自由基电离器制造技术

本发明专利技术公开了一种自由基电离器，其包含壳体，壳体一端设置一个或多个O2进气口，另一端设置电离后含自由基的气体出气口；壳体内具有一对正、负极板，或者一对以上平行、交替设置的正、负极板，所述正、负极板具有冷却腔，正、负极板之间具有允许O2流通的间隙，冷却腔内具有冷却剂进口和出口，正极板、负极板和冷却剂之间绝缘。在正、负极板的工作表面涂一层固体自由基稳定剂，和/或，向充入的氧气气流中加入一些气体氧自由基稳定剂，使得该装置产生氧自由基的反应加强，产物固定在氧自由基(O‑O·－)或高氧化性物质的状态，大大减少副反应的发生，降低了能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将气体分子离解成自由基的电离装置。
技术介绍
传统的臭氧发生器是一种将氧气先电离成氧自由基，然后形成的氧自由基立即结合形成臭氧的装置。该臭氧发生器电耗高，效率低的原因如下：氧气在两互不导电的极板之间，当两极板之间充上高频高压电压时，极板间的氧气分子在负极板上获得一个电子变成带负电的氧自由基(用O-O·－表示)，其反应如下：O2+4e→O-O·－ ⑴在两极板之间，在负极板上形成的氧自由基(O-O·－)，向正极板方向运动，这一过程中将会发生如下一些作用的可能性：1、当氧自由基(O-O·－)到达了正极板时，氧自由基(O-O·－)在正极板上释放电子，氧自由基(O-O·－)仍然转变成氧气(O2)，并放出热量，其反应如下：O-O·－－4e→O2 ⑵2、当氧自由基(O-O·－)向正极板运动时，和氧气分子发生碰撞形成臭氧，其反应如下：2O2+O-O·－→2O3 ⑶3、当氧自由基(O-O·－)向正极板运动时，和O3臭氧分子发生碰撞，仍然形成氧气，并释放大量热量，其反应如下：2O3+O-O·－→4O2 ⑷4、当氧自由基(O-O·－)向正极板运动，且极板间温度过高(大于30℃)时，如果O3臭氧分子和O3臭氧分子发生碰撞，仍然形成氧气，并释放大量热量，其反应如下：O3+O3→3O2 ⑸所以，传统的臭氧发生器电耗极高，通常要获得1Kg臭氧需要消耗7度以上的电能；但理论上，生产1Kg臭氧需要消耗约1.115度电能即可。所以，大部分电能是消耗在反应⑵、⑷和⑸中，有效反应⑶所获得的能量较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能高效率地产生自由基物质的电离装置，使该装置产生氧自由基的反应⑴加强，使产物固定在氧自由基(O-O·－)或高氧化性物质的状态，大大减少反应⑵、⑷和⑸的发生。该电离装置的实现方式有如下三种：1、电离与气体自由基稳定剂组合电离器：正极板和负极板除和接电点处是导通之外，其它地方全部绝缘，用冷却剂对正极板和负极板进行冷却，正极板和负极板与冷却剂之间绝缘，不导电；向正极板和负极板之间施加电压，并向充入正极板和负极板之间的氧气气流(也可以充入其它任何可以离解的气体)中加入一些气体氧自由基稳定剂，如NO2、SO3、CO2等，使氧自由基与这些气体氧化物反应生产高氧化态形式的自由基物质。其反应如下：O2+4e→O-O·－O-O·－+2NO2→2NO3·－O-O·－+2SO3→2SO4·－O-O·－+2CO2→2CO3·－当含NO3·－自由基的氧气可以充入含NO废气中，NO3·－自由基会将NO氧化NO2，NO3·－+NO→2NO2，利用该反应可以用于气体脱硝；当含SO4·－自由基的氧气可以充入含SO2废气中，SO4·－自由基会将SO2氧化SO3，SO4·－+SO2→2SO3，利用该反应可以用于气体脱硫；当含CO3·－自由基的氧气可以充入含CO废气中，CO3·－自由基会将CO氧化CO2；CO3·－+CO→2CO2，利用该反应可以用于CO变换。2、电离与固体自由基稳定剂组合电离器：正极板和负极板除和接电点处是导通之外，其它地方全部绝缘，用冷却剂对正极板和负极板进行冷却，正极板和负极板与冷却剂之间绝缘，不导电，并在正极板和负极板的工作表面涂一层固体自由基稳定剂(该固体自由基稳定剂是无放射性的过渡金属高氧化态，该“高氧化态”是指比最低价态高的氧化价态或在大气中能长期稳定存在的氧化态)的氧化物的一种或一种以上物质的混合物，然后向正极板和负极板之间施加电压，此时充入正极板和负极板之间的氧气会发生电离作用，电离以后获得的氧自由基(O-O·－)立即和负极板上的固体自由基稳定剂结合，使氧自由基(O-O·－)不向正极板运动，而就停留在负极板上滚动，并随主体气流带出电离器，在电离器中不发生或减少发生⑵、⑶、⑷和⑸反应过程；含氧自由基(O-O·－)的氧气可以作为强氧化剂，用于氧化各种
物质。电离过程中会发生如下反应：O2+4e→O-O·－O-O·－+MxOy→MxO(y+2)·－MxO(y+2)·－+MxOy→MxOy+MxO(y+2)·－…MxO(y+2)·－→MxOy+O-O·－3、电离与气体自由基稳定剂和固体自由基稳定剂组合电离器：正极板和负极板除和接电点处是导通之外，其它地方全部绝缘，用冷却剂对正极板和负极板进行冷却，正极板和负极板与冷却剂之间绝缘，不导电，并在正极板和负极板的工作表面涂一层固体自由基稳定剂(该固体自由基稳定剂是无放射性的过渡金属高氧化态的氧化物的一种或一种以上物质的混合物)，然后向正极板和负极板之间施加电压，此时充入正极板和负极板之间的氧气会发生电离作用，电离以后获得的氧自由基(O-O·－)立即和负极板上的固体自由基稳定剂结合，使氧自由基(O-O·－)不向正极板运动，而就在负极板上滚动，并随主体气流带出电离器；同时还向充入正极板和负极板之间的氧气气流中加入一些气体氧自由基稳定剂，如NO2、SO3、CO2等气体，使氧自由基与这些气体氧化物反应生产高氧化态形式的自由基物质。也就是说这种电离方式是前面两种电离方式的复合形式。因此，以上两种方式中所发生的各种反应在本方式中都会发生。本专利技术涉及一种自由基电离器，其包含：壳体，壳体一端设置一个或多个O2进气口，另一端设置电离后含自由基的气体出气口；壳体内具有一对或一对以上平行、交替设置的、具有冷却腔的正/负电极板，正/负电极板之间具有允许O2流通的间隙，冷却腔内具有冷却剂进口和出口，正极板、负极板和冷却剂之间绝缘。作为优选方案，在正/负极板的外表面以及和冷却剂接触的内表面附有绝缘层。作为优选方案，正极板与负极板之间的间隙宽度(即间隙处正极板和负极板表面的距离)为0.01～10mm，优选0.05～5mm，最优选0.1～3mm。作为优选方案，冷却腔内注入的冷却剂选自水、乙二醇、聚乙二醇、变压器冷却油。作为优选方案，冷却腔内注入的冷却剂使正/负电极板的工作温度小于30℃，优选小于20℃，最优选为4℃左右。作为优选方案，O2进气口同侧设置有气体氧自由基稳定剂进气口、或气体氧自由基稳定剂与O2共用同一管道，所述气体氧自由基稳定剂选自NO2、SO3、CO2。作为优选方案，相对的正/负电极板表面的绝缘层上具有固体自由基稳定剂层，所述固体自由基稳定剂为无放射性的过渡金属高氧化态的氧化物的一种或一种以上物质的混合物。本专利技术还涉及一种上述自由基电离器在氧化NO、SO2和/或CO气体中的应用。本专利技术还涉及一种上述自由基电离器在处理含NO、SO2和/或CO废气中的应用。作为优选方案，上述自由基电离器产生氧自由基或其他高氧化态形式的自由基物质，将NO、SO2和/或CO氧化为NO2、SO3和/或CO2，然后再用吸收剂相应地将生成的NO2、SO3和/或CO2吸收除去。作为优选方案，上述高氧化态形式的自由基物质为NO3·－自由基、SO4·－自由基和/或CO3·－自由基。本专利技术还涉及一种除去气体中NO、SO2和/或CO的装置，其包括上述自由基电离器。本专利技术的有益效果：传统的臭氧发生器电耗极高，通常要获得1Kg臭氧需要消耗7度以上的电能；但理论上，生产1Kg臭氧需要消耗约1.115度电能即可。同时，实际试验结果表明，如果用臭氧直接将1mol的NO氧化成N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自由基电离器，其包含：壳体，壳体一端设置一个或多个O2进气口，另一端设置电离后含自由基的气体出气口；壳体内具有一对正极板和负极板，或者一对以上平行、交替设置的正极板和负极板，所述正极板和负极板具有冷却腔，正极板和负极板之间具有允许O2流通的间隙，冷却腔内具有冷却剂进口和出口，正极板、负极板和冷却剂之间绝缘。

【技术特征摘要】
1.一种自由基电离器，其包含：壳体，壳体一端设置一个或多个O2进气口，另一端设置电离后含自由基的气体出气口；壳体内具有一对正极板和负极板，或者一对以上平行、交替设置的正极板和负极板，所述正极板和负极板具有冷却腔，正极板和负极板之间具有允许O2流通的间隙，冷却腔内具有冷却剂进口和出口，正极板、负极板和冷却剂之间绝缘。2.如权利要求1所述的自由基电离器，其特征在于，在壳体的O2进气口同侧设置有气体氧自由基稳定剂进气口，或者气体氧自由基稳定剂与O2共用同一管道，所述气体氧自由基稳定剂选自NO2、SO3和CO2。3.如权利要求1或2所述的自由基电离器，其特征在于，在正极板和负极板的外表面以及和冷却剂接触的内表面附有绝缘层。4.如权利要求3所述的自由基电离器，其特征在于，在正极板和负极板相对表面的绝缘层上具有固体自由基稳定剂层，所述固体自由基稳定剂为无放射性的过渡金属高氧化态的氧化物的一种或一种以上物质的混合物。5.如权利要求1～4任一项所述的自由基电离器，其特征在于，正极板与负极板之间的间隙宽度为0.01～10mm，优选0.05～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏雄辉，
申请(专利权)人：江西永丰博源实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36