本发明专利技术涉及一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极，它包括金属型材，金属型材的横截面为带有凸起的形状，凸起构成所述介电电泳电极的棱线。本发明专利技术还涉及一种由平行排布的电极构成的电极阵列。本发明专利技术的介电电泳电极阵列，可将不同组的电极分别连接在交流电源的两端，从而在较大尺度范围形成介电电泳效应，对于处于或经过其电场覆盖范围的流体，选择性的对其中含有的电中性颗粒进行分离或富集。可以用于环境工程领域的快速沉降，气体中悬浮杂质的去除，石油、原油去乳化和提纯等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境保护
，特别是一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极及电极阵列。
技术介绍
介电电泳描述的是位于非匀称电场的电中性颗粒由于介电极化的作用而产生的平移运动。产生在颗粒上的偶极矩可以由两个相同带电量但极性相反的电荷来表示，当它们在颗粒界面上不对称分布时，产生一个宏观的偶极矩。当这个偶极矩位于不匀称电场中，在颗粒两边的局部电场强度的不同产生一个净力，称为介电电泳力。由于悬浮于媒介中的颗粒与媒介有着不同的介电能力(介电常数)，颗粒会朝电场强度增强的方向移动，称为阳性介电电泳，反之若颗粒朝电场强度减弱的方向移动，称之为阴性介电电泳。当颗粒(半径r、相对介电常数为εp、电导率σp)悬浮于流体介质(相对介电常数为εf、电导率为σf)时，其所收到的介电电泳力为：FDEP=2πϵ0ϵfr3Re[k*(ω)]▿|E|2---(1)]]>式中:k*(ω)=ϵp*-ϵf*ϵp*+2ϵf*]]>(这里：ϵp*=ϵp-jσpω;ϵf*=ϵf-jσfω]]>)；E是外加电场强度的均方根；ε0是真空介电常数；ω是电场角频率。DEP力方向将取决于k*(ω)的实数部分，即CM因子，在CM>0时为阳性介电电泳,粒子从低电场区域运动到高电场区域，反之为阴性介电电泳。现有技术中，空气除尘通常采用静电除尘法，是利用电泳(electrophoresis,EP)的原理，在高压直流电场中使空气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向着与电子和离子电性相反的电极移动。在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电粉尘颗粒在电场力作用向电极运动，实现固体粒子或液体粒子与气流的分离。工业上广泛应用的是管式电除尘器和板式电除尘器。与电泳技术不同的是：(1)介电电泳操纵的是电中性颗粒，使其由于介电极化的作用而产生的平移运动；电泳操纵的是电子和离子，使其负荷在粉尘颗粒上产生定向移动。(2)介电电泳中颗粒运动方向与电场的方向无关，只与其本身的介电常数和介质的介电常数有关；电泳中颗粒运动方向取决于颗粒所带电荷的符号和电场的方向，电场方向反转则运动方向反转。(3)介电电泳需要非均匀电场；电泳在均匀或非均匀的场中都可发生。(4)介电电泳力的大小正比于颗粒直径的立方；电泳力的大小正比于颗粒所带电荷的多少。中国专利：一种介电电泳电极结构(申请号：201410407467.8，申请日：2014.08.19)公开了一种具有交叉结构的电极，由权利要求1和说明书第[0005]段的“所述第一导线群中的一部分导线连接电源正极，另一部分连接电源负极”可知，该电极在应用中，通入的是直流电源(只有直流电源才分正负极)。虽然申请人在说明书第[0006]段中阐述该电极结构能够产生不均匀电场，但从原理上来看这个不均匀电场是不能持续存在的。当介质中的电极通入直流电后，因不能抵消的带电粒子由于前面所述的电泳效应，汇聚在极性相反的电极表面，产生类似于静电屏蔽的效果，外电场强度被削减为0。这样就达不到在电极中间产生不均匀电场的作用，因此上述设置达不到专利技术目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极，以及由阵列平行排布的电极构成的电极阵列；可将不同组的电极分别连接在交流电源的两端，可在较大范围内形成介电电泳效应。本专利技术决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极，其特征在于：所述介电电泳电极包括金属型材，所述金属型材的横截面为带有凸起的形状，所述凸起构成所述介电电泳电极的棱线。所述介电电泳电极的外表面设置绝缘层。所述横截面为带有尖锐凸起的多边形。所述横截面为三角形、四边形、三角星形或四角星形。一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极阵列，其特征在于：它包括多行平行设置的一组介电电泳电极；所述介电电泳电极之间的中心距或间距均匀分布；相邻行和/或相邻列的介电电泳电极的棱线相对设置，且棱线相对的两个介电电泳电极分别连接交流电源的一个输出端与另一个输出端；所述介电电泳电极垂直于介质的流动方向，或与介质的流动方向有锐角夹角。所述介电电泳电极的横截面为三角形或三角星形时，上一行的电极与下一行的介电电泳电极的棱线相对。以第n行～第n+3行的介电电泳电极为一个单元循环，第n行的介电电泳电极间隔排列且独角向上，第n+1行的介电电泳电极位置对应于第n行的相邻两介电电泳电极之间且独角向下，第n+2行的电极位置对应于第n+1行的介电电泳电极且独角向上，第n+3行的介电电泳电极位置对应于第n+2行的相邻两介电电泳电极之间且独角向下；同在第n行的介电电泳电极连在交流电源的一个输出端上，同在第n+1行的介电电泳电极连在交流电源的另一个输出端上。当所述介电电泳电极的横截面为四边形或四角星形时，同一行内相邻介电电泳电极的棱线相对，同一列内相邻介电电泳电极的棱线相对。第n行的第奇数个介电电泳电极和第n+1行的第偶数个介电电泳电极连在交流电源的一个输出端上，第n行的第偶数个介电电泳电极和第n+1行的第奇数个介电电泳电极连在交流电源的另一个输出端上。所述交流电源的一个输出端与另一个输出端之间的相位相差180°。本专利技术的优点和有益效果为：1、本专利技术的介电电泳电极及电极阵列，可将不同组的电极分别连接在交流电源的两端，可以在较大尺度范围形成介电电泳效应，对于处于或经过其电场覆盖范围的流体，选择性的对其中含有的电中性颗粒进行分离或富集。相对于传统介电电泳在芯片微纳米级别尺度的应用，本专利技术采用的电极丝直径在毫米级别尺度，长度在米级别尺度，将电极对阵列后，可以覆盖立方米级别尺度甚至更大的体积。2、本专利技术的介电电泳电极及电极阵列，可以用于环境工程领域的快速沉降，气体中悬浮杂质的去除，石油、原油去乳化提纯再回收利用等。附图说明图1为横截面为三角形的介电电泳电极；图2为横截面为三角星形的介电电泳电极；图3为横截面为四边形的介电电泳电极；图4为横截面为四角星形的介电电泳电极；图5为本专利技术的电极阵列的平行排布示意图；图6为本专利技术的电极阵列的结构示意图(横截面为四边形)；图7为本专利技术的电极阵列的结构示意图(横截面为三角形)；图8为本专利技术的电极阵列的结构示意图(横截面为四角星形)；图9为本专利技术的电极阵列的结构示意图(横截面为三角星形)；图10为本专利技术的横截面为四边形的电极阵列的平面示意图；图11为本专利技术的横截面为三角形的电极阵列的平面示意图；图12为三角形电极接电示意图；图13为三角星形电极接电示意图；图14为四边形电极接电示意图；图15为四角星形电极接电示意图；图16为方形电极阵列产生介电电泳力的分布图(系数值，瞬时)；图17为四角星形电极阵列产生介电电泳力分布图(系数值，瞬时)；图18为三角形电极阵列产生介电电泳力分布图(系数值，瞬时)。附图标记说明2-横截面为三角形的介电电泳电极、3-横截面为三角星形的介电电泳电极、4-横截面为四边形的介电电泳电极、5-横截面为四角星形的介电电泳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极，其特征在于：所述介电电泳电极为金属型材，所述金属型材的横截面为带有凸起的形状，所述凸起构成所述介电电泳电极的棱线。
【技术特征摘要】
1.一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极，其特征在于：所述介电电泳电极为金属型材，所述金属型材的横截面为带有凸起的形状，所述凸起构成所述介电电泳电极的棱线。2.根据权利要求1所述的一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极，其特征在于：所述介电电泳电极的外表面设置绝缘层。3.根据权利要求1所述的一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极，其特征在于：所述横截面为带有尖锐凸起的多边形。4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极，其特征在于：所述横截面为三角形、四边形、三角星形或四角星形。5.一种使用如权利要求1-4之一所述的介电电泳电极的用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极阵列，其特征在于：它包括多行平行设置的一组介电电泳电极,所述介电电泳电极之间的中心距或间距均匀分布；相邻行和/或相邻列的介电电泳电极的棱线相对设置，且棱线相对的两个介电电泳电极分别连接交流电源的一个输出端与另一个输出端；所述介电电泳电极垂直于介质的流动方向，或与介质的流动方向有锐角夹角。6.根据权利要求5所述的一种用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极阵列，其特征在于：所述介电电泳电极的横截面为三角形或三角星形时，上一行的电极与下一行的介电电泳电极的棱线相对。7.根据权利要求6所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王冰，刘伟涛，
申请(专利权)人：王冰，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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