RO134206A2

RO134206A2 - Minireactor electrochimic cu plasmă non-termică cu geometrie în formă de t, pentru producerea apei activate

Info

Publication number: RO134206A2
Application number: ROA201800924A
Authority: RO
Inventors: Radu Burlică; Dragoş George Astanei; Iuliana Delicia Dîrlău; Oana Cristina Beniugă; Mihai Andruşcă; Maricel Adam
Original assignee: Universitatea Tehnică " Gheorghe Asachi " Din Iaşi
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2020-06-30
Also published as: RO134206B1

Abstract

Invenţia se referă la un minireactor cu geometrie în formă de T cu plasmă non-termică destinat producerii apei activate. Minireactorul, conform invenţiei, cuprinde o cameră de reacţie (4) având un racord în formă de T (3) şi fiind prevăzută cu două intrări, una pentru un tub de injecţie a aerului (1) şi una pentru un tub de injecţie a apei (2), şi o ieşire prevăzută cu o duză (5) prin care iese apa activată sub formă pulverizată, amestecul aer/apă şi reacţiile electrochimice datorate interacţiunii cu plasma non-termică având loc într-o aceeaşi incintă din camera de reacţie (4), tuburile de injecţie (1, 2), cu rol de electrozi, putând fi dispuse axial sau perpendicular unul în raport cu celălalt.

Description

OFICIUL DE STAT PENTRU INVENȚII Șl MĂRC.

Cerere de brevet de invenție

MINIREACTOR ELECTROCHIMIC CU PLASMĂ ΝΟΝ-TERMICĂ CU GEOMETRIE IN FORMA DE T PENTRU PRODUCEREA APEI ACTIVATE

Invenția se referă la o construcție specială de minireactor cu plasmă non-termică destinat producerii apei activate prin inițierea de reacții electrochimice în apa care interacționează cu plasma non-termică, generată de descărcări electrice la înaltă tensiune între doi electrozi.

Precizăm că soluția tehnică propusă are aplicabilitate în domeniul protecției mediului, agricultură și industrie alimentară, regăsindu-se în aria procedeelor electrochimice de tratare a apei.

Tehnologia de producere a descărcărilor electrice pentru obținerea de plasmă nontermică, a fost deja propusă pentru multiple aplicații dintre care amintim: distrugerea unor compuși poluanți din aer sau din apă, reformarea unui gaz ce conține hidrocarburi, tratamente de decontaminare microbiologică, în agricultură pentru îmbunătățirea dezvoltării plantelor, în diferite etape, tratamente ale plantelor post-cultivare sau în diferite faze ale proceselor tehnologice în industria alimentară pentru tratamentul anti-biologic al produselor.

Sunt cunoscute mai multe soluții tehnice bazate pe utilizarea descărcărilor de tip plasmă rece pentru tratarea sau activarea apei: descărcări Corona, descărcări DBD, descărcări Glidarc, descărcări în Jet de Plasmă, cu rezultate diferite în ceea ce privește concentrațiile de specii reactive formate în apa tratată - radicali: OH*, H3O* specii moleculare: nitrați (NO3·), nitriți (NO2^-), peroxid de hidrogen (H2O2) etc.

Sunt cunoscute soluții tehnice de tratare a apei cu plasmă non-termică aplicată unui amestec aer-apă, spray, obținut într-un modul format dintr-un conector pneumatic comercial pentru aer de medie și înaltă presiune de tip T separat, montat înainte de reactor, ca în cazurile prezentate în brevetele anterioare [3] și [4]. Soluția propusă prezintă avantajul unei construcții a 2018 00924

21/11/2018 simple, compacte, fiabile și ușor de întreținut, îndeplinind toate funcționalitățile sistemelor amintite anterior, într-un singur modul din material izolant de tip T, prevăzut cu două intrări pentru aer și apă și o ieșire a apei sub formă de spray.

Pentru obținerea descărcărilor electrice sursele de alimentare utilizate pot fi surse de curent continuu, curent alternativ sau generatoare de înaltă tensiune în impuls. Cel de-al treilea caz este cel mai des folosit datorită eficienței crescute a generării de specii electrochimice active, simplității constructive a reactorului utilizat și implementării sale facile în cazul aplicațiilor pentru dezinfecție și în agricultură.

Scopul invenției este realizarea unui minireactor electrochimie cu plasmă non-termică în formă de T eficient, de constructivă simplă și compactă de generare a apei activate și distribuirea acesteia sub formă de spray pe suprafețe și pe frunzele plantelor, pentru aplicații în agricultură și industria alimentară.

Dispozitivul propus pentru brevetare este prezentat în:

Varianta I: Fig. 1. și Fig. 2. - Vedere de ansamblu a minireactorului de tip T cu injecție aer/apă axială- Vedere în secțiune longitudinală și transversală a minireactorului, unde: 1 - electrod, injecție gaz; 2 - electrod, injecție apă; 3 - conector în T din material izolator; 4 - cameră de reacție și producere a plasmei; 5 - duză ieșire apă activată spray; 6 sursă de alimentare; 7 - sistem de fixare conductă apă; 8 - sistem de fixare conductă gaz; 9 injecție apă; 10 - injecție gaz; 11 - recipient de colectare apă activată.

Vaqrianta II: Fig. 3. - Vedere de ansamblu a minireactorului de tip T cu injecție aer perpendiculară pe durecția de injecție apă. Unde: unde: 1-5 - electrod conectat la masă și duză ieșire apă activată spray; 2 - electrod și intrare injecție apă; 3 - conector în T din material izolator; 4 - cameră de reacție și producere a plasmei; 9 - intrare injecție apă; 10 țeavă injecție gaz; 12 intrare gaz.

Varianta I.

Soluția constructivă prezentată, Fig.l, este mai compactă prin integrarea camerei de producere a plasmei non-termicein camera de amestec apa-aer a piesei izolante de tip T.

Țevile de admisie a apei și gazului corespunzătoare piesei de tip T îndeplinesc simultan și rolul de electrozii, fiind conectați la o sursă de înalta tensiune, între care se produce descărcarea electrică, iar apa tratată este distribuită sub formă de spray, printr-o diuză montată la ieșirea din reactor.

Dispozitivul propus, Fig. 2, are în componența sa doi electrozi principali (1 respectiv 2) amplasați într-un conector T din material izolator, 3, între care se delimitează o zonă de

21/11/2018 r

a 2018 00924 descărcare și reacție, 4. Cele trei întrari ale piesei din material izolant în formă de T sunt utilizate astfel; în cele două intrări coaxiale, dispuse orizontal, sunt amplasați electrozii principali formați din tuburile de injecție a aerului respectiv a apei, iar în ieșirea perpendiculară pe axa electrozilor se află montată duza de ieșire a reactorului, 5.

Distanța dintre cei 2 electrozi este reglabilă din exterior și ține cont de tensiunea furnizată de sursa de alimentare 6 care poate fi sinusoidală, continuă sau de tip impuls.

în camera 4 se produce atât amestecul aer/apă cât și descărcarea electrică între electrozii principali.

Atât cei doi electrozi cât și duza de ieșire a apei activate sunt realizați din tuburi metalice din oțel inoxidabil fiind fixați în corpul reactorului T cu ajutorul unor piese metalice de prindere, 7, 8 . La capătul liber, fiecare dintre electrozi este racordat la sistemul de injecție printr-un sistem de fixare, ca în Fig. 1 astfel:

- Electrodul (1) prin sistemul de fixare (8) este racordat la conducta de injecției a gazului de lucru (aer, argon, azot, sau alte gaze) (10)

- Electrodul (2) prin sistemul de fixare (7) este racordat la conducta de injecției a apei de tratat (9)

In camera de reacție, (4), se formează amestecul aer - apă în prezența plasmei. La interfața dintre plasmă și amestecul aer/apă se produc reacții electrochimice specifice chimiei plasmei, crescând astfel, eficiența energetică a dispozitivului. Tuburile de admisie, dispuse diametral opus, în poziție orizontală, au și rol de electrozi astfel: tubul de admisie pentru aer este conectat la tensiunea sursei de alimentare, iar cel de admisie a apei este conectat la masă.

Distanța dintre cei doi electrozi este reglabilă din exterior și ține cont de tensiunea de alimentare aplicată acestora. Tensiunea de alimentare poate fi sinusoidală, continuă sau de tip impuls.

21/11/2018 a 2018 00924

Varianta II.

Soluția constructivă este prezentată în Fig.3.

Gazul este injectat în reactorul de tip T perpendicular pe direcția de injecție a apei 2 prin țeava de admisie a gazului 12. Tubul metalic 2 de injecție a apei este și electrodul conectat la sursa de alimentare. In aceasta variantă electrodul 1 conectat la masă este duza de ieșire a apei activate 5. Intrarea apei 2 și ieșirea apei activate 5, corespunzător Fig. 3, îndeplinesc simultan și rolul de electrozii. Electrodul 1 find și duza de ieșire a apei activate și electrodul 2, intrarea de injecție a apei, sunt conectati la o sursa de înalta tensiune, între care se produce descărcarea electrică, iar apa tratată este distribuită sub formă de spray prin diuzaelectrod montată la ieșirea din reactor 1-5.

In Varinta II a reactorului, Fig. 3, electrozii, intrările de injecție a gazului și a apei respectiv ieșirea apei activate sunt realizate astfel:

- Electrodul (1) este racordat la duza de ieșire a apei de tratate (5)

- Electrodul (2) prin sistemul de fixare (7) este racordat la conducta de injecției a apei de tratat (9).

- Injecția aerului se face perpendicular pe direcția de injecție a apei prin tubul metalic 12 racordat la intrarea gazului 10.

Distanța dintre cei doi electrozi este reglabilă din exterior și ține cont de tensiunea de alimentare aplicată acestora. Tensiunea de alimentara poate fi sinusoidală, continuă sau de tip impuls.

La ieșirea duzei-electod, (1-5), apa activată iese sub formă de spray.

Distanța dintre cei 2 electrozi este reglabilă din exterior și ține cont de tensiunea furnizată de sursa de alimentare 6, Fig. 1.

Ca și în prima variantă în camera 4 se produce atat amestecul aer/apă cât și descărcarea electrică între electrozii principali.

Atât cei doi electrozi cât și duza de ieșire a apei activate sunt realizați din tuburi metalice din otel inoxidabil.

Claims

Revendicări

1. Minireactorul în T cu plasmă non-termică caraterizat prin aceea că este un dispozitiv monobloc, compact, cu doua intrări, una pentru apa si cealalta pentru aer, si o ieșire prevăzută cu o duza unde se obține apa pulverizata, si care îndeplinește simultan trei funcții; amestecul apă-gaz, activarea apei sub acțiunea plasmei non-termice in camera de reacție (4) și distribuirea apei activate sub formă de spray la exterior prin duza (5), vezi Fig.2.
2. Minireactorul în T cu plasmă non-termică cu apă pulverizată caraterizat prin aceea că amestecul aer/apă si reacțiile electrochimice datorate interacțiunii cu plama non-termică au loc în aceeași incintă (4), la nivelul filmului de apă format, în care tuburile metalice de injecție unul pentru aer (1) și unul pentru apă, (2) îndeplinesc și rolul de electrozi, unul conectat la sursa de alimentare iar celălalt la masă plasați într-o cameră de reacție din material izolant în formă de T (3) realizată într-un material izolator termorezistent, Fig. 1, Fig. 2.
3. Minireactorul în T cu plasmă non-termică cu apă pulverizată caraterizat prin aceea că amestecul aer/apă si reacțiile electrochimice datorate interacțiunii cu plama non-termică au loc în aceeași incintă (4), la nivelul filmului de apă format, în care tubul de injecție a aerului (12) este perpendicular pe direcția de injecție a apei (2). Tubul de injecție a apei 2 și duza de ieșire a apei activate (electodul 1- duza 5) îndeplinesc și rolul de electrozi, unul conectat la sursa de alimentare iar celălalt la masă plasați într-o camera de reacție din material izolant în formă de T, (3) realizată într-un material izolator termorezistent, Fig. 3.
4. Minireactor în T cu plasmă non-termică caracterizat prin aceea că permite control a concentrațiilor speciilor reactive în apa tratată prin reglarea distanței dintre electrozi, a puterii descărcării și a debitelor de intrare a aerului și a apei.