[发明专利]一种羟基自由基溶液的制备方法和装置

权利要求书

1.一种羟基自由基溶液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)启动高频高压电源，对氧等离子体发生源施加激励功率，原料气通过管路进入氧等离子体发生源进行电离、离解，生成氧等离子体气体；

2)将步骤1)生成的氧等离子体气体从氧等离子体发生源出口经过管路，一部分通入氧等离子体气体浓度检测仪，检测氧等离子体浓度，其余进入高压射流器；

3)水由泵泵入过滤器，经过滤器的水流入高压射流器与进入高压射流器的氧等离子体气体进行气液混溶后，再流入气液分离器进一步混溶，未溶解于水中的氧等离子体气体通过剩余气体消除器热分解成氧气排放，氧等离子体气体经过一系列水射流空化动力学及等离子体化学反应过程在主管路中生成羟基自由基溶液。

2.如权利要求1所述一种羟基自由基溶液的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述高频高压电源的功率为100～400W，所述原料气可采用氧气或空气；所述管路可采用聚四氟乙烯管路。

3.如权利要求1所述一种羟基自由基溶液的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述电离、离解气体分子是在微流注与微辉光交替协同形成的大气压强电离放电中进行的，通过改变放电间隙、外加激励功率、临界电场强度、高能电子占有率，及氧气进气量等调控氧等离子体气体的浓度和各种活性粒子的比例，特别是O₂⁺浓度；强电离放电物理参数可利用斯塔克展宽法、光纤光谱测量结合数值模拟来调控。

4.如权利要求1所述一种羟基自由基溶液的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述原料气的进气流量为0.03～6.00m³/h，系统循环冷却水温度为5～10℃，所述放电间隙为0.1～0.25mm，电场强度达380Td，1Td＝10^-17V·cm²，电子平均能量达到9～10eV，放电通道中电子密度达到10¹⁵/cm³，电离占空比即微放电通道的总体积与放电间隙体积的比大于2％。

5.如权利要求1所述一种羟基自由基溶液的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述氧等离子体气体的浓度为80～300mg/L，氧等离子体包括O₂⁺、O、O⁺、O(³P)、O(¹D)、O₂(a¹Δg)和O₃。

6.如权利要求1所述一种羟基自由基溶液的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述管路采用聚四氟乙烯管路；所述一部分通入氧等离子体气体浓度检测仪的流量可为0.1～0.5L/min。

7.如权利要求1所述一种羟基自由基溶液的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述生成羟基自由基溶液的浓度通过氧等离子体气体浓度、气液体积比、氧等离子体气体的平衡分压、水体温度等参数来调控。

8.如权利要求1所述一种羟基自由基溶液的制备方法，其特征在于在步骤3)中，氧等离子体气体与水的体积比可为1∶(3～6)。

9.一种羟基自由基溶液的制备装置，其特征在于设有氧等离子体发生源、高频高压电源、等离子体诊断设备、氧等离子体气体浓度检测仪、气液高压射流器、过滤器、泵、气液分离器、剩余气体消除器、总氧化剂TRO检测仪、主管路；

所述氧等离子体发生源的进气口外接原料气源，高频高压电源与氧等离子体发生源连接，等离子体诊断设备与氧等离子体发生源连接，氧等离子体发生源的等离子体输出端分别接氧等离子体气体浓度检测仪和气液高压射流器；泵的入水口外接水源，泵的出水口接过滤器的入水口，过滤器的出水口接气液高压射流器的进水口，气液高压射流器的混溶气液出口接气液分离器的混溶气液入口，气液分离器的未溶解于水中的氧等离子体气体出口通过剩余气体消除器热分解成氧气排放，气液分离器的氧等离子体气体出口接主管路，生成的羟基自由基溶液从主管路送出；总氧化剂TRO检测仪设在主管路中。

10.如权利要求9所述一种羟基自由基溶液的制备装置，其特征在于所述氧等离子体发生源与原料气源之间依次设有第1阀门、第1流量计和第1压力表；所述氧等离子体发生源与气液高压射流器之间依次设有第2流量计和第2阀门；所述泵与水源之间设有第3阀门，在泵与过滤器之间设有第3流量计，在气液分离器与主管路之间设有第2压力表。