專利名稱：一種無極放電液體處理方法及處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低溫等離子體技術(shù)和水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高壓脈沖放電等離子體處理廢水的方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著污染日趨嚴(yán)重，水環(huán)境質(zhì)量惡化趨勢進(jìn)一步發(fā)展，使得傳統(tǒng)水處理方法受到更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，特別是用傳統(tǒng)化學(xué)-生物學(xué)難以解決的諸多水環(huán)境污染問題，如脫磷、脫氮、脫臭、脫色、殺菌、微量污染物二惡英等的除去。目前，用脈沖放電等離子體技術(shù)結(jié)合紫外光生成的高活性化學(xué)自由基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行污水處理，變得十分重要。
液體中放電污水處理技術(shù)，是利用浸于水中的高電壓2～240kV、大電流數(shù)十千安的脈沖放電產(chǎn)生的等離子體、自由基、紫外輻射，以及等離子體通道剛性條件下迅速膨脹產(chǎn)生的沖擊波對有機(jī)化合物作用，打斷鏈結(jié)構(gòu)，最終產(chǎn)生CO2與H2O等簡單分子，使廢水完全無害化。強(qiáng)脈沖放電所產(chǎn)生的等離子體具有高密度儲存能和高膨脹效應(yīng)，能形成強(qiáng)烈的熱能、膨脹壓力熱能、光能、聲能及輻射能力，進(jìn)而在水中產(chǎn)生各種游離基，這些活性游離基可以破壞工業(yè)廢水中的有害成份，使工業(yè)廢水完全無害化。
用高壓大電流脈沖放電技術(shù)處理染料廢水，可有效破壞染料發(fā)色基團(tuán)，使染料溶液基本脫色，破壞了染料分子，提高了溶液的可生物降解性，是一種有前景的染料處理新方法。高壓脈沖放電水處理在降解各種難處理工業(yè)廢水、有機(jī)農(nóng)藥、特種有害物質(zhì)等方面，發(fā)揮更大的作用。
如圖1所示，其為現(xiàn)有的高壓脈沖液相放電水處理裝置中電場分布示意圖。該裝置是將板式電極1與針式電極2插入絕緣箱3中，板式電極1用電極支架4固定于絕緣箱3內(nèi)，絕緣箱3設(shè)有進(jìn)水口5和出水口6，污水從進(jìn)水口5通入絕緣箱3內(nèi)，在兩電極間施加高壓脈沖電壓，使板式電極1與針式電極2之間發(fā)生液相放電，其電場分布如圖1所示。液相放電產(chǎn)生的等離子體，能夠產(chǎn)生活性物質(zhì)、紫外線和沖擊波，有效除去污水中的污染物。
盡管高壓脈沖放電水處理方法具有很好的效果和廣闊的應(yīng)用前景，但是，由于現(xiàn)有的這種裝置中放電電極的局部高溫會使電極消耗過快，溶解的電極會引起水體再次污染；除此之外，還存在著高電導(dǎo)率時放電困難、效果下降的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無極放電液體處理方法及處理裝置，能夠解決放電時電極溶化問題和高電導(dǎo)率效率下降問題，有效地除去工業(yè)廢水中的各種污染物質(zhì)。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種無極放電液體處理方法，包括如下步驟將板式電極7、板式電極8分別用電極支架9、電極支架10固定于放電容器11的兩端，電極支架9、電極支架10分別連接于高壓脈沖電源12的兩輸出端，用設(shè)有小孔13的絕緣板14將放電容器11分隔成上部放電區(qū)15、下部放電區(qū)16，通過高壓脈沖電源12在板式電極7、板式電極8之間施加峰值電壓為2～60kV、頻率為1～10kHz的脈沖電壓，先通過氣體入口19向下部放電區(qū)16內(nèi)通入氣體，使下部放電區(qū)16內(nèi)產(chǎn)生氣相放電作用，再通過液體入口17向上部放電區(qū)15內(nèi)通入廢水，使上部放電區(qū)15內(nèi)產(chǎn)生液相放電作用，廢水經(jīng)過氣相放電和液相放電的共同作用后得到凈化，進(jìn)而從液體出口18排出放電容器11。
一種無極放電液體處理方法，包括如下步驟將板式電極7、板式電極8分別用電極支架9、電極支架10固定于放電容器11的兩端，電極支架9、電極支架10分別連接于高壓脈沖電源12的兩輸出端，用設(shè)有小孔13的絕緣板14將放電容器11分隔成上部放電區(qū)15、下部放電區(qū)16，通過高壓脈沖電源12在板式電極7、板式電極8之間施加峰值電壓為2～60kV、頻率為1～10kHz的脈沖電壓，先通過液體入口21向下部放電區(qū)16內(nèi)通入廢水，使下部放電區(qū)16內(nèi)產(chǎn)生液相放電作用，在廢水經(jīng)小孔13進(jìn)入上部放電區(qū)15內(nèi)時，再通過氣體入口19向下部放電區(qū)16內(nèi)通入氣體，使下部放電區(qū)16在小孔13附近產(chǎn)生氣液混合放電作用，廢水經(jīng)過液相放電和氣液混合放電的共同作用后得到凈化，進(jìn)而從液體出口18排出放電容器11。
一種無極放電液體處理裝置，該裝置由板式電極7、板式電極8、電極支架9、電極支架10、放電容器11、高壓脈沖電源12、設(shè)有一個或多個小孔13的絕緣板14、液體入口17、液體出口18、氣體入口19、閥門20和液體入口21組成，板式電極7、板式電極8分別由電極支架9、電極支架10固定于放電容器11的上下兩端，電極支架9、電極支架10分別連接于高壓脈沖電源12的兩個輸出端，絕緣板14將放電容器11分隔成上部放電區(qū)15和下部放電區(qū)16兩部分，液體入口17和液體出口18設(shè)于放電容器11的上部放電區(qū)15內(nèi)，氣體入口19和液體入口21設(shè)于放電容器11的下部放電區(qū)16內(nèi)，氣體入口19處設(shè)有閥門20。
所述的放電容器11為絕緣箱或絕緣筒；所述的小孔13的直徑為0.5～3mm。
一種無極放電液體處理方法，包括如下步驟將板式電極7、板式電極8分別用電極支架9、電極支架10固定于放電容器11的兩端，電極支架9、電極支架10分別連接于高壓脈沖電源12的兩輸出端，用設(shè)有小孔13的絕緣板14將放電容器11分隔成上部放電區(qū)15、下部放電區(qū)16，通過高壓脈沖電源12在板式電極7、板式電極8之間施加峰值電壓為2～60kV、頻率為1～10kHz的脈沖電壓，通過液體入口21向下部放電區(qū)16內(nèi)通入廢水，廢水經(jīng)小孔13流入上部放電區(qū)15，使上部放電區(qū)15、下部放電區(qū)16內(nèi)都產(chǎn)生液相放電作用，廢水經(jīng)過液相放電作用后得到凈化，進(jìn)而從液體出口18排出放電容器11。
本發(fā)明的有益效果在于利用高壓脈沖或直流，在狹窄部位將局部電場集中加強(qiáng)，使局部電場達(dá)到足夠高，在狹窄部位實現(xiàn)等離子體放電，本發(fā)明在兩電極間插入耐熱絕緣材料，有效地將實際電極與放電電極分離，解決了放電時電極溶化問題，并實現(xiàn)液體和氣體中的同時放電，有效地提高了活性粒子的產(chǎn)生幾率，提高了有機(jī)污染物的去除效率，對高電導(dǎo)率液體的處理仍然有效。


圖1是現(xiàn)有的高壓脈沖液相放電水處理裝置中電場分布示意圖。
圖2是本發(fā)明的一種無極放電液體處理裝置中電場分布示意圖。
圖3是本發(fā)明一實施例的一種無極放電液體處理裝置示意圖。
圖4是本發(fā)明另一實施例的一種無極放電液體處理裝置示意圖。
圖中1、板式電極，2、針式電極，3、絕緣箱，4、電極支架，5、進(jìn)水口，6、出水口，7、板式電極，8、板式電極，9、電極支架，10、電極支架，11、放電容器，12、高壓脈沖電源，13、小孔，14、絕緣板，15、上部放電區(qū)，16、下部放電區(qū)，17、液體入口，18、液體出口，19、氣體入口，20、閥門，21、液體入口。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖2和圖3所示，用于廢水處理的無電極放電脈沖等離子體液氣放電裝置，包括高壓脈沖電源12、板式電極7、板式電極8、電極支架9、電極支架10和具有絕緣板14的放電容器11。放電容器11為絕緣箱，該絕緣箱為直徑45mm的圓筒，絕緣板14為陶瓷板，電極支架9、電極支架10為兩個金屬桿，直徑為40mm的板式電極7和板式電極8通過所述的兩個金屬桿水平固定于絕緣箱內(nèi)的絕緣板14的上方和下方。絕緣板14上開有一個或多個0.5～3mm的小孔13，絕緣板14將絕緣箱分隔成上部放電區(qū)15和下部放電區(qū)16兩部分。絕緣箱在上部放電區(qū)15內(nèi)設(shè)有一液體入口17和一液體出口18，在下部放電區(qū)16內(nèi)設(shè)有一氣體入口19。
板式電極7、板式電極8分別通過電極支架9、電極支架10連接于高壓脈沖電源12的正負(fù)輸出端，在兩電極之間施加的脈沖電源參數(shù)為峰值電壓2～60kV，頻率1～10kHz，上升前沿≤100ns。在高壓脈沖電壓的作用下，放電容器11內(nèi)形成的電場分布如圖2所示，在狹窄部位將局部電場集中加強(qiáng)，使局部電場達(dá)到足夠高，在狹窄部位實現(xiàn)等離子體放電。
處理液體廢水時，先從氣體入口19向下部放電區(qū)16通入氣體，再從液體入口17向上部放電區(qū)15通入液體廢水。在上部放電區(qū)15液相放電形成的液相放電等離子體能產(chǎn)生大量的各種活性物質(zhì)、紫外線、沖擊波，經(jīng)下部放電區(qū)16氣相放電形成的活性物質(zhì)通過小孔13進(jìn)入液體廢水中，通過這些活性物質(zhì)、紫外線、沖擊波效應(yīng)的聯(lián)合作用，能夠更加有效的去除廢水中的各種污染物，在很大程度上提高了廢水處理的效率。
如圖4所示，其為本發(fā)明另一實施例的一種無極放電液體處理裝置示意圖。該裝置與圖3所示裝置的區(qū)別在于，放電容器11在上部放電區(qū)15內(nèi)設(shè)有一液體出口18，在下部放電區(qū)16內(nèi)設(shè)有一氣體入口19和一液體入口21。
圖4所示的裝置在處理液體廢水時，有兩種實施例一種實施例是先從液體入口21向下部放電區(qū)16通入液體廢水，使廢水通過絕緣板14上的小孔13進(jìn)入上部放電區(qū)15，再打開閥門20從氣體入口19向下放電區(qū)16通入氣體。氣體經(jīng)下部放電區(qū)16在小孔13附近形成氣泡，氣泡內(nèi)形成的放電向兩側(cè)的上部放電區(qū)15和下部放電區(qū)16擴(kuò)展，形成氣液放電共存的現(xiàn)象，氣液混合體經(jīng)過小孔13進(jìn)入上部放電區(qū)15。經(jīng)氣液混合放電區(qū)放電形成的活性物質(zhì)通過小孔13進(jìn)入上部放電區(qū)15的液體廢水中，同時在上部放電區(qū)15液相放電形成的液相放電等離子體能產(chǎn)生大量的各種活性物質(zhì)、紫外線、沖擊波，通過這些活性物質(zhì)、紫外線、沖擊波效應(yīng)的聯(lián)合作用，能夠更加有效的去除廢水中的各種污染物，活性物質(zhì)通過小孔13進(jìn)入液體廢水中，在很大程度上提高了廢水處理的效率。
另一種實施例是只從液體入口21向下部放電區(qū)16通入液體廢水，閥門20始終保持關(guān)閉狀態(tài)，即氣體流量始終為零。廢水經(jīng)過小孔13流入上部放電區(qū)15，在兩放電區(qū)內(nèi)產(chǎn)生液相放電，由液相放電形成的液相放電等離子體能產(chǎn)生大量的各種活性物質(zhì)、紫外線、沖擊波，通過這些活性物質(zhì)、紫外線、沖擊波效應(yīng)的聯(lián)合作用，能夠更加有效的去除廢水中的各種污染物。
下表分別是利用本發(fā)明圖3、圖4裝置處理廢水的實驗結(jié)果與利用現(xiàn)有技術(shù)圖1裝置處理廢水的實驗結(jié)果

通過上表的比較，可以看出，本發(fā)明利用高壓脈沖或直流，在狹窄部位將局部電場集中加強(qiáng)，使局部電場達(dá)到足夠高，在狹窄部位實現(xiàn)等離子體放電，在兩電極間插入耐熱絕緣材料，有效地將實際電極與放電電極分離，解決了放電時電極溶化問題，并實現(xiàn)液體和氣體中的同時放電，有效地提高了活性粒子的產(chǎn)生幾率，提高了有機(jī)污染物的去除效率，對高電導(dǎo)率液體的處理仍然有效。
權(quán)利要求
1.一種無極放電液體處理方法，其特征在于，該方法包括如下步驟將板式電極(7)、板式電極(8)分別用電極支架(9)、電極支架(10)固定于放電容器(11)的兩端，電極支架(9)、電極支架(10)分別連接于高壓脈沖電源(12)的兩輸出端，用設(shè)有小孔(13)的絕緣板(14)將放電容器(11)分隔成上部放電區(qū)(15)、下部放電區(qū)(16)，通過高壓脈沖電源(12)在板式電極(7)、板式電極(8)之間施加峰值電壓為2～60kV、頻率為1～10kHz的脈沖電壓，先通過氣體入口(19)向下部放電區(qū)(16)內(nèi)通入氣體，使下部放電區(qū)(16)內(nèi)產(chǎn)生氣相放電作用，再通過液體入口(17)向上部放電區(qū)(15)內(nèi)通入廢水，使上部放電區(qū)(15)內(nèi)產(chǎn)生液相放電作用，廢水經(jīng)過氣相放電和液相放電的共同作用后得到凈化，進(jìn)而從液體出口(18)排出放電容器(11)。
2.一種無極放電液體處理方法，其特征在于，該方法包括如下步驟將板式電極(7)、板式電極(8)分別用電極支架(9)、電極支架(10)固定于放電容器(11)的兩端，電極支架(9)、電極支架(10)分別連接于高壓脈沖電源(12)的兩輸出端，用設(shè)有小孔(13)的絕緣板(14)將放電容器(11)分隔成上部放電區(qū)(15)、下部放電區(qū)(16)，通過高壓脈沖電源(12)在板式電極(7)、板式電極(8)之間施加峰值電壓為2～60kV、頻率為1～10kHz的脈沖電壓，先通過液體入口(21)向下部放電區(qū)(16)內(nèi)通入廢水，使下部放電區(qū)(16)內(nèi)產(chǎn)生液相放電作用，在廢水經(jīng)小孔(13)進(jìn)入上部放電區(qū)(15)內(nèi)時，再通過氣體入口(19)向下部放電區(qū)(16)內(nèi)通入氣體，使下部放電區(qū)(16)在小孔(13)附近產(chǎn)生氣液混合放電作用，廢水經(jīng)過液相放電和氣液混合放電的共同作用后得到凈化，進(jìn)而從液體出口(18)排出放電容器(11)。
3.一種無極放電液體處理方法，其特征在于，該方法包括如下步驟將板式電極(7)、板式電極(8)分別用電極支架(9)、電極支架(10)固定于放電容器(11)的兩端，電極支架(9)、電極支架(10)分別連接于高壓脈沖電源(12)的兩輸出端，用設(shè)有小孔(13)的絕緣板(14)將放電容器(11)分隔成上部放電區(qū)(15)、下部放電區(qū)(16)，通過高壓脈沖電源(12)在板式電極(7)、板式電極(8)之間施加峰值電壓為2～60kV、頻率為1～10kHz的脈沖電壓，通過液體入口(21)向下部放電區(qū)(16)內(nèi)通入廢水，廢水經(jīng)小孔(13)流入上部放電區(qū)(15)，使上部放電區(qū)(15)、下部放電區(qū)(16)內(nèi)都產(chǎn)生液相放電作用，廢水經(jīng)過液相放電作用后得到凈化，進(jìn)而從液體出口(18)排出放電容器(11)。
4.應(yīng)用如權(quán)利要求1、2或3所述的一種無極放電液體處理方法的裝置，其特征在于，該裝置由板式電極(7)、板式電極(8)、電極支架(9)、電極支架(10)、放電容器(11)、高壓脈沖電源(12)、設(shè)有一個或多個小孔(13)的絕緣板(14)、液體入口(17)、液體出口(18)、氣體入口(19)、閥門(20)和液體入口(21)組成，板式電極(7)、板式電極(8)分別由電極支架(9)、電極支架(10)固定于放電容器(11)的上下兩端，電極支架(9)、電極支架(10)分別連接于高壓脈沖電源(12)的兩個輸出端，絕緣板(14)將放電容器(11)分隔成上部放電區(qū)(15)和下部放電區(qū)(16)兩部分，液體入口(17)和液體出口(18)設(shè)于放電容器(11)的上部放電區(qū)(15)內(nèi)，氣體入口(19)和液體入口(21)設(shè)于放電容器(11)的下部放電區(qū)(16)內(nèi)，氣體入口(19)處設(shè)有閥門(20)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種無極放電液體處理裝置，其特征在于，所述的放電容器(11)為絕緣箱或絕緣筒。
6.如權(quán)利要求4所述的一種無極放電液體處理裝置，其特征在于，所述的小孔(13)的直徑為0.5～3mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無極放電液體處理方法及處理裝置，采用高壓脈沖或直流，使板式電極(7)、板式電極(8)在液相、氣液相或氣液混相中放電實現(xiàn)高電壓放電等離子體，用帶小孔(13)的耐熱絕緣板(14)將電場集中到局部，使局部電場達(dá)到足夠高，實現(xiàn)等離子體放電，產(chǎn)生沖擊波、紫外線和各種活性自由基，可有效地去除各種污染物質(zhì)。本發(fā)明有效地將實際電極與放電電極分離，且放電電極采用耐熱絕緣材料，解決了放電時電極溶化問題和高電導(dǎo)率效率下降問題。
文檔編號C02F1/48GK101074127SQ20071001169
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者孫冰, 張麗, 朱小梅 申請人:大連海事大學(xué)