棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置及方法。本装置包括：可调供电单元、双氧水发生单元、电信号转换单元和数据分析控制单元，双氧水发生单元由水雾产生单元、棒状阵列介质阻挡放电单元和气液分离单元相互连通构成；棒状阵列介质阻挡放电单元包括由箱体和棒状电极构成的反应器；箱体内设置有若干平行于箱体底面且相互平行的多排棒状电极；同排的电极连接电源的正极或负极，上下相邻排的电极分别连接电源的正极和负极。本装置结构新颖，处理效果显著，实现了快速制取双氧水的功能，同时反应器体积大幅度减少，能够做到随产随用，此外还不会产生环境污染，有广阔的应用前景。

Device and method for hydrogen peroxide synthesis by rod array automatic energy adaptation water mist

The invention discloses a rod array automatic energy adaptation water mist synthesis hydrogen peroxide device and a method. The device includes the adjustable power supply unit, the hydrogen peroxide generating unit, the electrical signal conversion unit and the data analysis control unit. The hydrogen peroxide generating unit is composed of the water mist generating unit, the bar array dielectric barrier discharge unit and the gas liquid separation unit, and the bar array dielectric barrier discharge unit consists of the box and the bar shaped discharge unit. The reactor is composed of a number of rod electrodes parallel to the bottom of the box and parallel to each other; the same electrode connects the positive or negative poles of the power supply, and the adjacent rows of electrodes are connected to the positive and negative poles of the power supply respectively. The structure of the device is novel, the treatment effect is remarkable, and the function of rapid production of hydrogen peroxide is realized. At the same time, the volume of the reactor is greatly reduced, and it can be used with production. In addition, it will not produce environmental pollution, and has a broad application prospect.

【技术实现步骤摘要】
棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置及方法
本专利技术涉及一种棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置。
技术介绍
双氧水(H2O2)是一种重要的化工原料，被广泛应用于纸浆漂白、电子工业、污水处理、化学合成等领域。双氧水具有氧化作用，可用于织物、纸浆、草滕竹制品的漂白、有机合成及高分子合成、有机及无机过氧化物的生产、电镀工业、三废处理、食品和医药工业等等。目前全世界绝大多数的H2O2采用蒽醌法生产，用蒽醌法生产双氧水存在工艺复杂，反应器体积大，单次加工时间长，还存在催化剂粉碎、结块、蒽醌降解、氢效低、催化剂中毒、设备投资大以及环境污染等严重问题。采用钯、金等贵金属负载催化剂将氢氧直接合成H2O2已经有许多研究，但该过程存在着高选择性与高转化率不可兼得，生成的如O2需要分离等弊端。非平衡等离子体已经广泛用于材料处理及环境保护领域，在化学转化及合成领域也有很好的应用前景。用非平衡等离子体活化氢氧分子合成的H2O2虽早在上世纪60年代就有文献报道，但生成H2O2的产率很低。由于板板式介质阻挡放电反应器制作简单，制取H2O2的原料——水雾和O2，能够大量而简易的获取，所以用板板式介质阻挡放电反应器合成H2O2可以做到随用随制，节约成本，不再局限于大规模工厂生产，是一种环境友好型的合成H2O2方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置，可以快速制取双氧水，同时反应器体积小，不会污染环境。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置，其特征是，包括：可调供电单元、双氧水产生单元、电信号转换单元和数据分析控制单元；所述双氧水发生单元由水雾产生单元、棒状阵列介质阻挡放电单元和气液分离单元相互连通构成；所述水雾产生单元将从外接气源和外接液源输入的气体和液体产生均匀的有一定流速的水雾；所述棒状阵列介质阻挡放电单元采用介质阻挡放电处理所述水雾产生单元的水雾产生双氧水和臭氧；所述可调供电单元为棒状阵列介质阻挡放电单元提供高压脉冲激励；所述电信号转换单元将棒状阵列介质阻挡放电单元产生的光谱相对强度、电压和电流信号分别转化为数字信号输入至所述数据分析控制单元中；所述数据分析控制单元分析收到的所述电信号转换单元的信号，分析出单位能量产生双氧水量的相对量，并通过控制所述可调供电单元调整所述棒状阵列介质阻挡放电单元的供电电压、频率和功率密度，获得最大能效比；所述气液分离单元将所述棒状阵列介质阻挡放电单元输出的水雾通入积液中，将水雾中的气液分离；棒状阵列介质阻挡放电单元包括由箱体和棒状电极构成的反应器；箱体内设置有若干平行于箱体底面且相互平行的多排棒状电极；同排的电极连接电源的正极或负极，上下相邻排的电极分别连接电源的正极和负极；棒状电极的每个电极均由外层的石英空心管和中间的钼、钨或镍铬合金棒构成，石英空心管与钼、钨或镍铬合金棒之间空隙由硅胶填充，石英空心管作为阻挡介质，钼、钨或镍铬合金棒作为放电电极。还包括一气液控制循环单元，由所述气液控制循环单元由所述数据分析控制单元控制，对输入所述水雾产生单元的气体流量和液体流量进行调整。还包括一储气单元，所述储气单元储存所述气液分离单元工作后产生的气体。还包括一储液单元，所述储液单元储存所述气液分离单元工作后产生的双氧水。所述外接气源为所述水雾产生单元提供氧气。所述数据分析控制单元根据光谱仪测试获得的相对光谱强度对棒状阵列介质阻挡放电单元的放电效果进行评估，通过下式计算来自放电区域的活性物质的相对光量子产率Eer：其中，I是放电区域的发射光谱的相对强度，Em,j是调功周期的供电能量；通过相对光量子产率Eer评价活性物种的产率。水雾产生单元产生的水雾快速穿过阻挡介质间的空隙的同时，采用电压脉冲上升和下降时间为纳秒级的高压脉冲激励驱动棒状阵列介质阻挡放电单元产生放电，产生放电生成物。水雾产生单元采用单个或多个超声雾化器。气液分离单元包括一可容纳积液的箱体，箱体内下方设置一填充物质，填充物质与箱体一端侧壁之间由一淹没在积液内的细网分隔；水雾由箱体上方的入口进入箱体内，并通过一始终位于积液的液面之下的水雾入口通入积液中。一种棒状阵列小流量自动能量适配水雾合成双氧水方法，其特征是，水雾产生单元将从外接气源和外接液源输入的气体和液体产生均匀的有一定流速的水雾；棒状阵列介质阻挡放电单元采用介质阻挡放电处理水雾产生单元的水雾产生双氧水和臭氧；可调供电单元为棒状阵列介质阻挡放电单元提供高压脉冲激励；电信号转换单元将棒状阵列介质阻挡放电单元产生的光谱相对强度、电压和电流信号分别转化为数字信号输入至所述数据分析控制单元中；数据分析控制单元分析收到的所述电信号转换单元的信号，分析出单位能量产生双氧水量的相对量，并通过控制所述可调供电单元调整所述棒状阵列介质阻挡放电单元的供电电压、频率和功率密度，获得最大能效比；气液分离单元将所述棒状阵列介质阻挡放电单元输出的水雾通入积液中，将水雾中的气液分离；棒状阵列介质阻挡放电单元包括由箱体和棒状电极构成的反应器；箱体内设置有若干平行于箱体底面且相互平行的多排棒状电极；同排的电极连接电源的正极或负极，上下相邻排的电极分别连接电源的正极和负极；棒状电极的每个电极均由外层的石英空心管和中间的钼、钨或镍铬合金棒构成，石英空心管与钼、钨或镍铬合金棒之间空隙由硅胶填充，石英空心管作为阻挡介质，钼、钨或镍铬合金棒作为放电电极；水雾产生单元产生的水雾快速穿过石英空心管之间的空隙，采用电压脉冲上升和下降时间为纳秒级的高压脉冲激励驱动棒状阵列介质阻挡放电单元放电，产生放电生成物。本专利技术所达到的有益效果：本装置实现了快速制取双氧水的功能，同时反应器体积大大减少，能够做到随产随用，此外还不会产生环境污染。同时本装置结构新颖，处理效果显著，能有效快速产生H202，有广阔的运用前景。附图说明图1整体装置框架图；图2整体装置示意图；图3系统工作流程图；图4参数处理主程序；图5反应器输入电压测试示意图；图6反应器供电电流测试示意图；图7紫外传感器测试示意图；图8水位采集测试示意图；图9供电能量计算子程序；图10光量子产率能效比计算子程序；图11牛顿爬山算法示意图；图12a、图12b棒状阵列介质阻挡放电单元反应器正示意图和侧示意图；图13a、图13b棒状电极正示意图和侧示意图；图14气液分离单元结构正视图；图15气液分离单元结构右视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。1整体装置结构如图1和图2所示，本专利技术主要包括：外接气源、外接液源、气液控制循环单元、水雾产生单元、棒状阵列介质阻挡放电单元、可调供电单元、双氧水发生单元、电信号转换单元、数据分析控制单元、气液分离单元、储液单元和储气单元。其中，所述双氧水发生单元由水雾产生单元、棒状阵列介质阻挡放电单元和气液分离单元相互连通构成；外接气源与气液控制循环单元相连；外接液源与水雾产生单元相连；储气单元与气液控制循环单元相连；气液分离单元与气液控制循环单元相连；气液控制循环单元与水雾产生单元相连；水雾产生单元与棒状阵列介质阻挡放电单元相连；棒状阵列介质阻挡放电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置，其特征是，包括：可调供电单元、双氧水发生单元、电信号转换单元和数据分析控制单元；所述双氧水发生单元由水雾产生单元、棒状阵列介质阻挡放电单元和气液分离单元相互连通构成；所述水雾产生单元将从外接气源和外接液源输入的气体和液体产生均匀的有一定流速的水雾；所述棒状阵列介质阻挡放电单元采用介质阻挡放电处理所述水雾产生单元的水雾产生双氧水和臭氧；所述可调供电单元为棒状阵列介质阻挡放电单元提供高压脉冲激励；所述电信号转换单元将棒状阵列介质阻挡放电单元产生的光谱相对强度、电压和电流信号分别转化为数字信号输入至所述数据分析控制单元中；所述数据分析控制单元分析收到的所述电信号转换单元的信号，分析出单位能量产生双氧水量的相对量，并通过控制所述可调供电单元调整所述棒状阵列介质阻挡放电单元的供电电压、频率和功率密度，获得最大能效比；所述气液分离单元将所述棒状阵列介质阻挡放电单元输出的水雾通入积液中，将水雾中的气液分离；棒状阵列介质阻挡放电单元包括由箱体和棒状电极构成的反应器；箱体内设置有若干平行于箱体底面且相互平行的多排棒状电极；同排的电极连接电源的正极或负极，上下相邻排的电极分别连接电源的正极和负极；棒状电极的每个电极均由外层的石英空心管和中间的钼、钨或镍铬合金棒构成，石英空心管与钼、钨或镍铬合金棒之间空隙由硅胶填充，石英空心管作为阻挡介质，钼、钨或镍铬合金棒作为放电电极。...

【技术特征摘要】
1.一种棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置，其特征是，包括：可调供电单元、双氧水发生单元、电信号转换单元和数据分析控制单元；所述双氧水发生单元由水雾产生单元、棒状阵列介质阻挡放电单元和气液分离单元相互连通构成；所述水雾产生单元将从外接气源和外接液源输入的气体和液体产生均匀的有一定流速的水雾；所述棒状阵列介质阻挡放电单元采用介质阻挡放电处理所述水雾产生单元的水雾产生双氧水和臭氧；所述可调供电单元为棒状阵列介质阻挡放电单元提供高压脉冲激励；所述电信号转换单元将棒状阵列介质阻挡放电单元产生的光谱相对强度、电压和电流信号分别转化为数字信号输入至所述数据分析控制单元中；所述数据分析控制单元分析收到的所述电信号转换单元的信号，分析出单位能量产生双氧水量的相对量，并通过控制所述可调供电单元调整所述棒状阵列介质阻挡放电单元的供电电压、频率和功率密度，获得最大能效比；所述气液分离单元将所述棒状阵列介质阻挡放电单元输出的水雾通入积液中，将水雾中的气液分离；棒状阵列介质阻挡放电单元包括由箱体和棒状电极构成的反应器；箱体内设置有若干平行于箱体底面且相互平行的多排棒状电极；同排的电极连接电源的正极或负极，上下相邻排的电极分别连接电源的正极和负极；棒状电极的每个电极均由外层的石英空心管和中间的钼、钨或镍铬合金棒构成，石英空心管与钼、钨或镍铬合金棒之间空隙由硅胶填充，石英空心管作为阻挡介质，钼、钨或镍铬合金棒作为放电电极。2.根据权利要求1所述的棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置，其特征是，还包括一气液控制循环单元，由所述气液控制循环单元由所述数据分析控制单元控制，对输入所述水雾产生单元的气体流量和液体流量进行调整。3.根据权利要求1所述的棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置，其特征是，还包括一储气单元，所述储气单元储存所述气液分离单元工作后产生的气体。4.根据权利要求1所述的棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置，其特征是，还包括一储液单元，所述储液单元储存所述气液分离单元工作后产生的双氧水。5.根据权利要求1所述的棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置，其特征是，所述外接气源为所述水雾产生单元提供氧气。6.根据权利要求1所述的棒状阵列自动能量适配水雾合成双氧水装置，其特征是，所述数据分析控制单元根据光谱仪测试获得的相对光谱强度对棒状阵列介质阻挡放电单元的放电效果进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞耕，陈秉岩，余仔涵，甘育麟，李沁书，徐小慧，易恬安，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32