專利名稱：液層電阻阻擋放電裝置及其水處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓放電水處理的方法和裝置。
背景技術(shù)：
與液下放電相比，液體表面放電水處理的能量效率更高。由于放電電極和液面之間空氣層的隔斷作用，漏導(dǎo)電流和焦耳熱效應(yīng)都明顯減小。然而，液體表面放電電極間距的選擇受限于一對(duì)矛盾的問(wèn)題:放電的化學(xué)效應(yīng)隨電極間距的減小而升高，而火花放電的擊穿電壓隨電極間距的減小而降低。在水處理過(guò)程中，希望放電反應(yīng)器同時(shí)具有高化學(xué)效應(yīng)和高火花擊穿電壓。為實(shí)現(xiàn)這一目的，將高壓極和地電極均置于液面上，構(gòu)成一個(gè)液層電阻阻擋放電反應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全新的液面放電反應(yīng)器，以提高火花放電的擊穿電壓和水處理的能量效率。一種液層電阻阻擋放電裝置，包括儲(chǔ)水槽、放電裝置，儲(chǔ)水槽與放電裝置相連，放電裝置分為上下兩層，上層從進(jìn)液到出液方向依次為活性炭纖維高壓極、有機(jī)玻璃絕緣層、活性炭纖維地電極，放電裝置下層為導(dǎo)流板，上下兩層組成箱體結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)水槽與放電裝置之間依次設(shè)有水泵和流量計(jì)。
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一種所述的高壓放電等離子體產(chǎn)生裝置水處理的方法，放電裝置進(jìn)液后在導(dǎo)流板上形成液層，厚度為1-10毫米，活性炭纖維高壓極與活性炭纖維地電極置于液層上，與液面間距為3-20毫米，10-50千伏高壓氣相放電，活性炭纖維高壓極與活性炭纖維地電極在空氣層內(nèi)形成大面積且均勻的等離子體，等離子體中的活性物質(zhì)包括臭氧、羥基自由基、單氧自由基、活性氧分子被液面吸收進(jìn)入液層，與液層中污染物發(fā)生反應(yīng)，從而去除液層中污染物或降低污染物的濃度，經(jīng)處理的液層回流到儲(chǔ)水槽繼續(xù)循環(huán)處理。一種所述的高壓放電等離子體產(chǎn)生裝置水處理的方法，將2-10個(gè)液層電阻阻擋放電裝置串聯(lián)，待處理液體依次流過(guò)每個(gè)液層電阻阻擋放電裝置，在導(dǎo)流板上形成液層，厚度為1-10毫米，活性炭纖維高壓極與活性炭纖維地電極置于液層上，與液面間距為3-20毫米，10-50千伏高壓氣相放電，活性炭纖維高壓極與活性炭纖維地電極在空氣層內(nèi)形成大面積且均勻的等離子體，等離子體中的活性物質(zhì)包括臭氧、羥基自由基、單氧自由基、活性氧分子被液面吸收進(jìn)入液層，與液層中污染物發(fā)生反應(yīng)，從而去除液層中污染物或降低污染物的濃度，經(jīng)處理后的液層直接排放，不需循環(huán)。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明液層將放電空間分隔成高壓極區(qū)和地極區(qū)，放電通道不能在整個(gè)放電空間內(nèi)連續(xù)發(fā)展。因此，高壓極區(qū)和地極區(qū)的放電獨(dú)立發(fā)生，從而提高了火花放電的擊穿電壓。另一方面，同樣由于液層對(duì)放電空間的分隔作用，氣相等離子體與液面的接觸面積倍增，從而提高了水處理的能量效率。


圖1是液層電阻阻擋放電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是液層電阻阻擋放電裝置的另一結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是高壓放電等離子體產(chǎn)生裝置水處理的方法示意圖。圖4是高壓放電等離子體產(chǎn)生裝置水處理的另一方法示意圖。圖5是液層電阻阻擋放電與傳統(tǒng)液面放電的電壓-電流關(guān)系對(duì)比圖。圖6是液層電阻阻擋放電與傳統(tǒng)液面放電四價(jià)硫氧化速率對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，一種液層電阻阻擋放電裝置，包括儲(chǔ)水槽5和放電裝置，儲(chǔ)水槽5與放電裝置相連，放電裝置分為上下兩層，上層從進(jìn)液到出液方向依次為活性炭纖維高壓極1、有機(jī)玻璃絕緣層2、活性炭纖維地電極3，放電裝置下層為導(dǎo)流板4，上下兩層組成箱體結(jié)構(gòu)。如圖2所示，液層電阻阻擋放電裝置的儲(chǔ)水槽5與放電裝置之間依次設(shè)有水泵6和流量計(jì)7。如圖3所示，一種所述的高壓放電等離子體水處理的方法，放電裝置進(jìn)液后在導(dǎo)流板4上形成液層，厚度為1-10毫米，活性炭纖維高壓極I與活性炭纖維地電極3置于液層上，與液面間距為3-20毫米，10-50千伏高壓氣相放電，活性炭纖維高壓極I與活性炭纖維地電極3在空氣層內(nèi)形成大面積且均勻的等離子體，等離子體中的活性物質(zhì)包括臭氧、羥基自由基、單氧自由基、活性氧分子被液面吸收進(jìn)入液層，與液層中污染物發(fā)生反應(yīng)，從而去除液層中污染物或降低污染物的濃度，經(jīng)處理的液層回流到儲(chǔ)水槽5繼續(xù)循環(huán)處理或者直接排出。如圖4所示，一種所述的高壓放電等離子體水處理的方法，其特征在于，將2-10個(gè)放電裝置串聯(lián)，待處理液體依次流過(guò)每個(gè)液層電阻阻擋放電裝置，在導(dǎo)流板4上形成液層，厚度為1-10毫米，活性炭纖維高壓極I與活性炭纖維地電極3置于液層上，與液面間距為3-20毫米，10-50千伏高壓氣相放電，活性炭纖維高壓極I與活性炭纖維地電極3在空氣層內(nèi)形成大面積且均勻的等離子體，等離子體中的活性物質(zhì)包括臭氧、羥基自由基、單氧自由基、活性氧分子被液面吸收進(jìn)入液層，與液層中污染物發(fā)生反應(yīng)，從而去除液層中污染物或降低污染物的濃度，經(jīng)處理后的液層直接排放，不需循環(huán)。
實(shí)施例采用本發(fā)明的液層電阻阻擋放電技術(shù)氧化水溶液中的四價(jià)硫，溶液電導(dǎo)率為20mS.cnT1,溶液初始pH=3,初始四價(jià)硫濃度為2 mmol/L,活性炭纖維高壓極和活性炭地電極長(zhǎng)和寬均未17.5cm，導(dǎo)流板上液層厚度為7mm，處理的溶液體積為2 L。所用的單脈沖能量為25 mj,電壓為37kV，脈沖頻率為100脈沖每秒。圖5給出了液層電阻阻擋放電與傳統(tǒng)液面放電的電壓-電流關(guān)系對(duì)比?？梢钥闯?，液層電阻阻擋放電的電流明顯低于傳統(tǒng)液面放電，證明液層電阻放電能夠限制電流過(guò)快升高，從而提高火花放電的擊穿電壓。

圖6給出了液層電阻阻擋放電與傳統(tǒng)液面放電四價(jià)硫氧化速率對(duì)比?？梢钥闯觯谙嗤膯蚊}沖能量下，液層電阻阻擋放電氧化四價(jià)硫的氧化速率明顯高于傳統(tǒng)液面放電，證明液層電阻阻擋放電能提高高壓放電等離子體水處理的速率和能量效率。當(dāng)處理水量較小時(shí)，本發(fā)明的放電裝置可以獨(dú)立使用，對(duì)待處理水循環(huán)處理。當(dāng)處理通量較大時(shí)，本發(fā)明的放電裝置·可以作為大通量連續(xù)流處理體系的放電單元。
權(quán)利要求
1.一種液層電阻阻擋放電裝置，其特征在于，它包括上下兩層，上層從進(jìn)液到出液方向依次為活性炭纖維高壓極(I)、有機(jī)玻璃絕緣層(2)、活性炭纖維地電極(3)，放電裝置下層為導(dǎo)流板(4)，上下兩層組成箱體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電等離子體水處理裝置，其特征在于，儲(chǔ)水槽(5)與放電裝置之間依次設(shè)有水泵(6)和流量計(jì)(7)。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓放電等離子體水處理的方法，其特征在于，放電裝置進(jìn)液后在導(dǎo)流板(4)上形成液層，厚度為1-10毫米，活性炭纖維高壓極(I)與活性炭纖維地電極(3)置于液層上，與液面間距為3-20毫米，10-50千伏高壓氣相放電，活性炭纖維高壓極(I)與活性炭纖維地電極(3)在空氣層內(nèi)形成大面積且均勻的等離子體，等離子體中的活性物質(zhì)包括臭氧、羥基自由基、單氧自由基、活性氧分子被液面吸收進(jìn)入液層，與液層中污染物發(fā)生反應(yīng)，從而去除液層中污染物或降低污染物的濃度，經(jīng)處理的液層回流到儲(chǔ)水槽(4)繼續(xù)循環(huán)處理。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓放電等離子體水處理的方法，其特征在于，將2-10個(gè)放電裝置串聯(lián)，待處理液體依次流過(guò)每個(gè)液層電阻阻擋放電裝置，在導(dǎo)流板(4)上形成液層，厚度為1-10毫米，活性炭纖維高壓極(I)與活性炭纖維地電極(3)置于液層上，與液面間距為3-20毫米，10-50千伏高壓氣相并聯(lián)放電，活性炭纖維高壓極(I)與活性炭纖維地電極(3)在空氣層內(nèi)形成大面積且均勻的等離子體，等離子體中的活性物質(zhì)包括臭氧、羥基自由基、單氧自由基、活性氧分子被液面吸收進(jìn)入液層，與液層中污染物發(fā)生反應(yīng)，從而去除液層中污染物或降低污染物的濃度；經(jīng)處理后的液層直接排放。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液層電阻阻擋放電裝置及其水處理的方法。包括儲(chǔ)水槽、放電裝置，儲(chǔ)水槽與放電裝置相連，放電裝置分為上下兩層，上層從進(jìn)液到出液方向依次為活性炭纖維高壓極、有機(jī)玻璃絕緣層、活性炭纖維地電極，放電裝置下層為導(dǎo)流板，上下兩層組成箱體結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)水槽與放電裝置之間依次設(shè)有水泵和流量計(jì)。放電裝置進(jìn)液后在導(dǎo)流板上形成液層，活性炭纖維高壓極與活性炭纖維地電極置于液層上，高壓氣相放電，與液層中污染物發(fā)生反應(yīng)，從而去除液層中污染物或降低污染物的濃度。本發(fā)明中液層將放電空間分隔，高壓極區(qū)和地極區(qū)的放電獨(dú)立發(fā)生，從而提高了火花放電的擊穿電壓；氣相等離子體與液面的接觸面積倍增，從而提高了水處理的能量效率。
文檔編號(hào)C02F1/46GK103073094SQ20131003345
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者雷樂(lè)成, 王小平, 張興旺, 李中堅(jiān) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)