描述了一种通过在液体容积(6)中产生电晕放电(12)来处理液体(5)的方法。在此，对位于液体容积(6)中的电极设备(2)施加高压脉冲(8)。高压脉冲(8)的脉冲上升时间处于直至40纳秒的范围内，并且高压脉冲(8)的脉冲持续时间处于50至400纳秒的范围内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过在液体容积中产生电晕放电来处理液体的方法，其中，对位 于液体容积中的电极设备施加高压脉冲。 本专利技术还涉及一种通过在液体容积中产生电晕放电来处理液体的装置，其中，所 述装置包括具有至少一个阴极和至少一个与阴极有一定距离地布置的阳极的电极设备以 及用于产生高压脉冲的高压单元，其中，所述高压单元与所述电极设备相连，以对至少一个 阳极施加高压脉冲，并且其中，所述电极设备被设计用于在至少一个阴极和至少一个阳极 之间的空间中容纳要处理的液体。
技术介绍
为了对液体、特别是饮用水、工业用水和废水进行清洁、消毒和/或净化，已知使 用等离子体处理。在此，等离子体不仅可以在液体容积外部以气态相被产生，然后与气体一 起被引入液体容积中。而是，可以在液体容积本身中通过产生电晕放电来产生用于液体处 理的等离子体。 M.A.Malik,Y.Minamitani，S.Xiao,J.F.Kolb和Κ·H.Schoenbach:Streamersin WaterFilledWire-CylinderandPacked-BedReactors,in:IEEETransactionson PlasmaScience，Vol. 33,No. 2,April2005，第 490-491 页公开了电晕放电在水体积中的 产生。在此，描述了在高达90千伏的高压下具有500纳秒（FWHM)的脉冲持续时间的高压 脉冲，其具有80至150纳秒的脉冲上升时间和400纳秒的脉冲下降时间。在等离子体通道 中，产生诸如过氧化氢和氢氧化物的活性种，但是由于其短暂的寿命而不能在液体容积中 充分地与要处理的污染物相互作用。通过用具有3至5mm的直径的硅胶珠（硅胶球）填充 液体容积，在反应器体积中获得更均匀的等离子体分布。 从M.A.Malik:WaterPurificationbyPlasmas:WhichReactorsareMost EnergyEfficient?，in:PlasmaChemPlasmaProcess(2010)30:21_31 中已知，其中以气 相形成等离子体并且喷洒要处理的液体溶液的脉冲驱动的反应器非常有效。 Z.Machala,B.Tarabova,M.Pilach,K.Hensel,M.Jander,E.Spetlikova, P.Lukes：PlasmaAgentsinWaterandSurfaceDecontamination,in:NATO AdvancedResearchWorkshop,PlasmaforBio-Decontamination,MedicineandFood Security,Jasna,Slovakia,March15-18,2011，Ed.KarolHensel和ZdenkoMachala,第 45-46页描述了在大气压力下用高压放电对水和表面的生物净化。将要处理的水喷射到由 此产生的冷等离子体中。被污染的水直接流过空心的针形电极，由此流过等离子体活性区。 该冷的大气压等离子体利用具有纳秒范围内的脉冲持续时间的重复脉冲产生。 从W0 97/37938A1中已知，在液体容积外部产生氧化的气态等离子体，并且作为 等离子体气体流引入要处理的液体容积中。 W0 2009/006993A2公开了一种通过高压脉冲技术对被细菌污染的液体进行消毒 的反应器和其方法。在能够施加高压电势的电极上有一陶瓷层。在此，使用具有大于100 纳秒的脉冲持续时间、优选200至300纳秒的脉冲持续时间的高压脉冲，其中，高压脉冲的 上升时间小于100纳秒。
技术实现思路
由此出发，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种通过在液体容积中产生电晕放 电来处理液体的改进的方法和改进的装置，其中，对位于液体容积中的电极设备施加高压 脉冲。 上述技术问题通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求7的特征的装置 来解决。在从属权利要求中描述了有利实施方式。 借助于具有50至400纳秒范围内的脉冲持续时间的非常短的高压脉冲，特别是借 助于1至40纳秒范围内的高压脉冲的非常短的脉冲上升时间，在几乎整个流体体积中实现 了非常有效的液体处理。非常短的脉冲上升时间产生明显更大的冲击波，并且使能量快速 传递到电极，由此产生更有效的反应化学过程。通过具有非常陡的边沿的非常短的高压脉 冲，减小了对阴极的电晕放电击穿的危险。此外，确保尽可能少的能量被浪费用于等离子体 和液体的加热。 通过50至400纳秒范围内的脉冲持续时间中的1至40纳秒范围内的非常短的 脉冲上升时间，在电晕放电中实现具有非常高的电流尖峰和明显更短的脉冲时间的电流脉 冲。在大约250纳秒（FWHM)的脉冲持续时间的情况下，例如获得大约100纳秒的电流周期， 其中，电流脉冲显著衰减。由此，短高压脉冲的陡峭的上升沿产生非常短并且尖锐的电流脉 冲，其结果是，液体容积中的液体处理非常有效。 脉冲重复率优选处于10至1000赫兹范围内。两个连续的高压脉冲之间的静止时 间应当比高压脉冲的脉冲长度长。由此确保所产生的等离子体最初逐渐消失。 脉冲重复率优选处于50至150赫兹范围内。 高压脉冲的电压幅值应当大于50千伏，优选处于50至200千伏的范围内，特别优 选高达200千伏。在该范围内，能够实现电晕放电，其能量基本上转换到可用于处理液体的 化学和物理反应中，而不会出现对阴极的电荷击穿的显著危险，并且不会将能量无用地传 递到对液体的加热中。但是在该范围内，也确保产生的电流脉冲具有足够的幅值。 特别有利的是，电极设备具有多个阳极，其中，交替地对阳极或阳极组施加高压脉 冲。以这种方式，能够确保电晕放电在液体容积中的大面积分布。在对一个阳极或一个阳 极组施加高压脉冲之后，能够利用衰减时间，以对另一个阳极或者另一个阳极组施加高压 脉冲，而在那里形成的电晕放电不会被先前施加高压脉冲的另一个阳极或阳极组的范围内 的衰减阶段影响。由此，能够非常有效地在小的时间窗内利用电晕放电交替地一个接一个 地对液体容积的不同的空间范围进行处理。 在这种类型的装置中，为了执行所述方法，设置为，高压单元被构造为产生具有1 至40纳秒范围内的脉冲上升时间并且具有50至400纳秒范围内的脉冲持续时间的高压脉 冲。 在此，还有利的是，高压单元被构造为产生具有10至1000赫兹范围内、优选50至 150赫兹范围内的脉冲重复率的高压脉冲。 此外，特别有利的是，高压单元被构造为产生具有大于5千伏的电压幅值、优选具 有50至200千伏范围内、优选50至200千伏范围内、特别优选高达200千伏的电压幅值的 高压脉冲。 特别有利的是，电极设备具有多个阳极。在此，高压单元连接到阳极，并且优选被 构造为对阳极或者选择的阳极组交替地施加高压脉冲。由此，能够在时间上一个接一个地 对在空间上彼此间隔开的阳极进行施加。以时间移位的方式交替地被施加的阳极或阳极组 在此优选以在空间上彼此移位的方式布置为，同时被施加的阳极的电晕放电不被由于在先 前被施加的阳极上的先前的电晕放电的衰减行为影响。 任选地可以想到，对多个阳极同步、即同时施加高压脉冲。 特别有利的是，电极设备的至少一个阳极被布置为能围绕旋转轴转动。在此，设置 驱动单元，当前第1页1&本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过在液体容积(6)中产生电晕放电(12)来处理液体(5)的方法，其中，对位于液体容积(6)中的电极设备(2)施加高压脉冲(8)，其特征在于，高压脉冲(8)的脉冲上升时间处于直至40纳秒的范围内，并且高压脉冲(8)的脉冲持续时间处于50至400纳秒的范围内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：JF科尔布，KD韦尔特曼，R巴纳希克，J庄，
申请(专利权)人：INP格赖夫斯瓦尔德注册协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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