CN2813596Y

CN2813596Y - 一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置

Info

Publication number: CN2813596Y
Application number: CN 200520059906
Authority: CN
Inventors: 陈砺; 黎照生; 王红林; 杜建中; 严宗诚; 成贝贝; 王蕊
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2015-06-17

Abstract

本实用新型提供一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，包括机箱、等离子体发生器、风机、液体分配器，机箱正面设有观察视窗、控制面板，上部设有排气口、进液管，下部设有进气口、排液管，进液管与液体分配器连接，控制面板与风机、等离子体发生器连接，风机设于机箱下部，其入口与进气口相应，等离子体发生器设于风机上方并与观察视窗相应，其连接有高压脉冲交流电源，且一端与液体分配器、风机出口绝缘连接，另一端通过收集管分别与排气口、排液管绝缘连接，等离子体发生器的平板电极对与水平线倾斜5～15°固定在框架内，其电极包括绝缘层、导体层，绝缘层位于导体层内侧且两者紧密结合。本装置一机两用，功能多，能耗低，净化率高。

Description

一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置

技术领域

本实用新型涉及应用等离子体技术进行废气废液处理的设备，特别是涉及一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置。

背景技术

低温等离子体技术降解环境中污染物为环境污染控制提供了一种新的思路。侯健等人利用介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，简称DBD)技术降解挥发性有机化合物(Volatile Organic Compound，简称VOC)，对低浓度苯、甲苯的降解率均达到了80％以上。一些研究者利用DBD技术进行烟气的脱硫、分解有害气体及净化汽车尾气等方面的研究工作。S.K.Dhall等利用DBD技术处理SO₂的效率超过75％，并进行了数值模拟；MooBeenChang等人利用DBD技术并结合紫外照射技术，在模拟烟气条件下同时脱除SO₂的效率高于80％。

低温等离子处理废液设备中，等离子体与液体接触的方式主要有以下几种：

(1)液体形成水汽混合物，水汽混合物再与等离子体接触的处理方式，中国发明专利03133403.2、03111418.0都采用该方式，其缺点是：装置的结构复杂，而且水汽混合物的形成要消耗较多的能量，增加了能耗。

(2)采用射流技术将等离子体产生后形成的各种自由基和高反应活性的产物或中间产物与处理液混合，如利用空气放电产生的臭氧与水的射流技术，该方式常见于臭氧水处理，如中国发明专利03136133.1。该方式的缺点是：等离子场中的各种活性粒子得不到充分利用，同时，水汽混合耗能大、成本高。

(3)采用在液体中直接放电的方式，中国发明专利CN1367140A、CN1104609A都采用该方式，其缺点是：难以解决电极溶出问题。

目前，各种低温等离子废气废液装置都是以单一相态物料(液体或气体)为处理对象，如中国发明专利97106747.3、03136133.1、03111418.0等，不能实现废气废液一体化处理的要求，处理污染物的整体耗能较大，净化率不高。因此，开发一种可实现液体和等离子体充分有效接触，同时兼具废气处理功能的废气废液一体化处理装置，具有现实意义及较高的市场推广价值。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种体积小、结构简单、操作简便，可产生稳定均匀辉光等离子体，放电电流低，电能消耗小，能同时有效处理废气废液中的污染物的介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置。

本实用新型的目的通过下述方案实现：本介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，包括机箱、等离子体发生器、风机、液体分配器，所述机箱正面设有观察视窗、控制面板，其上部分别设有排气口、进液管，下部设有进气口、排液管，进液管与所述液体分配器连接，所述控制面板与风机、等离子体发生器分别连接，所述风机设于机箱下部，其入口与进气口相应，所述等离子体发生器设于风机上方并与观察视窗相应，其连接有高压脉冲交流电源，且一端与所述液体分配器、风机出口绝缘连接，另一端通过收集管分别与所述排气口、排液管绝缘连接，所述等离子体发生器包括平板电极对、框架，所述平板电极对与水平线倾斜5～15°固定在框架内，所述平板电极对的两个电极分别包括绝缘层、导体层，所述绝缘层位于导体层内侧且两者紧密结合。

所述平板电极对两个电极的间距是4～10mm，其间距大小视电源功率和废气或者废液处理量而定。

所述平板电极对的面积是10～150cm²，所述平板电极对的数量是1～15组。平板电极对的面积与数量可以相互配合调整。增大单片电极面积时，电极组件数量可以相应减少；减小单片面积时，电极组件数量就应该相应增加。

所述绝缘层可以是石英、陶瓷、环氧树脂板以及ABS工程塑料等具有良好的绝缘性、化学稳定性，有一定耐温性且在水溶液中无溶出的材料，所述绝缘层厚度是0.5～2mm，厚度大小视所需电场强度(En)而定。

所述绝缘层表面光滑，表面粗糙度Ra值不大于6.3μm，有利于液体成层流状经过。

所述导体层可以是不锈钢、铜、铝等导电性能强的材料。

所述等离子体发生器的框架的材料可以是ABS工程塑料。

所述液体分配器包括溢流堰、隔栅，所述隔栅等间距地安装在溢流堰出口，其数目与所述电极的数目相同，相邻所述隔栅形成引流槽。

所述收集管为尺寸与所述等离子体发生器相配合的方管，其材料为陶瓷。

所述进气口设置有气体过滤网罩，所述排气口与等离子体发生器之间设置有吸附层，其包括吸附填料、填料框架，所述吸附填料安装在填料框架内，吸附填料可以是吸附催化剂、分子筛或活性炭。

所述高压脉冲交流电源输入电压为220V，输入频率为50/60Hz，输出电压为0～30KV，输出频率为1～20KHz。

本实用新型介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置的工作原理是：

(1)废气处理：风机将气体从进气口送入机箱，经气体过滤网罩过滤气体中的大直径固体颗粒，以保护风机和等离子体发生器；气体经等离子体发生器内平板电极对的放电空间，进行介质阻挡放电等离子体气体净化处理；处理后的气体通过收集管进入吸附层进一步净化，经等离子体处理后残留的各种活性粒子被吸附填料吸附，气体从机箱上部的排气口排出。

(2)废液处理：废液通入进液管，经液体分配器的分配，使废液在各个放电空间内均匀分布；液体经过等离子体发生器内平板电极对的放电空间，进行介质阻挡放电等离子体废液净化处理；处理后的液体通过收集管，直接从机箱底部的排液管排出。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)等离子体与液体接触效果好，本实用新型充分利用了等离子体场中的各种物理化学效应，等离子体在液面和绝缘层之间的放电空间中产生，等离子体和液面直接接触，使液面上发生诸多相应的反应，在液体流动的过程中，液面不断更新，加上溶液内部的传质过程的作用，废液中的有害物质被有效分解净化。

(2)实现一机两用，功能多。本实用新型既可以同时处理废气废液，也可以分别处理废气废液。对于气体物料，既可以处理其中的挥发性有机物，又可以杀灭其中的有害微生物；对于液体物料，既可以降解其中的有害化学物质，又可以杀灭其中的有害微生物。在以空气为处理介质时，本实用新型还具有一般臭氧处理机的功能。

(3)设备的可调节性大。所述平板电极对中的放电空间和绝缘层调节和更换方便，使其电场强度可以按要求在一定范围内调整，增加了本装置的可调节性和应用范围。

(4)能耗低，净化率高。本实用新型采用高频脉冲交流电源，用DBD等离子体作为等离子体产生方式，放电电流低，装置能长时间运行稳定，所述平板电极对倾斜5～15°固定在电极框架内，液体在重力作用下自然流动，通过液体分配器后，实现与等离子体充分的接触，无需外加能量，同时，由于采用平板层叠式大面积电极，可以实现大处理量工作。本装置在产生0.015m³的高密度等离子体放电等离子时，所耗电能仅为800W，在使用5对电极面积为0.105m²的平板电极时，空气处理量可达420m³/h，电能仅为450W。

附图说明

图1是本实用新型介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置的外观结构示意图。

图2是图1所示介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置内部结构示意图。

图3是图2所示液体分配器的结构示意图。

图4是图2所示介质阻挡放电等离子体发生器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的

实施方式不限于此。

实施例

如图1、2所示，本介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，包括机箱2、等离子体发生器13、风机11、液体分配器10，机箱2安装有转轮8，其正面设有观察视窗4、控制面板5，其上部分别设有排气口3、进液管1，下部设有进气口6、排液管7，进液管1与液体分配器10连接，控制面板5与风机11、等离子体发生器13分别连接，风机11设于机箱2下部，其入口与进气口6相应，等离子体发生器13设于风机11上方并与观察视窗4相应，其连接有高压脉冲交流电源15，且一端与液体分配器10、风机出口9绝缘连接，另一端通过收集管14分别与排气口3、排液管7绝缘连接。

收集管14为尺寸与等离子体发生器13相配合的方管，其材料为陶瓷。

进气口6设置有气体过滤网罩，排气口3与等离子体发生器13之间设置有吸附层12，其包括吸附填料、填料框架，吸附填料安装在填料框架内，吸附填料可以是吸附催化剂、分子筛或活性炭。

高压脉冲交流电源15输入电压为220V，输入频率为50/60Hz，输出电压为0～30KV，输出频率为1～20KHz。

如图3所示，液体分配器10包括溢流堰16、隔栅17，隔栅17等间距地安装在溢流堰16出口，其数目与电极的数目相同，相邻隔栅形成引流槽18。

如图4所示，等离子体发生器13包括平板电极对19、框架20，平板电极对19与水平线倾斜5～15°固定在框架20内，平板电极对19的两个电极分别包括绝缘层、导体层，绝缘层位于导体层内侧且两者紧密结合。

平板电极对19两个电极的间距是4～10mm，其间距大小视电源功率和废气或者废液处理量而定。

平板电极对19的面积是10～150cm²，平板电极对19的数量是1～15组。平板电极对19的面积与数量可以相互配合调整。增大单片电极面积时，电极组件数量可以相应减少；减小单片面积时，电极组件数量就应该相应增加。

绝缘层可以是石英、陶瓷、环氧树脂板以及ABS工程塑料等具有良好的绝缘性、化学稳定性，有一定耐温性且在水溶液中无溶出的材料，绝缘层厚度是0.5～2mm，厚度大小视所需电场强度(En)而定。

绝缘层表面光滑，表面粗糙度Ra值不大于6.3μm，有利于液体成层流状经过。

导体层可以是不锈钢、铜、铝等导电性能强的材料。

等离子体发生器13的框架20的材料可以是ABS工程塑料。

本实用新型介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置的工作过程是：

(1)废气处理：风机11将气体从进气口6送入机箱2，经气体过滤网罩过滤气体中的大直径固体颗粒，以保护风机11和等离子体发生器13；气体经等离子体发生器13内平板电极对19的放电空间21，进行介质阻挡放电等离子体气体净化处理；处理后的气体通过收集管14进入吸附层12进一步净化，经等离子体处理后残留的各种活性粒子被吸附填料吸附，气体从机箱2上部的排气口3排出。

(2)废液处理：废液通入进液管1，经液体分配器10分配，使废液在各个放电空间21内均匀分布；液体经过等离子体发生器13内平板电极对19的放电空间21，进行介质阻挡放电等离子体废液净化处理；处理后的液体通过收集管14，直接从机箱2底部的排液管7排出。

如上所述，即可较好地实现本实用新型。

Claims

1、一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，其特征在于：包括机箱、等离子体发生器、风机、液体分配器，所述机箱正面设有观察视窗、控制面板，其上部分别设有排气口、进液管，下部设有进气口、排液管，进液管与所述液体分配器连接，所述控制面板与风机、等离子体发生器分别连接，所述风机设于机箱下部，其入口与进气口相应，所述等离子体发生器设于风机上方并与观察视窗相应，其连接有高压脉冲交流电源，且一端与所述液体分配器、风机出口绝缘连接，另一端通过收集管分别与所述排气口、排液管绝缘连接，所述等离子体发生器包括平板电极对、框架，所述平板电极对与水平线倾斜5～15°固定在框架内，所述平板电极对的两个电极分别包括绝缘层、导体层，所述绝缘层位于导体层内侧且两者紧密结合。

2、按权利要求1所述一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，其特征在于：所述平板电极对两个电极的间距是4～10mm。

3、按权利要求1所述一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，其特征在于：所述平板电极对的面积是10～150cm²，所述平板电极对的数量是1～15组。

4、按权利要求1所述一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，其特征在于：所述绝缘层是石英、陶瓷、环氧树脂板以及ABS工程塑料，所述绝缘层厚度是0.5～2mm。

5、按权利要求1所述一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，其特征在于：所述液体分配器包括溢流堰、隔栅，所述隔栅等间距地安装在溢流堰出口，其数目与所述电极的数目相同，相邻所述隔栅形成引流槽。

6、按权利要求1所述一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，其特征在于：所述收集管为尺寸与所述等离子体发生器相配合的方管，其材料为陶瓷。

7、按权利要求1所述一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，其特征在于：所述进气口设置有气体过滤网罩，所述排气口与等离子体发生器之间设置有吸附层，其包括吸附填料、填料框架，所述吸附填料安装在填料框架内，吸附填料是吸附催化剂、分子筛或活性炭。

8、按权利要求1所述一种介质阻挡放电等离子体废气废液净化装置，其特征在于：所述高压脉冲交流电源输入电压为220V，输入频率为50/60Hz，输出电压为0～30KV，输出频率为1～20KHz。