一种提高水中放电OH自由基密度装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种提高水中放电OH自由基密度装置及其测量方法，构思了种提高水中放电OH自由基密度装置，延时触发器触发高压脉冲电源输出正极性脉冲，脉冲电压到达反应器的针电极与平板电极之间，使针电极附近形成放电等离子体通道，并产生OH自由基，在溶液中Fe

【技术实现步骤摘要】
一种提高水中放电OH自由基密度装置及其测量方法
本专利技术涉及水中放电领域，特别是涉及一种提高水中放电OH自由基密度装置及其测量方法。
技术介绍
高压脉冲水中放电技术在过去20年里得到了快速发展，在环保领域应用的成效显著。作为一种高级氧化技术，水中放电技术效率高、运行条件温和，氧化和杀菌作用强，具有氧化能力强和处理彻底的优点。水中放电过程中能够产生OH自由基等活性粒子，同时还产生紫外光、冲击波、强电场、气泡脉动等效应。OH自由基作为放电过程中最主要的活性物种，其数目是表征高级氧化技术氧化能力强弱的有力指标，测量其在反应体系中的生成量对研究OH自由基氧化降解有机物的机理至关重要。但是，由于OH的寿命短(10-6s)、反应活性高、存在浓度低，OH与水溶液传递的作用还远不清楚，从而限制了OH在水处理领域的应用。目前，对于如何提高OH密度及如何准确测量OH密度是一项急需解决难题。基于水中放电的高级氧化技术，一方面，由于OH的寿命短、反应活性高、存在浓度低,需要提高OH密度以增强其氧化能力；另一方面，由于形成OH的同时，水中放电产生冲击波、紫外光、气泡脉动等效应，使得传统测量技术难以准确测量，比如，在光纤光谱法中，光纤探头的存在对冲击波的传播造成阻碍，OH随着冲击波在水溶液传递，从而影响OH密度分布，造成测量误差。基于上述背景，本专利技术提供一种提高水中放电OH自由基密度的装置及测量方法。迄今未见有关与本专利技术测量装置和方法相同的专利文献和实际应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的技术问题，创造性构思了一种提高水中放电OH自由基密度装置，利用延时触发器触发高压脉冲电源输出正极性脉冲，脉冲电压到达反应器的针电极与平板电极之间，使针电极附近形成放电等离子体通道，并产生OH自由基，在溶液中Fe2+离子作用下，OH自由基发生芬顿反应，促使OH自由基密度增大；同时提出了测量方法，紫外光灯发射一束紫外光，并通过透镜、单色仪，并在单色仪内转换成单色光，单色光的特征波长为309nm，309nm单色光的特征波长能够被OH自由基吸收，同时单色光性能稳定，进入针电极放电区域内对放电辐射的干扰小，因此可忽略单色光对放电等离子体作用，能够有效检测短寿命OH自由基；单色光通过透镜、针孔、放电反应器、针电极放电区域、针孔、光电倍增管，并最终在示波器显示OH自由基光强度，根据自由基光强度，计算OH自由基密度。实现本专利技术所采用的技术方案之一是：一种提高水中放电OH自由基密度装置，其特征是，它包括：延时触发器1、紫外光灯2，第一凸透镜3、单色仪4、第二凸透镜5、第一针孔6、放电反应器7、针电极8、高压探头9、高压脉冲电源10、水11、平板电极12、定位传感器13、第二针孔14、光电倍增管15、示波器16、直流偏压电源17、滴定管18和滴定液19，在所述的定位传感器13上设置放电反应器7，在所述的放电反应器7内腔底部设置平板电极12，所述的平板电极12与直流偏压电源17电连接，所述的放电反应器7内设置水11，在所述的放电反应器7上方固定设置滴定管18，所述的滴定管内设置滴定液19，所述的延时触发器1与高压脉冲电源10电连接，所述的高压脉冲电源10与高压探头9电连接，所述的高压探头9与针电极8一端电连接，所述的针电极8另一端设置在放电反应器7内，伸入水11中，所述的延时触发器1与示波器16电连接，所述的示波器16与光电倍增管15电连接，所述的延时触发器1与紫外光灯2电连接，在所述的单色仪4入光口和紫外光灯2间设置第一凸透镜3，在所述的放电反应器7和单色仪4出光口间依次设置第一针孔6和第二凸透镜5，在所述的光电倍增管15与放电反应器7间设置第二针孔14，所述的紫外光灯2发射紫外光依次通过第一凸透镜3中心、单色仪4入光口、单色仪4出光口、第二凸透镜5中心、第一针孔6、放电反应器7、第二针孔14，进入光电倍增管15。所述的滴定液19为FeCl2溶液。所述的第一针孔6和第二针孔14的直径均采用1.0mm。实现本专利技术所采用的技术方案之二是：所述的一种提高水中放电OH自由基密度装置所涉及测量方法，其特征是，包括以下步骤：1)按动滴定管18，向放电反应器7内滴入FeCl2溶液；2)启动直流偏压电源17；3)启动延时触发器1，高压脉冲电源10输出正极性脉冲，脉冲电压到达放电反应器7内针电极8与平板电极12之间，在针电极8附近形成放电等离子体，等离子体与水溶液相互作用，并在极短时间内产生OH自由基，OH自由基与溶液中Fe2+离子发生芬顿反应；在触发高压脉冲电源10同时，启动延时触发器1触发紫外光灯发射一束紫外光，并依次通过第一凸透镜3、单色仪4、第二凸透镜5、第一针孔6、放电反应器7内针电极放电区域、第二针孔14、光电倍增管15，并最终在示波器16上显示OH自由基光强度；4)根据自由基光强度，计算OH自由基密度。向所述的放电反应器(7)内滴入FeCl2溶液，使放电反应器(7)中Fe2+离子浓度为7.0mg/L。所述的平板电极(12)的直流偏压为-10kV。本专利技术一种提高水中放电OH自由基密度装置及其测量方法的有益效果体现在：1、在一种提高水中放电OH自由基密度装置中，滴定管在放电前向反应器内滴入FeCl2溶液，放电产生OH自由基与Fe2+离子发生芬顿反应，增强OH自由基密度；平板电极与负极性直流偏压相连接，直流偏压的作用是增强电场，使得等离子体在水溶液传播时获得更高电场，增加等离子体与水溶液接触面积，增强了高能电子密度，从而增强OH自由基密度；2、一种提高水中放电OH自由基密度装置，在单色仪内紫外光转换成单色光并从光发射装置输出，单色光的特征波长为309nm，309nm单色光的特征波长能够被OH自由基吸收，同时单色光性能稳定，进入针电极放电区域内对放电辐射的干扰小，因此，可忽略单色光对放电等离子体作用，能够有效检测短寿命OH自由基；3、一种提高水中放电OH自由基密度装置测量方法，采用延时触发器在同一时刻触发脉冲电源、紫外光灯、及示波器，使得水中产生等离子体同时，单色光能够检测并记录OH自由基，并最终在示波器显示OH自由基光强度，根据自由基光强度，计算OH自由基密度。附图说明图1是一种提高水中放电OH自由基密度装置示意图；图2是放电反应器及电极结构示意图；图中：1.延时触发器，2.紫外光灯，3.第一凸透镜，4.单色仪，5.第二凸透镜，6.第一针孔，7.放电反应器，8.针电极，9.高压探头，10.高压脉冲电源，11.水，12.平板电极，13.定位传感器，14.第二针孔，15.光电倍增管，16.示波器，17.直流偏压电源，18.滴定管，19.滴定液。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参照附图1和附图2所示，一种提高水中放电OH自由基密度装置，它包括：延时触发器1、紫外光灯2，第一凸透镜3、单色仪4、第二凸透镜5、第一针孔6、放电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高水中放电OH自由基密度装置，其特征是，它包括：延时触发器(1)、紫外光灯(2)，第一凸透镜(3)、单色仪(4)、第二凸透镜(5)、第一针孔(6)、放电反应器(7)、针电极(8)、高压探头(9)、高压脉冲电源(10)、水(11)、平板电极(12)、定位传感器(13)、第二针孔(14)、光电倍增管(15)、示波器(16)、直流偏压电源(17)、滴定管(18)和滴定液(19)，在所述的定位传感器(13)上设置放电反应器(7)，在所述的放电反应器(7)内腔底部设置平板电极(12)，所述的平板电极(12)与直流偏压电源(17)电连接，所述的放电反应器(7)内设置水(11)，在所述的放电反应器(7)上方固定设置滴定管(18)，所述的滴定管内设置滴定液(19)，所述的延时触发器(1)与高压脉冲电源(10)电连接，所述的高压脉冲电源(10)与高压探头(9)电连接，所述的高压探头(9)与针电极(8)一端电连接，所述的针电极(8)另一端设置在放电反应器(7)内，伸入水(11)中，所述的延时触发器(1)与示波器(16)电连接，所述的示波器(16)与光电倍增管(15)电连接，所述的延时触发器(1)与紫外光灯(2)电连接，在所述的单色仪(4)入光口和紫外光灯(2)间设置第一凸透镜(3)，在所述的放电反应器(7)和单色仪(4)出光口间依次设置第一针孔(6)和第二凸透镜(5)，在所述的光电倍增管(15)与放电反应器(7)间设置第二针孔(14)，所述的紫外光灯(2)发射紫外光依次通过第一凸透镜(3)中心、单色仪(4)入光口、单色仪(4)出光口、第二凸透镜(5)中心、第一针孔(6)、放电反应器(7)、第二针孔(14)，进入光电倍增管(15)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种提高水中放电OH自由基密度装置，其特征是，它包括：延时触发器(1)、紫外光灯(2)，第一凸透镜(3)、单色仪(4)、第二凸透镜(5)、第一针孔(6)、放电反应器(7)、针电极(8)、高压探头(9)、高压脉冲电源(10)、水(11)、平板电极(12)、定位传感器(13)、第二针孔(14)、光电倍增管(15)、示波器(16)、直流偏压电源(17)、滴定管(18)和滴定液(19)，在所述的定位传感器(13)上设置放电反应器(7)，在所述的放电反应器(7)内腔底部设置平板电极(12)，所述的平板电极(12)与直流偏压电源(17)电连接，所述的放电反应器(7)内设置水(11)，在所述的放电反应器(7)上方固定设置滴定管(18)，所述的滴定管内设置滴定液(19)，所述的延时触发器(1)与高压脉冲电源(10)电连接，所述的高压脉冲电源(10)与高压探头(9)电连接，所述的高压探头(9)与针电极(8)一端电连接，所述的针电极(8)另一端设置在放电反应器(7)内，伸入水(11)中，所述的延时触发器(1)与示波器(16)电连接，所述的示波器(16)与光电倍增管(15)电连接，所述的延时触发器(1)与紫外光灯(2)电连接，在所述的单色仪(4)入光口和紫外光灯(2)间设置第一凸透镜(3)，在所述的放电反应器(7)和单色仪(4)出光口间依次设置第一针孔(6)和第二凸透镜(5)，在所述的光电倍增管(15)与放电反应器(7)间设置第二针孔(14)，所述的紫外光灯(2)发射紫外光依次通过第一凸透镜(3)中心、单色仪(4)入光口、单色仪(4)出光口、第二凸透镜(5)中心、第一针孔(6)、放电反应器(7)、第二针孔(14)，进入光电倍增管(15)。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨智博，高云天，何佳仪，杨明，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22