本发明专利技术公开了一种超声波协同强电离放电生成羟基自由基的装置及方法，将超声波雾化器的管路和氧气输入管路接入气体混合器的输入端，气体混合器的输出管路连接强电离放电等离子体反应器，电源连接强电离放电等离子体反应器。将液态水经超声波雾化器雾化，雾气与氧气一起进入气体混合器进行混合，然后进入强电离放电等离子体反应器，在高频高压电源的作用下生成羟基自由基。本发明专利技术能产生浓度为１０％～２０％的羟基自由基，加工流程简单、操作方便；采用Ｈ↓［２］Ｏ、氧气作为绿色原料；对环境无害；不使用外加催化剂及氧化剂等辅助药剂，避免这些药剂使用所带来的二次污染等问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及羟基自由基的生成方法，属于气体电离放电、等离子体化学
技术介绍
环境是人类生存和发展的物质基础。随着全球工业化的快速发展，环境污染日趋严重, 直接影响了人类社会的可持续发展。近年来，先进氧化技术因其独特的优势和巨大潜在的 应用前景，引起了学术界的重视，并进行了大量研究工作。先进氧化技术主张从根本上解 决环境污染问题，实现零环境污染、零废物排放，且具有高效性、普适性和氧化降解的彻 底性等优点。其研究内容是羟基自由基(，OH)的产生及其诱发一系列的链反应，降解有 机物、微生物等为C02、 H20和微量无机盐的化学反应过程。该技术是在不断提高，OH产生效 率和应用效率的基础上发展起来的。 OH是一种能净化污染物的强氧化剂，是进攻性最强的化学物质之一，与氟的氧化能 力相当，几乎能与所有的生物大分子、有机物和无机物发生不同类型的化学反应；，OH的化 学反应属于游离基反应，速度极快，反应后不存在有毒有害的残留物，剩余的 OH最终分 解成无公害的仏0和02。 OH的这些先进氧化特性使它能够广泛应用在污水深度处理等方面， 是污染治理的绿色药剂。解决先进氧化技术工程化的关键问题是如何制取高浓度、大产量 的羟基自由基。产生羟基自由基传统的方法有过氧化氢法、电子辐射法、光催化法、水激励法等。而常规产生羟基自由基方法存在的问题是加工羟基自由基时需外加大量的催 化剂、氧化剂等，存在二次污染、安全和增加成本等问题；受各种因素制约，多数工艺尚未实现高效、规模化生成高浓度羟基自由基，难以应用到实际污染物处理工程上。目前尚 没有采用超声波雾化与强电离放电技术联合生成羟基自由基的相关研究。
技术实现思路
本专利技术针对现有羟基自由基产生技术中存在的安全性、成本及实际工程应用等问题， 提出一种利用超声波将水雾化、并与氧气混合在强电离放电作用下生成羟基自由基的装置 及方法。本专利技术装置采用的技术方案是包括超声波雾化器、阀和流量计，将超声波雾化器的 管路和氧气输入管路接入气体混合器的输入端，气体混合器的输出管路连接强电离放电等 离子体反应器，电源连接强电离放电等离子体反应器。本专利技术方法采用的技术方案是将液态水经超声波雾化器雾化，雾气与氧气一起进入 气体混合器进行混合，然后进入强电离放电等离子体反应器，在高频高压电源的作用下生 成羟基自由基。本专利技术的有益效果是1. 能产生浓度为10% 20%的羟基自由基；2. 加工羟基自由基的流程简单、操作方便；3. 采用&0、氧气作为绿色原料；对环境无害；4. 不使用外加催化剂及氧化剂等辅助药剂，避免这些药剂使用所带来的二次污染等问题。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术超声波协同强电离放电生成羟基自由基的装置连接示意图。 图中l.超声波雾化器；2.阀；3.流量计；4.阀；5.流量计；6.气体混合器；7.强电离放 电等离子体反应器；8.水；9.氧气；IO.高频高压电源；ll.羟基自由基。具体实施例方式如图1，液态水8在超声波雾化器1中，将超声波雾化器1的管路和氧气9输入管路 接入气体混合器6的输入端，超声波雾化器1管路上还连接阀2和流量计3，氧气9输入 管路上还连接阀4和流量计5。气体混合器6的输出管路连接强电离放电等离子体反应器7， 电源10连接强电离放电等离子体反应器7，从强电离放电等离子体反应器7输出的是羟基 自由基ll。首先采用超声波雾化器1将液态水8雾化，然后将雾气与氧气9以0. 8 2 : 1的比例进 入气体混合器6，混合均匀后，进入强电离放电等离子体反应器7中，电源10将高频高压 施加到放电极上，在强电离放电等离子体反应器7中形成强电离放电，在放电作用下强电 离放电等离子体反应器7中生成高浓度的羟基自由基11 。超声波是物理介质中的一种弹性机械波，具有聚束、定向、反射及透射等特性。超声 波雾化的机理是借助压电晶体的压电作用，将高频电磁振荡转化为液体的机械振动，又由 于空化作用使溶液的波头被打散而成雾；而强电离放电则在等离子体反应器7中通过强电场引起氧、水分子的激发、超激发和电离反应，从而产生羟基自由基ll。 实施例1超声频率为1. 7MHz土l(m的超声波雾化器1输出的雾气流量通过阀2及流量计3控制， 最大雾化率》4mL/min，将氧气9的流量通过阀4及流量计5控制，两管路汇集处的雾气与 氧气的流量比值为0.8 : 1;强电离放电等离子体反应器7中的放电为窄间隙强电离气体放 电，反应器中的放电折合电场强度要求大于380Td。羟基自由基11的浓度通过调节电源10 的电压、频率及放电间隙等参数来调节。羟基自由基测定时，以苯为清除剂，并用高效液 相色谱法进行测定，产生羟基自由基11的浓度达到12. 5%。 实施例2超声频率为1. 7MHz土10免的超声波雾化器1输出的雾气流量通过阀2及流量计3控制， 最大雾化率^4mL/min,将氧气9的流量通过阀4及流量计5控制，两管路汇集处的雾气与 氧气的流量比值为1. 5 : 1;强电离放电等离子体反应器7中的放电为窄间隙强电离气体放 电，反应器中的放电折合电场强度要求大于380Td。羟基自由基11的浓度通过调节电源10 的电压、频率及放电间隙等参数来调节。羟基自由基11浓度达到17.3%。 实施例3超声频率为1. 7MHz士10y。的超声波雾化器1输出的雾气流量通过阀2及流量计3控制， 最大雾化率》4mL/min，将氧气9的流量通过阀4及流量计5控制，两管路汇集处的雾气与 氧气的流量比值为1 : l;强电离放电等离子体反应器7中的放电为窄间隙强电离气体放电， 反应器中的放电折合电场强度要求大于380Td。羟基自由基11的浓度通过调节电源10的 电压、频率及放电间隙等参数来调节。羟基自由基11浓度达到14.2%。权利要求1.一种超声波协同强电离放电生成羟基自由基的装置，包括超声波雾化器(1)、阀和流量计，其特征是将超声波雾化器(1)的管路和氧气(9)输入管路接入气体混合器(6)的输入端，气体混合器(6)的输出管路连接强电离放电等离子体反应器(7)，电源(10)连接强电离放电等离子体反应器(7)。2. 根据权利要求l所述的一种超声波协同强电离放电生成羟基自由基的装置，其特征是: 超声波雾化器(1)管路上连接阀(2)和流量计(3)，氧气(9)输入管路上连接阀(4) 和流量计(5)。3. —种超声波协同强电离放电生成羟基自由基的方法，其特征在于生成羟基自由基的步 骤是将液态水(8)经超声波雾化器(1)雾化，雾气与氧气(9) 一起进入气体混合器(6)进行混合，然后进入强电离放电等离子体反应器(7)，在高频高压电源(10)的作 用下生成羟基自由基(11)。4. 根据权利要求3所述的一种超声波协同强电离放电生成羟基自由基的方法，其特征是 超声波雾化器(1)的超声频率为1.7MHz±10%，最大雾化率》4mL/min。5. 根据权利要求3所述的一种超声波协同强电离放电生成羟基自由基的方法，其特征是: 进入气体混合器(6)的雾气与氧气的流量比值为0.8 2: 1。6. 根据权利要求3所述的一种超声波协同强电离放电生成羟基自由基的方法，其特征是: 强电离放电等离子体反应器(7)中的放电为窄间隙强电离气体放电，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声波协同强电离放电生成羟基自由基的装置，包括超声波雾化器（１）、阀和流量计，其特征是：将超声波雾化器（１）的管路和氧气（９）输入管路接入气体混合器（６）的输入端，气体混合器（６）的输出管路连接强电离放电等离子体反应器（７），电源（１０）连接强电离放电等离子体反应器（７）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：储金宇，吴春笃，赵如金，李宁，张波，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[]
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