[实用新型]一种液相低温等离子体发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及液相等离子体放电技术和水力空化技术领域，具体是一种液相低温等离子体放电发生器。

背景技术

1985年，克莱门茨博士和佐藤博士首创将高压脉冲应用于水下电极放电，以产生·OH自由基用来降解水中的有机污染物并杀灭微生物。研究发现放电电流通道的长度取决于所输入电压的大小、脉冲宽度、电极极化及水的电导率。证实了在脉冲高压作用下，有气泡鼓入时，大气泡被分离为很多微气泡，当通过中空部分向反应器内的去离子水中曝氧气时气体放电解离，在液相检测到臭氧，其浓度取决于电压、处理时间和供氧量，曝氮气时，没有发现臭氧的存在。以原日本群马大学教授Sato为代表的科研小组，对放电过程中的物理过程和化学过程进行了详细的研究。在实验中发现，电导率对自由基的密度有一定的影响，在电导率为10~80μS/cm时，主要的自由基如·OH、·H等的密度达到最大值，当电导率超过80μS/cm时，随着电导率的增加，自由基的密度又有所下降。他们认为较低的电导率（<10μS/cm）限制了液下无曝气放电反应器内电晕的进一步发展，因而影响了放电区域自由基的产量。Willberg和Lang等分析了高压脉冲液相放电的特点，认为有机物在液体体系的降解可归结于两种因素：基于零级反应的物理作用和基于一级反应的等离子体作用。他们认为放电形成等离子体通道，一部分有机物在等离子体通道内被降解，一部分则在等离子体通道外被降解。本发生器同时采用了空化技术，水力空化是指当液体内部局部压力降低时（主要是由高流速引起压力降低）液体内部或液固交界面上形成的大量的微小气泡（空化气泡）的形成、发展和溃灭过程。空化气泡随流体流出这个区域时，由于压力突然增大，气泡溃灭，从而产生空化效应。空泡溃灭能产生局部的高温高压、强烈的冲击波和高速微射流，这为在常温常压条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种非常特殊的物理化学环境。

水力空化降解有机物的主要途径有直接热分解、自由基反应、超临界水氧化作用等。水力空化发生装置有两种：一是文丘里管，二是孔板。孔板与文丘里管相比具有结构简单，易于调节的特点，并且在孔板流动中产生的空化强度要比文丘里管的高许多。通过采用多洞孔板进行节流，改变管路流量，使流体在通过孔板后的流速迅速增加，形成高流速，从而使孔板后的压力降低，当降低到一定程度时就会发生空化。

高压脉冲液相放电技术是一种新型的水处理高级氧化技术，是自由基氧化、高温热降解、高能电子轰击、臭氧氧化、紫外光降解、光化学氧化、超临界水氧化、空化降解等多种作用的综合体现。近年来，众多学者结合高压脉冲放电自身所具有的这些作用将该技术与其它高级氧化技术联合起来，从而进一步促进有机物的降解。

20世纪80年代以后，液相高压脉冲放电等离子体广泛应用在水污染控制方面的研究。针对废水中有毒有机污染物，国内在该领域取得了很大的进展。1996年以后，我国开始利用脉冲电晕来降解有机废水，李胜利等采用高压脉冲放电等离子体的方法处理研究结果发现，在初始溶液PH小于9.04，处理30s时，水样的上清液COD降低了42.6%。浙江大学利用四针-板电极形式的气液混相脉冲放电等离子体系统，由于增加了放电电极的个数，由此提供了反应体系的作用范围，达到了提高有机物降解效果的目的。实验结果表明，在脉冲电压峰值为20KV、脉冲频率为150HZ、电极间距为18mm的操作条件下，放电30min时甲基红的降解效率达到99%。哈尔滨工业大学采用气液混相放电形式，并在放电电极之间添加活性氧化铝填料，由于填料的催化作用，亚甲基蓝、苯酚等有机物的脱除率得到很大的提高，对放电过程中产生的过氧化氢和臭氧的量进行测定，进而探讨苯酚的降解机理。向反应器中投加二价铁离子、三价铁离子、过氧化氢及粉末活性炭等催化剂能够提高苯酚的降解率。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种液相低温等离子体放电发生器，解决水中有机物污染的降解问题。

本实用新型的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种液相低温等离子体发生器，其特征在于，该发生器包括绝缘壳体、阴极棒、阳极环和隔板，所述绝缘壳体的一端设有介质出口、另一端设有介质入口，所述阴极棒、阳极环和隔板设在绝缘壳体内，所述阴极棒的一端固定在绝缘壳体设置介质入口的一端，所述隔板上设有多个过水孔，所述隔板套在阴极棒上，所述阳极环设在绝缘壳体设置介质出口的一端，所述阴极棒和阳极环同轴。

进一步的，所述隔板设有三个，三个隔板间隔套在阴极棒上。