CN201919190U - 一种水中放电电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种水中放电电极，其由正极和负极组成，正极为尖式正极，正极的后部为螺纹杆部分，通过接电螺母与高压电源连接，正极的中部为圆柱形的与绝缘座配合的部分，正极的前部为放电杆，放电杆的主体部分设计成锥形，放电尖端为半球状，放电尖端与锥形之间的中间有圆柱连接部分；负极为与正极相同的结构，在反应器中，负极与正极的前端相对安装；或者，负极为板式负极，其由极杆和T型极板两个部分组成，极杆通过销子连接在T型极板前端，在反应器中，负极的极杆与正极的放电尖端相对。本实用新型解决了电液压脉冲装置在高电压条件下电极易打断的技术难题，为增加电极长度、扩大反应器容积奠定了基础，其可以将反应器容积提高到125L，反应器废水处理量提高到115L，提高了反应器的废水处理量。

Description

一种水中放电电极

技术领域

本实用新型属于环境科学与工程技术领域，具体涉及一种水中放电电极。

背景技术

在电液压放电过程中，放电电极影响电能利用率的重要因素之一。放电电极是一种能量转换器，电能通过电极转换成热能、光能、化学能和机械能。因此，需从放电稳定，便于操作、使用寿命较长多方面考虑电极材料和电极形式的选择。

现有用于电液压脉冲放电处理水污染物的水中放电电极，无论是“尖－尖”式、“尖－板”式，还是“多尖－板”式，其中的“尖”极多为柱状电极。这种电极由于直径前后均匀一致，在加工时非常方便。但是，这种电极多用于反应器较小，电极长度较短或放电电压较低的条件下，其处理水的规模较小。为了增加电液压脉冲放电处理水的规模，需要扩大反应器容积、增长电极长度，此时由于电极长度较长，放电所产生的弯矩较大，如果仍然使用柱状电极，极易出现电极断裂的现象，导致损坏反应器，影响处理效果等不良后果。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种水中放电电极，解决电液压脉冲装置在高电压条件下电极易打断的技术难题，以增加电极长度、扩大反应器容积。

本实用新型提出的水中放电电极有尖-尖式、尖-板式、通气电极几种形式：

尖-尖式电极由尖式正极和尖式负极组成，其正极的后部为螺纹杆部分，通过接电螺母与高压电源连接，中部为圆柱形的与电极座和绝缘座固定的配合部分，正极的前部为放电杆，放电杆的主体部分设计成锥形，放电尖端为半球状，放电尖端与锥形之间的中间有圆柱连接部分。负极与正极结构相似，但安装方向相反，即在反应器中，负极与正极的前端相对安装。

尖-板式电极由尖式正极和板式负极组成，其正极的后部为螺纹杆部分，通过与螺母配合与高压电源连接，中部为圆柱形的与电极座和绝缘座固定的配合部分，正极的前部为放电杆，放电杆的主体部分设计成锥形，放电尖端为半球状，放电尖端与锥形之间的中间有圆柱连接部分。板式负极有极杆和T型极板两个部分，极杆通过销子连接在T型极板前端，与正极的放电尖端相对安装。

通气电极是由尖式正极和尖式负极组成，其正极的后部为螺纹杆部分，通过与螺母配合与高压电源连接，中部为圆柱形的与绝缘座配合的部分，正极的前部为放电杆，放电杆的主体部分设计成锥形，放电尖端为半球状，放电尖端与锥形之间的中间有圆柱连接部分，进一步在正极的轴线上还钻有通气孔，将输送气体的管道与电极尾部相连。负极与正极结构相似，但未钻通气孔，安装方向相反。

本实用新型选用了不锈钢作为电极材料。因为，液电效应产生冲击波和局部高温，电极端头放电区的部分材料将熔化并溶入水中，且使电极材料受到腐蚀。影响电极熔化的因素有电极的热物理特性和力学特性（熔化温度、比热容量、强度等），而材料的腐蚀特性取决于晶格节点上原子间的能量关系，不同材料抗腐蚀特性按如下顺序减小：W–Mo–Ni–Fe–Co–Cu–Ag–Al–Zn–Pb–Cd–Sn–Bi，材料的密度、硬度、可塑性和熔化温度越高，电极的腐蚀就越小。电极材料的选择，一般要考虑导电能力强弱、电渗性大小、承压能力高低和经济等多种性能和因素。综合各因素，选择Fe（不锈钢）作电极材料。相对而言，不锈钢抗酸碱性较强，致使其在大电流（或高电压）作用下的溶解较为缓慢，这对于使有机物的降解而实现废水的净化是有利的；而金属铁的电渗性较强，电极损耗较大，致使在活化自来水中出现悬浮的红棕色微小颗粒。因此，根据废水的水质特点来，从成本低廉和易于加工两个方面考虑，本实用新型选用了不锈钢作为电极材料。

本实用新型提出的电液压脉冲放电电极解决了电液压脉冲装置在高电压条件下电极易打断的技术难题，为增加电极长度、扩大反应器容积奠定了基础。该设计可以将反应器容积提高到125L，反应器废水处理量提高到115L，突破了国内外同类研究反应器的废水处理量，推进了该技术的实用化进程。

附图说明

图1是尖-尖电极的布置结构示意图。其中图1（a）是安装在10L反应器上的电极，图1（b）安装在20L反应器上的电极。

图2是尖-板式的布置结构示意图。其中图2（a）安装在20L反应器上的电极，图2（b）安装在125L反应器上的电极。

图3是通气电极的布置结构示意图。

图4是20L反应器的电极与电极座和反应器的配合关系图。

图5（a）~图5（b）是尖-尖式、尖-板式两种电极形式对TNT降解率的影响曲线图。

图6 是TNT浓度与放电次数的关系图。

图7 是TNT去除率与放电次数的关系图。

具体实施方式

参见图1（a）和图1（b），尖-尖电极的正极和负极分别均为整体结构。正极1后端为螺纹部分110，通过接电螺母与高压电源连接。中部为圆柱形的与绝缘座的配合部分130，用于与绝缘座固定，前端为放电杆120，其主体部分设计成锥形121，放电尖端122保留半球状，中间有较短的圆柱部分123连接。负极2与正极1结构相同，但安装时方向相反，即两者的放电尖端122相对，负极2与接地网连接。

在使用时，由于反应器为圆柱形，需要通过电极座将电极连接在反应器上，其中正极还需要先与绝缘座连接后再安装在电极座上。

参见图2（a）和图2（b），尖-板电极的正极结构与尖-尖电极的正极相似，当用于安装在125L反应器中时，所需电极较长，因此其配合部分130采用一段较粗的圆柱，放电杆120的主体由两段锥形121构成，放电尖端122则保留半球状，中间有较短的圆柱部分123连接。负极2为板电极，与接地网连接.其中安装在20L反应器上的板电极有极杆21和T型极板22两个零件，通过销子23连接，可拆分, 参见图2（a）；安装在125L反应器中的负极2为整体结构, 参见图2（b）。

参见图3，通气电极正极1和负极2也为整体结构，在20L反应器中使用。除在正极1的轴线上钻有通气孔124外，其材质、尺寸与尖-尖电极完全相同。放电过程中，将输送气体的管道与电极尾部相连，气体通过通气孔进入水中。

本放电电极与电极座或反应器的安装关系如图4所示，图中为20L反应器，正极1安装从反应器3的内部安装，首先将内绝缘座4从反应器3内向外穿出安装在正极座5（正极1已与反应器焊接）上，然后正极1从反应器3内向外穿出，再将外绝缘座6合上，并用压紧螺母7压紧，最后通过两个接电螺母8与高压电导线连接：负极2安装从反应器3外部安装，首先将负极2从反应器3外穿入安装在负极座9上（负极已与反应器焊接），然后用压紧螺丝10通过压板11将负极2固定，最后通过两个接地螺母12与接地导线连接。

采用20L反应器和本实用新型的尖-尖式、尖-板式处理TNT废水，TNT降解效果如图5（a）~图5（b）所示。

由图可知，经300次放电，尖-尖式、尖-板式、通气电极对TNT的降解率分别为86.70%、86.18%、94.67%和59.80%。

采用125L反应器对TNT废水进行处理，首先在初始水温44℃条件下，连续放电650次（其间每50次放电后，取水样进行检测），然后静置12h（取水样检测），再连续放电300次（其间每50次放电后，取水样进行检测，此时水温回复到常温20℃），再次静置12h（取水样检测）。处理结果如图6和图7。

由图6和图7可知，经过650次放电，TNT去除率达到70％，第一次静置12h后TNT去除率上升14个百分点，达到84％，说明放电产生的活性粒子·OH在水中依然能存在一段时间，并对TNT产生了降解作用。继续放电300次以后，TNT去除率上升6个百分点，达到90％，上升速度较慢，再次静置后上升了4个百分点，达到94％。经过上述处理过程的废水TNT浓度为2.88mg/L，达到国家相关标准要求；能量效率G值达到36000×10^－5molecules/heV。从电极的使用情况看，没有出现电极被打断的情况。

Claims (2)

1.一种水中放电电极，其由正极和负极组成，其特征在于：

所述正极为尖式正极，正极的后部为螺纹杆部分，通过接电螺母与高压电源连接，正极的中部为圆柱形的与绝缘座配合的部分，正极的前部为放电杆，放电杆的主体部分设计成锥形，放电尖端为半球状，放电尖端与锥形之间的中间有圆柱连接部分；

所述负极为与正极相同的结构，在反应器中，负极与正极的前端相对安装；

或者，所述负极为板式负极，其由极杆和T型极板两个部分组成，极杆通过销子连接在T型极板前端，在反应器中，负极的极杆与正极的放电尖端相对。

2.根据权利要求1所述的水中放电电极，其特征在于：所述正极在轴线上钻有通气孔，将输送气体的管道与电极尾部相连。

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