本发明专利技术涉及等离子体应用的技术领域，公开了一种旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置。放电发生在旋流气柱的气液界面，包括形成气柱的旋流器，与气柱相匹配的电极、高压电源、向旋流器提供与气相介质混合的待处理液的气液混合泵、空压机和水槽。与气相介质混合的待处理液被提升到一定流速进入旋流器，在离心力的作用下产生气柱，放电电极通上高压电源后，在气液界面和电极外表面之间的短距离空心圆柱内产生高强电场，位于高强电场内的气相介质被激发、发生环状辉光放电现象，产生等离子，耗能可低至5～15W。所提供装置的功能相当于把臭氧氧化工艺中的臭氧发生部分直接置于待处理液中，具有处理量大、耗能小、结构简单、易推广的优势。
【技术实现步骤摘要】
—种旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置
本专利技术涉及一种等离子反应装置，特别涉及一种旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置。
技术介绍
工业废水成分复杂、污染物种类多，其中的一些污染物用常规方法处理时难以有效的降解；有些即便可以降解，也会存在降解和脱色不彻底，降解耗时较长等问题。因此，降解效果好、处理效率高、与环境兼容性强的等离子水处理技术受到人们的广泛关注。等离子技术在常温常压下，高压放电直接或间接通过高能电子轰击、多种氧化性物种(如自由基、臭氧、过氧化氢等)氧化、紫外线光解、电场等的综合作用，从而有效降解多种难以通过生化手段降解的污染物。现阶段用于工业领域和科学研究的等离子水处理发生装置种类繁多，其中大多采用气相放电产生等离子体，之后将以臭氧为主的放电产物输送到水中的方法。例如，国内申请号200720185381.0中公开的“一种自冷却介质阻挡放电臭氧水处理装置”中提出，气源的气体进入介质阻挡放电臭氧发生器后产生臭氧，产生的臭氧通过微孔曝气头进入被处理液对其中的污染物进行处理。放电发生在液相外的气相介质中，由此生成的放电产物需通过气流运输(或扩散)作用于液体。但是，由于放电产物中除臭氧外的大部分活性物种寿命很短(例如，起重要作用的羟基自由基寿命小于10-4秒)，在气流运输过程中损失较大，其作用难以得到充分的发挥，最后输运到液体中的有效成分仍以臭氧为主，对处理效果造成影响。以“气泡放电等离子体”为基础的多种生产及应用技术的研究开发有效的克服上述不足，使气泡放电在液体内部产生，随着气泡破裂，放电产生的有效成分能够及时与待处理液接触，有效的避免活性集团在输运过程中的损失。气泡伴随较强的放电流光产生，融合了高能电子轰击、强氧化性物种氧化、紫外线光解等作用机制，对污染物的降解效果明显优于臭氧的单独作用。气泡型气液混合两相放电主要在气泡内发生，所需要的电压更低，放电所需输入的功率更小；同时，鼓入的气泡还起到了机械搅拌作用，有利于传质过程进行。国内申请号201010141876.X “一种大体积液相高压脉冲放电水处理器”、申请号201010138086.6 “高压脉冲放电等离子体水处理装置及方法”、申请号201120213976.9 “一种用于高压放电等离子体水处理的设备”等都对该技术进行了描述。国内申请号201010235060.3中公开的“低温等离子体与空气氧化相结合的水处理装置”中提出一种方法:电极通过放电产生自由基、臭氧及紫外光在水中引发有氧参与的链式反应；采用位于反应器底部的氧化装置在反应器内形成气泡，用以提高氧与水的传质。在等离子体作用下强化水与污染物的氧化反应，达到净化目的。然而在应用过程中，主要是在放电电极的尖端与接地电解之间产生电晕放电，其处理区域相对有限；另外该装置的结构特点使其在脉冲放电发生过程中易受到被处理液电导率的影响；同时该方法对功率源的参数体处理较高的要求。国内申请号201210134820.0公开的“常压液膜式气泡放电等离子体反应装置”中提出一种方法:待处理液在介质层表面形成液膜，工作气体由介质层表面布满的空隙进入液膜，形成的大量气泡在高压电源的作用下产生气液两相混合放电，产生等离子用于污染物的氧化降解。然而布满空隙的介质层表面、金属功率电极、液膜的形成等对反应装置结构要求比较复杂；其次待处理液经过深度大、接触面广的分布，压损也不会低；最后，气液混合放电装置水处理不大，也很难快速在工业应用中得到推广。专利描述的各种方法对“气泡放电等离子体”进行了多种优化，同时也带来了新的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置，该装置在旋流气柱的气液界面放电产生低温等离子，将气相介质放电置于水中，直接融合高能电子轰击、强氧化性物种氧化、紫外线光解等作用机制对待处理液进行氧化降解，因而降解效果好、处理效率高。本专利技术是通过以下技术方案来实现:一种旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置，包括水槽、空压机和旋流器，旋流器上插有放电电极，水槽内设有插有电极的旋流器，水槽下端出水口与气液混合泵的入口相连，气液混合泵的出口与插有电极的旋流器下端的进水口相连，形成一循环回路，空压机经玻璃转子流量计后连接到气液混合泵的入口，插有电极的旋流器的电极与高压电源相连。空压机和气液混合泵分别与控制柜相连。 空压机与玻璃转子流量计之间设置有针阀和压力表。水槽下端出水口处的管路上设置有球阀。所述的旋流器底端为进水口，气液混合体进入旋流器内部，将旋流器内部分成轴心处的空心圆柱空间和待处理液空间，空心圆柱空间与待处理液空间的交界处形成气柱的气液界面，旋流器顶部的空心圆柱空间中插入有放电电极，旋流器底部为轴向出水口。所述的放电电极的外形尺寸与空心圆柱空间相匹配。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果:本专利技术通过设置形成气柱的旋流器，与气柱相匹配的电极和高压电源，当待处理液与气相介质混合且高速进入旋流器时，由于气液不相溶在离心力的作用下密度大的待处理液被甩在旋流器内壁，气相介质留在旋流器中间产生气柱，在适当流速、气液混合比等工艺条件下形成界面清晰，形状稳定的气柱，由于该气柱在离心力的作用下产生，反应器内不需要专门产生放电空间的结构，使得装置结构简单容易加工，且该装置使放电发生在旋流气柱的气液界面，降解效果好、处理效率高。同时，所述的高速进入旋流器的流体，在旋流器内也是高速流动的，在水里气相介质放电产生的等离子体与气柱气液界面接触参加氧化降解反应的也是不同的待处理液。无需考虑气相介质在待处理液中的的扩散问题。离心力产生气柱，在气液界面发生快速反应；改变流体状态，气液界面消失，在气相介质与待处理液产生紊流，等离子寿命较长活性物质可与待处理液继续反应。本专利技术取代液相外气相介质放电产生等离子去氧化降解难以通过生化手段降解的污染物。所述装置实现液相内气相介质放电产生等离子直接氧化降解污染物，与现在工业中O3及其相关复合氧化工艺相比，该装置多了高能电子轰击、强氧化性物种氧化、紫外线光解等作用机制，对电能得到了充分的应用。该装置在水中直接和污染物接触，使得寿命较短.0H自由基为主的强氧化物种在反应中存在(.0H自由基氧化还原电位仅次于氟，而高于臭氧)，使得工艺对污染物的降解范围扩大。所述装置待处理液经过旋流器产生的界面清晰、形态稳定气柱，水流量大、反应器内停留时间短、水箱内停留时间可调，符合等离子体多种作用机制氧化降解水中的杂质的时间要求。所述装置和有关“气泡放电等离子体”、“气液混合放电等离子体”所描述的技术相比结构更为简单、耗能更小、处理水量也要大。同时，所述与气柱相匹配的电极与气柱形成的空心圆柱空间相匹配，使其与另一电极(气液界面)之间存在足够小的距离产生较强的电场，形成环状辉光放电而不至于该电极直接进入待处理液改变了放电介质。换句话说，与气柱相匹配的电极与另一电极(气液界面)距离越小，越容易产生达到放电要求的超强电场；当其距离为O时，放电介质变成比气相介质介电常数大很多的液相介质，一般电源很少提供这么大的电压跨度；与气柱相匹配的电极与另一电极(气液界面)距离越大，产生达到放电要求超强电场所需的电压越高，电源一定时即不能发生放电现象产生等离子体，提高电源电压可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置，其特征在于，包括水槽(102)、空压机(104)和旋流器(105)，旋流器(105)上插有放电电极(304)，水槽(102)内设有插有电极的旋流器(105)，水槽(102)下端出水口与气液混合泵(103)的入口相连，气液混合泵(103)的出口与插有电极的旋流器(105)下端的进水口(301)相连，形成一循环回路，空压机(104)经玻璃转子流量计(106)后连接到气液混合泵(103)的入口，插有电极的旋流器(105)的电极与高压电源(101)相连。
【技术特征摘要】
1.一种旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置，其特征在于，包括水槽(102)、空压机(104)和旋流器(105)，旋流器(105)上插有放电电极(304)，水槽(102)内设有插有电极的旋流器(105)，水槽(102)下端出水口与气液混合泵(103)的入口相连，气液混合泵(103)的出口与插有电极的旋流器(105)下端的进水口(301)相连，形成一循环回路，空压机(104)经玻璃转子流量计(106)后连接到气液混合泵(103)的入口，插有电极的旋流器(105)的电极与高压电源(101)相连。2.根据权利要求1所述的旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置，其特征在于，空压机(104)和气液混合泵(103)分别与控制柜相连。3.根据权利要求1所述的旋流气柱的气液界面放电等离子反应装置，其特征在于，空压机(104)与玻璃转子流量计(106)之间设...
【专利技术属性】
技术研发人员：王耀武，臧小舟，刘肃彦，杜利霞，吕涛涛，
申请(专利权)人：陕西瑞科特种设备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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