CZ282566B6 - Způsob k vytváření objemového koronového výboje ve vodě a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob k vytváření objemového koronového výboje ve vodě a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ282566B6 CZ282566B6 CZ961596A CZ159696A CZ282566B6 CZ 282566 B6 CZ282566 B6 CZ 282566B6 CZ 961596 A CZ961596 A CZ 961596A CZ 159696 A CZ159696 A CZ 159696A CZ 282566 B6 CZ282566 B6 CZ 282566B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- electrode
- water
- corona discharge
- electrodes
- making
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Způsob a zařízení k vytváření objemového koronového výboje ve vodě nebo ve vodě s příměsemi mezi elektrodami (1, 2), na které je přiloženo impulzní napětí, který spočívá v tom, že se intenzita elektrického pole v blízkosti alespoň jedné z elektrod (1, 2) zvýší částečným pokrytím této elektrody (1, 2) pevným a/nebo plynným dielektrikem a na povrchu elektrody (1, 2) se vytvoří místa styku materiálu elektrody, pevného a/nebo plynného dielektrika a/nebo vody.ŕ
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu a zařízení k vytváření objemového koronového výboje ve vodě, zejména pro odstraňování nežádoucích organických příměsí a mikroorganismů.
Dosavadní stav techniky
Využívání vlastností impulzního koronového výboje ve vodě v různých fyzikálních a technologických aplikacích je v současné době v počátečním stadiu výzkumu, který je především zaměřen na odstraňování nežádoucích, zejména organických příměsí z vody. V analogii s koronovým výbojem v plynech se předpokládá, že plazma koronového výboje ve vodě je nerovnovážné, tj. že jeho elektronová teplota je podstatně vyšší než teplota molekul, atomů a iontů. Vznikající energetické elektrony iniciují ve vodě plazmochemické reakce, zejména disociaci vody na hydroxylové radikály OH a vodík H, které mohou být využity pro odstraňování nežádoucích, zejména organických příměsí a mikroorganismů z vody. Publikované experimenty
Hazardous Waste and Hazardous Materials (1993)
Vol. 10, No. 2, str. 209-219
Proč. 12th Int. Symp. on Plasma Chemistry, Minneapolis, August 1995, Minnesota, USA, Vol. II, str. 1283
Joumal of Hazardous Materials, Vol. 41 (1995), str. 3-30 byly prováděny na neprůtočných reaktorech, kde kladnou elektrodu tvořil kovový hrot a zápornou rovinná deska. V těchto experimentech bylo prokázáno, že vlivem účinků koronového výboje se snižují koncentrace nežádoucích organických příměsí ve vodě.
Koronový výboj v uspořádání elektrod hrot-rovina má pro praktické aplikace některé nevýhody:
a) Výboj zaujímá relativně malý objem nepravidelných tvarů a podstatná část objemu vody není výbojem ovlivněna.
b) Podmínkou vzniku koronového výboje ve vodě je dosažení prahové hodnoty intenzity elektrického pole v některém místě objemu. V uspořádání hrot-rovina je maximální elektrické pole na hrotové elektrodě a při daném napětí na elektrodách je určeno vzdáleností hrotu od roviny a průměrem hrotu. Pro takové uspořádání elektrod existuje koronový výboj jen v poměrně úzkém rozsahu použitých napětí. Při nižších napětích se výboj nevytvoří, protože se nedosáhne prahové intenzity elektrického pole a při vyšších napětích přechází koronový výboj na nežádoucí výboj j iskrový.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky odstraňuje způsob vytváření koronového výboje ve vodě, nebo ve vodě s příměsemi, mezi elektrodami, na které je přiloženo impulzní napětí, který podle vynálezu spočívá v tom, že se intenzita elektrického pole v blízkosti alespoň jedné z elektrod zvýší částečným pokrytím této elektrody pevným a/nebo plynným dielektrikem a na povrchu této elektrody se vytvoří místa styku materiálu elektrody, zejména kovu a dielektrik s rozdílnými dielektrickými konstantami. Jedním z těchto dielektrik může být i voda, ve které se koronový výboj generuje. V těchto místech styku elektrody s dielektriky s různými dielektrickými konstantami (tzv. trojné body) se po připojení napětí vytvoří elektrické pole, které U h iba
- 1 CZ 282566 B6 v poměru dielektrických konstant použitých materiálů vyšší než v případě elektrody bez trojných bodů. V případě vody (ε=80) a plynného nebo pevného dielektrika (ε=1-8) je možno dosáhnout 10-ti až 80-ti násobného zvýšení elektrického pole v porovnání s případem elektrody bez trojných bodů.
Zařízení k provádění výše popsaného způsobu se podle vynálezu vyznačuje tím, že na povrchu alespoň jedné z elektrod, mezi nimiž se vytváří impulzní koronový výboj, jsou částečným pokrytím této elektrody pevným a/nebo plynným dielektrikem vytvořeny tzv. trojné body, což jsou místa styku materiálu elektrody s dielektriky s odlišnými dielektrickými konstantami.
Podle vynálezu se trojné body na elektrodě vytvoří tím, že
a) elektroda je pokryta vrstvou porézní keramiky,
b) elektroda je pokryta přerušovanou vrstvou skla,
c) elektroda je vyrobena z plynopropustného materiálu a připojena k přívodu plynu,
d) elektroda vyrobená z plynopropustného materiálu je pokryta porézní keramikou a připojena k přívodu plynu.
Vhodnou konstrukcí elektrody je možno dosáhnout vysoké hustoty trojných bodů na povrchu elektrody a následně vysoké hustoty výbojových kanálů a tak generovat koronový výboj ve velkém a dobře definovaném objemu vody. Vlivem soustředění elektrického pole do okolí trojných bodů se podstatně rozšiřuje rozsah použitelných napětí, při nichž nedochází ke vzniku nežádoucího jiskrového výboje. Zároveň se snižují energetické ztráty vlivem nenulové elektrické vodivosti vody.
Přehled obrázků na výkrese
Vynález bude blíže objasněn pomocí výkresu, na kterém je schematicky znázorněno zařízení podle vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Příklad provedení vynálezu je znázorněn na obrázku. Impulzní koronový výboj je vytvářen v prostoru 3 mezi koaxiálními elektrodami 1 a 2. Prostor 3 je zaplněn vodou, protékající mezi vtokem 6 a výtokem 7. Elektrody 1 a 2 jsou vzájemně izolovány izolátory 4 a 5 a jsou napájeny z impulzního vysokonapěťového zdroje 8. Elektroda 1 o průměru 2a je vyrobena z materiálu, který ve vodě nekoroduje (např. z nerez oceli) a je pokryta porézní keramickou vrstvou £ θ síle d s pórovitostí několika procent. Vnější elektroda 2 má průměr 2R. Na povrchu vnitřní elektrody 1 bez keramické vrstvy by bylo elektrické pole E=U/(a.lgR/a). V případě pokrytí elektrody 1 keramickou vrstvou Γ o síle d«a bude elektrické pole na povrchu vnitřní elektrody rovno
Ej = (a2/ai).U/(a.lgR/a) kde ε2 je dielektrická konstanta vody (ε2=80) a ει je dielektrická konstanta keramické vrstvy (ει=2-8). Pokrytím elektrody keramickou vrstvou se na povrchu vnitřní elektrody zvyšuje elektrické pole v poměru dielektrických konstant ε2/ει obou dielektrik, a tím se dosahuje prahové intenzity elektrického pole pro vznik koronového výboje při podstatně nižších napětích na elektrodách než při elektrodách bez pokrytí. V pórech na elektrodě mohou snadno ve 7.kat jednotlivé výbojové kanály, které se šíří směrem k vnější elektrodě. Po dosažení hranice s vodou vytvářejí jednotlivé výbojové kanály na povrchu keramické vrstvy ekvipotenciálu s potce čAtcrr blízkým k plnému napětí na vnitřní elektrodě a další vývoj výboje pokračuje stejně, jakoby keramická vrstva na elektrodě nebyla. Povrch elektrody je však zdrojem nabitých částic a záření,
-2CZ 282566 B6 což umožňuje další šíření výboje ve vodě. Vlivem pokrytí většiny povrchu elektrody izolační vrstvou se podstatně snižuje nežádoucí proud vlivem nenulové vodivosti vody.
Průmyslová využitelnost
Způsob a zařízení k vytváření objemového koronového výboje ve vodě lze využít k odstraňování nežádoucích organických příměsí z vody, v ekologii, ve strojírenství, v chemickém průmyslu, k úpravě pitné vody a ke sterilizaci vody.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob k vytváření objemového koronového výboje ve vodě nebo ve vodě s příměsemi mezi elektrodami, na které je přiloženo impulzní napětí, vyznačený tím, že se intenzita elektrického pole v blízkosti alespoň jedné z elektrod zvýší částečným pokrytím této elektrody pevným a/nebo plynným dielektrikem a na povrchu elektrody se vytvoří místa styku materiálu elektrody, pevného a/nebo plynného dielektrika a/nebo vody.
- 2. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1 opatřené elektrodami na které se přikládá impulzní napětí, vyznačené tím, že na povrchu alespoň jedné z elektrod (1, 2) jsou vytvořena místa styku materiálu elektrody s dielektriky s odlišnými dielektrickými konstantami částečným pokrytím této elektrody pevným a/nebo plynným dielektrikem.
- 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačené tím, že částečné pokrytí alespoň jedné elektrody (1, 2) je vytvořeno porézní keramickou vrstvou (Γ).
- 4. Zařízení podle nároku 2, vyznačené tím, že částečné pokrytí alespoň jedné elektrody (1, 2) je vytvořeno přerušovanou vrstvou skla.
- 5. Zařízeni podle nároku 2, vyznačené tím, že alespoň jedna elektroda (1, 2) je vytvořena z plynopropustného materiálu a je připojena k přívodu plynu.
- 6. Zařízení podle nároku 2, vyznačené tím, že alespoň jedna elektroda (1, 2) je vytvořena z plynopropustného materiálu pokrytého porézní keramikou a je připojena k přívodu plynu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ961596A CZ282566B6 (cs) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Způsob k vytváření objemového koronového výboje ve vodě a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ961596A CZ282566B6 (cs) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Způsob k vytváření objemového koronového výboje ve vodě a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ159696A3 CZ159696A3 (en) | 1997-08-13 |
| CZ282566B6 true CZ282566B6 (cs) | 1997-08-13 |
Family
ID=5463524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ961596A CZ282566B6 (cs) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Způsob k vytváření objemového koronového výboje ve vodě a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ282566B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ301074B6 (cs) * | 2007-09-12 | 2009-10-29 | Ústav fyziky plazmatu AV CR, v.v.i. | Zarízení pro dekontaminaci a dezinfekci vodných roztoku |
-
1996
- 1996-05-31 CZ CZ961596A patent/CZ282566B6/cs unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ301074B6 (cs) * | 2007-09-12 | 2009-10-29 | Ústav fyziky plazmatu AV CR, v.v.i. | Zarízení pro dekontaminaci a dezinfekci vodných roztoku |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ159696A3 (en) | 1997-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sunka et al. | Generation of chemically active species by electricaldischarges in water | |
| US5198724A (en) | Plasma processing method and plasma generating device | |
| US6204605B1 (en) | Electrodeless discharge at atmospheric pressure | |
| US6525481B1 (en) | Method of making a physically and chemically active environment by means of a plasma jet and the related plasma jet | |
| US5549780A (en) | Method for plasma processing and apparatus for plasma processing | |
| EP1507281B1 (en) | Arrangement, method and electrode for generating a plasma | |
| Ma et al. | Study of SO2 removal using non-thermal plasma induced by dielectric barrier discharge (DBD) | |
| US6451252B1 (en) | Odor removal system and method having ozone and non-thermal plasma treatment | |
| KR910016054A (ko) | 마이크로 전자 장치용 표면 처리 장치 및 그 방법 | |
| CN104918402A (zh) | 一种常压高压协同射频辉光射流放电的装置及其放电方法 | |
| JP5008622B2 (ja) | プラズマ発生電極及びプラズマ発生方法 | |
| Bobkova et al. | Estimation of electron parameters in the dielectric barrier discharge with a liquid electrode at atmospheric pressure | |
| CZ282566B6 (cs) | Způsob k vytváření objemového koronového výboje ve vodě a zařízení k provádění tohoto způsobu | |
| EP0489073B1 (en) | Apparatus and method for treatment of gas | |
| JPWO1996017803A1 (ja) | 負電荷酸素原子発生方法及びその装置 | |
| Andreev et al. | Use electrodes with high active electrical resistance as a way to increase the productivity of an ozone generator based on dielectric barrier discharge | |
| Kim et al. | A plasma device for increasing the hydrophilicity of paper products | |
| KR101692218B1 (ko) | 휘발성 유기 화합물 제거용 유전체 장벽 플라즈마 반응 장치 및 이를 이용한 휘발성 유기 화합물의 제거방법 | |
| US20080023317A1 (en) | Device and method for gas treatment using pulsed corona discharges | |
| Bourgeois et al. | DBD as a post-discharge bipolar ions source and selective ion-induced nucleation versus ions polarity | |
| CN118684311B (zh) | 一种基于多电极低温等离子体的沿面放电处理浮选捕收剂废水的方法与装置 | |
| JP2003154235A (ja) | ガス処理装置及びガス処理方法 | |
| KR102869329B1 (ko) | 오존 농도 조절이 가능한 저온 대기압 플라즈마 디바이스 및 그 작동 방법 | |
| RU2808774C1 (ru) | Способ получения заряженных частиц | |
| JPH05275193A (ja) | プラズマ発生装置 |