 -与H+反应形成HO3，如下面化学式(29)所示。
                      (29)
HO3解离形成OH自由基，如下面化学式(30)所示。
                       (30)
因此，从过氧化氢H2O2解离的HO2 -与臭氧反应产生HO2自由基，而OH自由基在水中形成，与处理水2包含的有机物R反应。此时，如下面化学式(31)所示，OH自由基将有机物R分解为水，二氧化碳气体和过氧化氢。
            (31)
即，通过电晕放电与气体70反应，就分解和处理了溶解在处理水2中的难以分解的有机物(R)。
如上所述，根据第二十四实施方式的自由基处理装置，由高电压能源5施加较低的电压，第一电极400的每个突出部件410上就产生电晕放电。通过电晕放电产生OH自由基和臭氧(O3)，来分解处理水2所包含的有机物。在电晕放电情况下，施加的电压较低，放电所需电能较低，OH自由基密度较低，延长了OH自由基的寿命，因此，能实现高处理效率。
第二十四实施方式的第一电极400中，每个棱锥形突出部件410通过切割一块金属板500形成，使产生放电的每个突出部件的前沿成为锐角。因此，由于产生电晕放电的放电电极能以相对较低成本制造，容易提供实用的自由基处理装置。
第二十五实施方式
图32所示是本发明第二十五实施方式的第一电极400的结构图。由于该自由基处理装置的结构类似于图27至29所示的结构，因此省略描述。
第二十五实施方式的第一电极400具有许多突出部件410，通过压制金属板700形成。每个突出部件410的形状为棱锥形，使产生放电的前沿呈锐角。在每个突出部件410中，在连接到主体411那面的表面上压制冲孔形成许多下凹部分710。
在第二十五实施方式的第一电极400结构中，象第二十四实施方式一样，由于产生电晕放电的放电电极能以相对较低成本制造，容易提供实用的自由基处理装置。
第二十六实施方式
图33所示是本发明第二十六实施方式的第一电极400的结构图。由于该自由基处理装置的结构类似于图27至29所示的结构，因此省略描述。
第二十六实施方式的第一电极400具有许多两层结构的突出部件410。每个突出部件410包括金属突出部分800和周围覆盖着的介电体810。每个突出部件410形成为圆锥体或棱锥形，使产生放电的前沿呈锐角。
在第二十六实施方式的第一电极400结构中，通过介电体810的稳定作用，从每个突出部件410向处理水2的水面能产生稳定而均匀的电晕放电。象第一实施方式一样，由于产生电晕放电的放电电极能以相对较低成本制造，容易提供实用的自由基处理装置。
第二十七实施方式
图34和35所示是本发明第二十七实施方式的自由基处理装置的结构示意图。图35是平面图。在第二十七实施方式中，与图27所示装置相同的结构用相同的数字标出，省略其详细描述。
如图34和35所示，第二十七实施方式的自由基处理装置有一接地电极80。该接地电极80的结构，是其中形成至少一个通孔81，接地电极80排列在处理水2中。可由例如不锈钢板形成接地电极80，并且在该不锈钢板80上形成至少一个通孔81。
根据第二十七实施方式的接地电极80，由于处理水2通过接地电极80的孔81上下循环，容易对处理水2进行搅拌。因此，当通过电晕放电对处理水2进行有机物分解处理时，提高了分解处理的效率，减少了处理时间。
在第二十七实施方式的自由基处理装置中，象第二十四实施方式一样，由于产生电晕放电的放电电极能以相对较低成本制造，容易提供实用的自由基处理装置。
第二十八实施方式
图36(平面图)所示是本发明第二十八实施方式的自由基处理装置的接地电极90的结构图。由于该自由基处理装置的结构类似于图27或图34所示装置的结构，因此省略描述。
第二十八实施方式的接地电极90包括一圆形框架91，和在该框架中的金属网92，所示框架例如可用不锈钢制成。
根据第二十八实施方式的接地电极90，由于处理水2通过金属网92的间隙上下循环，容易对处理水2进行搅拌。因此，当通过电晕放电对处理水2进行有机物分解处理时，能提高分解处理的效率，达到减少处理时间。
第二十九实施方式
图37(平面图)所示是本发明第二十九实施方式的自由基处理装置的接地电极90的结构图。由于该自由基处理装置的结构类似于图27或图34所示装置的结构，因此省略描述。
第二十九实施方式的接地电极90包括一圆形框架91和许多金属丝93，所示框架例如可用不锈钢制成。金属丝93在纵向和横向排列。还可以使用金属棒代替金属丝93。
根据第二十九实施方式的接地电极90，由于处理水2通过金属丝93的间隙上下循环，容易对处理水2进行搅拌。因此，当通过电晕放电对处理水2进行有机物分解处理时，能提高分解处理的效率，达到减少处理时间。
改进
图38A和38B所示是对第二十四实施方式的改进，图38A和38B给出第一电极400上的突出部件410的结构。
图38A所示的突出部件410具有中空圆柱形结构，气体70流动通过中空部分。图38B所示突出部件410具有中空圆柱形结构，且突出部件410的表面覆盖着介电体420。
应用例
在第二十四实施方式描述的自由基处理装置中，第一电极400产生放电，对含有机物的处理水2进行处理。然而，第一电极400不仅可应用于处理水2所使用的自由基处理装置，也可应用于对其他处理对象的自由基处理装置。
具体而言，可列举的例子有，对由玻璃等构成的固体作为处理对象，进行表面处理的自由基处理装置。在自由基处理装置中，接地电极3排列在例如放置着固体物体的机器中，在接地电极3和第一电极400之间施加放电所需的高电压。
第三十实施方式
图39所示是本发明第三十实施方式的自由基处理装置的示意图。
图39中，含难以分解的有机物的处理水2、废水、废物处理点的浸提水、二氧芑、工业废水、包含民用排出物的废水储存于反应容器300中。施加高电压的电极4装在气相空间中，不与处理水2接触。可根据反应容器300的尺寸和形状排列多个电极4。
由能源5向电极4施加高电压。当在电极4上施加高电压时，电极4产生放电150。
电极4的一部分制成针形或棒形，可以使电场集中在针形或棒形部分。因此，可以低电压产生放电，即，采用较低能量能够产生自由基。
为了能通过放电产生的自由基来分解溶解在处理水中的难分解的有机物，必须使放电产生的自由基溶解在水中。但是，由于自由基是活性很高的物质，自由基会在很短时间与其他颗粒反应。因此，在产生自由基后，必须使其立刻溶解于水。
按下面化学式由放电产生OH自由基。当在含水蒸汽和氧气的气氛中发生放电150时，在放电范围150中，电子e和气体分子碰撞，产生基态氧原子O(3P)和激发态氧原子O(1D)。
             (41)
O(1D)与水分子反应，产生OH自由基。
               (42)
O(3P)通过O(3P)、O2和中性分子M的三体碰撞产生臭氧(O3)。
              (43)
水分子与电子直接碰撞，还产生氢原子和OH自由基。
                    (44)
这样，产生的OH自由基具有依据温度和压力不同的迁移速率，OH·溶解在处理水中。但是，OH自由基具有高的氧化电势，OH自由基能在短时间内与其他颗粒反应。即，为了将OH自由基用于水处理，在OH自由基与其他颗粒反应之前，必须使OH自由基溶解于处理水中。
假定从产生OH自由基到它与其他颗粒发生反应的时间为其寿命，OH自由基寿命对温度的依赖性示于图41。放电产生的OH自由基浓度最大值与温度无关。随温度上升，高浓度状态变得时间上更长。即，OH自由基寿命与温度上升成比例地延长。
图40所示为OH自由基浓度与压力的关系。随压力增加，OH自由基最大产生量提高。然而，OH自由基寿命随压力下降而延长。就产生放电而言，随压力下降，采用低能量就可引发放电。因此，随温度上升或随压力下降，OH自由基寿命增加，可以预期更高的OH自由基产生效率。。
如化学式(42)和(44)所示，在蒸气相中引发放电时，产生OH自由基。在用蒸气锅炉产生蒸气的情况，尽管限于条件，温度限于大约1000℃和数百℃。
若要产生更高温度，通过产生电弧放电可将温度上升到最高1000℃，通过调整注入电弧放电的电能，来控制温度。然而，由于认为处理水发生沸腾，温度的上升限于一定值。即，工业上进行自由基处理时，自由基处理的温度在室温至1000℃和数百℃范围。
图41所示为一定条件下的OH自由基寿命。由图41可知，在处理气氛温度上升到2000℃的情况，即使在引发放电后过去了10ms，几乎所有OH自由基仍然保留。
如上所述，在高湿度气氛中引发放电时产生自由基。在湿度为100％的情况，在该气氛压力下占据空间的水分子比例约为1％。
图40所述是在湿度成为100％的气体中产生放电时的OH自由基寿命与压力的关系。由图40可知，当压力下降到0.01大气压时，即使在引发放电后过去了10ms，几乎所有OH自由基仍保留。
从处于气氛压力，湿度为100％的气体中除去水分子外的所有分子时，在0.01大气压压力下，该气体仅含水分子。因此，考虑到工业应用，要求压力范围的下限最高约为0.01大气压。
因此，可以理解，随温度上升或随压力下降OH自由基寿命延长。为了能用OH自由基进行水处理，必须在OH自由基存在期间将其溶解于处理水中。放电产生的OH自由基通过扩散到达处理水的表面。OH自由基通过扩散迁移的距离δ采用下面等式表示，其中使用扩散常数D，迁移时间t，温度T和压力P。
δ＝(2Dt)1/2                          (45)
D＝5.4×10-4×T3/2/P                 (46)
即，
t＝P×d2(T3/2×1.08×10-3)          (47)
由图40和41可知，OH自由基的消失时间随压力下降或随温度上升而延长。考虑图40和41获得的消失时间，由公式(47)获得下面表达式。
P×d2＜(T5/4×10-6)                    (48)
在表达式(48)中，温度T是室温，压力P为50乇(0.065大气压)时，电极之间距离d不得大于1.3cm。温度T可以是1500℃，压力P是大气压力时，电极间距d不得大于1mm。较好的，T设定为1500℃，压力P设定为50乇时，电极间距d设定为不大于3.78cm。因此，OH自由基能对处理水进行处理。
在由表达式(48)表示处理水表面与电极间距离d的自由基处理装置中，放电产生的OH自由基溶解于处理水中，且OH自由基与难分解的有机物反应，解离成水H2O，二氧化碳CO2和过氧化氢H2O2。
        (49)
与常规臭氧处理不同，自由基处理能将难分解的有机物分解为无机物。可以使用交流能源、直流能源和脉冲能源中的任一种作为高电压能源5。使用交流能源作为能源5时，电能可有效注入通过水层产生放电，提高难分解有机物的分解效率。采用直流电能源作为能源5时，能在气相中有效引发放电，提高分解难分解有机物的效率。
当采用脉冲能源作为能源5时，是在短时间放电中注入高能量，因此提高自由基产生效率。由于每一脉冲的放电时间很短，在放电中注入的能量不会用于由放电空间的焦耳热引起的温度上升，而基本上用于产生自由基。因此，提高了难分解有机物的分解效率。
第一改进
图42所示是第三十实施方式的第一改进。在此第一改进中，处理水2也储存在反应容器300中。施加以高电压的电极4装在气相空间中，为不与处理水2接触。与图39所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。
将气流装置160产生的气体通过气体通道180由气体吹入装置170吹入。气体吹入装置170排列为，将从电极4产生的自由基引向处理水2，气体吹入装置170例如由一喷嘴形成。气流装置160产生的气体是一种含氧气体。例如，从气流装置160产生的气体是水蒸汽。
如上所述，OH自由基的寿命很短，通过扩散的迁移距离也很短。为解决这一问题，从气体吹入装置160吹入的气体强制移动放电产生的O自由基和OH自由基到达处理水表面。此时，在气体流速V，考虑到由图40和41获得的OH自由基消灭时间，d/V确定为不大于1ms。因此，除了扩散迁移外，还通过气流使自由基迁移，使得能在O自由基和OH自由基寿命内使这些自由基传送到达处理水。结果，提高分解处理效率。
图42中，可以根据反应容器的大小和形状，排列许多电极4。从高电压能源5在电极4上施加高电压。在电极4上施加高电压时，电极4产生放电150。
第二改进
图43所示是第三十实施方式的第二改进的流程图。与图39所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。
电极4为中空形状，电极4和气流装置160彼此通过气体通道180连接。从气流装置160产生的含氧气体在电极4内通过气体通道180流动。气体在电极内部流动，使放电150产生的O自由基和OH自由基强制移动到处理水表面。在气体为水蒸汽情况，当气体在电极4内部流动时，OH自由基产生量明显增加，可以对难分解有机物进行分解处理。
因此，根据对第三十实施方式的这一改进，电极4具有中空结构，当气体在电极4内部流动时，放电能量基本上都注入气体中。使容易产生OH自由基的气体流入电极4内部，提高OH自由基产生效率，从而提高难分解有机物的分解效率。
第三改进
图44所示是第三十实施方式的第三改进。与图39所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。
如图44所示，第三改进的特征是电极4的结构为双管结构。电极4的内管420与气体通道(未示出)彼此连接，从气体流动装置产生的气体在电极4的内管420内流动。
为了获得与电极外部的隔热效果，在内管420外围有一外管421，使温度恒定。结果，延长了自由基的寿命，内进行有效的水处理。
第四改进
图45所示是第三十实施方式的第四改进。与图39所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。
如图45所示，第四改进的特征是电极4是个线形电极，装在处理水2的对面。通过形成线形电极，电场强度沿电极集中，能在低电压产生放电。还提高了自由基产生效率，可根据反应容器的形状，改变电极的长度或形状。因此，第三改进对水处理有效。
通过提供装在处理水对面的线形电极4，能在宽电压范围产生放电，提高有机物的分解效率。
第五改进
图46所示是第三十实施方式的第五改进。与图39所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。
如图46所示，第五改进的特征是电极4由板形电极形成，并与处理水2平行放置。由于是板形电极，能在对应于处理水2表面的大区域上产生放电，提高了O自由基和OH自由基的产生效率，达到高的水处理效率。
第六改进
第六改进的特征是电极4的周围覆盖着介电体。
图47是第三十实施方式的第六改进。
与图39所示相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。
图47显示，中空电极4上覆盖着介电体900。
当电极4覆盖着介电体时，不仅防止了通过放电溶解电极材料，引起处理水的二次污染，而且在施加交流电时产生许多微放电，在放电空间中获得稳定和均匀的微放电。结果，提高了O自由基和OH自由基的产生效率，达到高的有机物分解效率。
第七改进
图48所示是第三十实施方式的第七改进的示意图。与图39所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。第七改进的特征是提供了一个增湿器，用来提高反应容器300中的湿度。
图48中，处理水2也储存在反应容器300。施加高电压的电极4装在气相空间中，不与处理水2接触。提供了增湿器1000，能提高反应容器300中的湿度。增湿器1000使反应容器300内部增湿，使反应容器300中不发生冷凝，冷凝将导致放电期间湿度提高。因此，提高了O自由基和OH自由基的产生效率，达到高的有机物分解效率。
在图48中，提供的增湿器1000是与反应容器300分开的。然而，增湿器1000的结构不限于图48所示的。
图49所示为增湿器的另一个例子。如图49所示，反应容器300用一块隔板1100分隔，提供气体通道180a，将气体输送到处理水2中。还提供一个气体通道180b，使气体通向电极4。气体通过处理水2后含有一定水分。
根据上述结构的增湿器，由于反应容器300还用作增湿器，可缩小自由基处理装置。
第八改进
图50所示是第三十实施方式的第八改进的示意图。与图39，42和48所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。第八改进的特征是提供一个加热器，提高反应容器300中的温度。
图50中，处理水2储存于反应容器300。施加高电压的电极4装在气相空间中，为不与处理水2接触。提供加热器1000，是为了提高反应容器300中的温度。导致放电期间温度上升。因此，提高了O自由基和OH自由基的产生效率，达到有机物高的分解效率。
第九改进
图51所示是第三十实施方式的第九改进的流程图。与图39所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。
图51中，处理水2储存于反应容器300。施加高电压的电极4装在气相空间中，不与处理水2接触。在反应容器300中有一个电弧放电电极1200，还提供电弧放电能源1300，用以产生电弧放电。
在反应容器300中发生电弧放电时，通过电弧放电产生热量的作用使温度上升，提高从放电区150产生的O自由基和OH自由基的扩散速率。在含氧气氛中电弧放电还产生氧原子。因此，提高了O自由基和OH自由基的产生效率，提高难分解有机物的分解效率。
第十改进
图52所示是第三十实施方式的第十改进的流程图。与图39和42所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。
图52中，处理水2储存于反应容器300。施加高电压的电极4装在气相空间中，不与处理水2接触。提供了一个减压装置1400，用以降低反应容器300中的压力，提高从放电区150产生的O自由基和OH自由基的扩散速率。因此，由于产生的自由基在处理水中的溶解量增加，提高了难分解有机物的分解效率。
第十一改进
图53所示是第三十实施方式的第十一改进的流程图。与图39所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。第十一改进的特征是电极4的一部分位于处理水2中。
图53中，处理水2储存于反应容器300。施加以高电压的电极4排列在处理水2中，通过气体通道180供给的气体从电极4的前沿吹入。
电极4的一部分位于处理水2中，通过从电极4吹入水，在水中产生气泡150。控制产生的气泡直径，使d/V不大于1ms。在此d(m)是处理水的与电极4间的距离，V(m/s)是气体流速。气体可从气体吹入装置外面吹入到电极4的前沿。因此，能处理难分解的有机物。
第十二改进
图54所示是第三十实施方式的第十二改进的流程图。与图39和42所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。第十二改进的特征是提供一个气体吹入装置1600。气体吹入装置吹入气体，将气体从气流装置160通过气体通道180供给线形电极900。
通过提供气体吹入装置1600，可在宽区域产生放电，可以方便地改变电极的形状，使电极形状适合反应容器的形状。通过由气体吹入装置1600吹入的气体，放电产生的O自由基和OH自由基溶解于处理水中，从而能够处理难分解的有机物。
第十三改进
图55所示是第三十实施方式的第十三改进的流程图。与图39和42所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。第十三改进的特征是提供一个吹入装置170。吹入装置170吹入气体，将气体从气流装置160通过气体通道180供给板形电极4。
通过提供吹入装置170，可在宽区域产生放电，可以方便地改变电极的形状，使电极形状适合反应容器的形状。通过由吹入装置170吹入的气体，放电产生的O自由基和OH自由基溶解于处理水中，从而能够处理难分解的有机物。
第十四改进
图56所示是第三十实施方式的第十四改进的流程图。与图39、42和48所示装置相同的结构由相同标号标出，省略其详细描述。第十四改进的特征是除了气体吹入装置160外，还提供一个增湿器1000，该气体吹入装置将气体供给进入气体通道180。增湿器1000传递蒸气，以提高反应容器300内的湿度。
将蒸气传递到反应容器300内，以提高该反应器内的湿度。此时，蒸气和含氧气体都从气体流动装置160传递，提高OH自由基和O自由基的产生效率，从而提高难分解有机物的分解效率。
第十五改进
图57所示是第三十实施方式的第十五改进的流程图。第十五改进的特征包括组合气体流动装置160和增湿器1000的方法。与图48和53所示装置相同的结构由相同标号标出。
如图57所示，气体流动装置160中产生的含氧气体通过气体通道180排出到储存于增湿器1000内的液体1800中。经增湿的气体通过液体1800，通过电极4，通过气体通道180，然后进入处理水2中。
因此，达到与第十四改进相同的效果。
第十六改进
图58所示是第三十实施方式的第十六改进的截面图。与图42所示装置相同的结构由相同标号标出。
如图58所示，电极4为中空结构，具有图43所示结构，在电极4的中空部分提供的几个中空的电极4a至4h。为说明目的，图43的许多中空电极4a示于第十六改进中。存在于许多其他改进中的电极的情况也可包括第十六改进中。
本领域技术人员能够容易理解其他的优点和修改。因此，更宽范围的本发明不限于在此所示和描述的具体细节和代表性实施方式。因此，在不偏离由权利要求书和其等价内容限定的本发明精神或范围内，可以进行各种修改。

Claims (35)

1.一种自由基处理装置，包括：
引入气体的气体单元(9)，用来产生自由基；
能源(5)，产生高电压来发生放电；
发生放电的电极单元，通过由能源(5)施加的高电压，在电极(4)的端部(40)发生放电，所述电极(4)被环境气氛包围。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括储存处理水的水槽，其中的电极具有将气体吹到水面上的气流通道，在气体吹过的电极端部发生放电。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括储存气体的气体罐，气体单元从气体罐引出气体。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括储存气体的气体罐，气体单元从气体罐引出气体，气体进入气流通道中。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述能源是产生高电压脉冲的脉冲能源。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体是含有水分子和氧分子的气体。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极单元的结构是至少一个以上的中空圆柱形电极，中空部分形成气流通道，在圆柱形电极的端部发生放电。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极的结构是其周围覆盖着介电部件。
9.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电极的结构是其包括气流通道的主体的周边和前沿被介电部件覆盖。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极单元包括两个面对的电极，一个是针形高电压电极，另一个是板形带孔的接地电极，
在能源在第一电极部件和第二电极部件之间施加的高电压作用下，从第一电极前沿放电，
电极单元的结构是从开口至处理对象流动的气体和放电产生的自由基都供给处理水中的难分解有机物。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极单元包括具有金属网结构的第一电极部件和具有开口的板形第二电极部件，
电极单元的结构使得在能源在第一电极部件和第二电极部件之间施加的高电压作用下，从第一电极放电。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极单元包括板形第一电极和具有开口的板形第二电极作为电极部件，
电极单元的结构使得在能源在第一电极部件和第二电极部件之间施加的高电压作用下，从第一电极放电。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极单元包括具有第一开口的板形第一电极部件和具有第二开口的第二电极部件，第二电极与第一电极平行排列，
电极单元的结构使得从第一开口和第二开口至处理对象流动的气体和放电产生的自由基都供给处理对象。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，电极单元具有位于第一电极和第二电极部件之间的介电部件。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，电极单元的第一电极具有金属丝结构。
16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，电极单元具体有其前沿为针形的第一电极以及板形第二电极，第二电极与所述前沿相对，还有介电部件，所述介电部件形成中空部分，同时和第一电极部件共轴，
在能源在第一电极部件和第二电极部件之间施加的高电压条件下，电极单元从第一电极部件的前沿放电，
电极单元的结构使得从中空部分向处理对象流动的气体和放电产生的自由基都供给处理对象。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第二电极部件具有一个开口。
18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第二电极部件具有金属网结构。
19.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极单元具有第一电极部件和第二电极部件作为电极部件，由能源向其施加高电压，
电极单元的结构为，形成了包括第一电极部件和第二电极部件的中空部分，在中空部分产生放电，气体通过中空部分供给处理对象。
20.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在电极单元的端部发生电晕放电。
21.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用来控制由能源供给电极单元的高电压脉冲的控制装置，该控制装置对放电的电压-功率特性进行控制，使该过程在这样的放电功率范围进行，电压随电流增加而增加，电压增量dV和电流增量dI的比值(dV/dI)随电流值增加而增加。
22.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极单元具有至少一个突出部件，在施加高电压时在所述突出部件的尖端发生放电。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，突出部件的前沿为圆锥或棱锥形，位于处理对象的对面。
24.如权利要求22所述的装置，其特征在于，突出部件的前沿为针形，位于处理对象的对面。
25.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述装置还包括连接在能源接地端的接地电极，
所述电极部件的结构，能在接地电极和电极部件之间施加高电压，用以从突出部件发生放电。
26.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述电极部件的结构是由一主体形成突出部件。
27.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述电极部件的结构是由一金属板形成突出部件。
28.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述电极部件的结构是通过切割一金属板形成突出部件。
29.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述电极部件的结构是其中的金属突出部分和突出部件的突出部分的周边被介电材料覆盖。
30.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述接地电极是一块金属板。
31.如权利要求25所述的装置，其特征在于，接地电极的结构为，在金属板平面上形成至少一个孔。
32.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述接地电极的结构是在金属框架中有有金属网面。
33.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述接地电极的结构是在金属框架中有至少一根金属丝或金属棒。
34.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述处理对象储存在水槽中，在水槽中有电极部件，
所述接地电极的结构是装在水槽中。
35.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理对象是个固体，
所述电极装置的结构使得能从电极部件产生放电，用以对所述固体进行表面处理。
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