一种利用直流源产生水中放电等离子体的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用直流源产生水中放电等离子体的装置及方法，以及采用该装置产生的等离子体处理工业废水的方法，该装置通过驱动轴驱动旋转电极做圆周运动，旋转电极在圆周运动的过程中与至少两个活动电极分别重复分离‑接触‑分离过程，并在此过程中产生可用于降解溶液中有机物及灭杀有害微生物的等离子体。采用该装置产生等离子体，无需复杂的高压脉冲电源，电源结构简单，易于工业化应用；并且由于该装置中旋转电极与放电端活动电极在一个运动周期中只有很短一段时间内产生电弧等离子体，能有效减轻电极烧蚀程度；该装置放电功率大，单位时间内能在被处理溶液中产生大量活性粒子及高强度紫外线，能够较好的达到水溶液处理的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种利用直流源产生水中放电等离子体的装置及方法
本专利技术涉及水中放电等离子体
，尤其涉及一种利用直流源产生水中放电等离子体的装置及方法。
技术介绍
现代工业的快速发展丰富物质生活的同时，也不可避免的带来了环境污染加剧的困扰。因此，如何经济有效地降解这一类工业废水已经成为当代环境科学工作者关注的焦点，大批研究人员正致力于研发一种经济高效的治理技术。脉冲放电等离子体水处理技术是被广泛研究的技术，这是因为其作为等离子体应用技术是一种涵盖了多种高级氧化技术(如电子辐射、臭氧氧化、过氧化氢氧化、光化学氧化、超临界水氧化等)的新型水处理技术，体系的反应条件并不苛刻，不需要特殊的技术手段辅助，在常温、常压下即可实现。通过放电容易产生氧化性很强的高能电子、激发态粒子、OH自由基和活性O原子等活性粒子以及氧化电位很高的O3，这些物质进入水中还可以产生OH2自由基和H2O2等氧化物种，对于处理水中低浓度的有机污染物十分经济有效并可以最大程度避免二次污染。脉冲放电等离子体水处理技术在过去20多年内发展迅速，发展方向集中在脉冲电源设计、反应器结构设计以及放电形式等方面。在对脉冲放电等离子体水处理技术的研究中，科研工作者们发现制约此技术实际应用的关键问题：首先，由于单次脉冲放电释放能量小，处理溶液污染物能力有限，导致该技术应用于水处理过程中处理时间长，难以应用于实际；其次，高压脉冲放电等离子体水处理过程中电极放电处在发生脉冲电弧放电后，烧蚀严重，影响放电效果，必须频繁更换电极；最后，脉冲放电等离子体水处理技术采用高压脉冲电源，设备成本高昂。因此，迫切需要一种经济、可靠、高效的等离子体放电水处理装置。
技术实现思路
基于现有技术的上述情况，本专利技术的目的在于提供一种利用直流源产生等离子体的装置及方法，以及采用该装置产生的等离子体降解溶液中有机物及灭杀有害微生物，该装置无需复杂的高压脉冲电源，利用简单的直流源实现液中放电，即可以产生平衡等离子体，并能够用于降解水中有机物及灭杀有害微生物。为达到上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种利用直流源产生水中放电等离子体的装置，包括驱动模块、旋转电极、至少两个活动电极、以及固定模块；其中，所述旋转电极与驱动模块连接，在所述驱动模块的驱动下以驱动模块的中心轴为中心做圆周运动；所述至少两个活动电极分别设置于所述旋转电极端部的外侧，与固定模块连接；所述旋转电极在圆周运动的过程中，分别与所述至少两个活动电极之间重复分离-接触-分离的过程，以在此过程中产生等离子体。进一步的，所述驱动模块包括与电机连接的旋转轴，所述旋转轴的中心为驱动模块的中心轴。进一步的，所述至少两个活动电极包括放电端活动电极和导电端活动电极。进一步的，所述旋转电极包括内部和外部，所述内部为与旋转轴连接的不锈钢金属部件；所述外部为耐烧蚀电极材料部件。进一步的，所述放电端活动电极包括上部和下部，所述上部为耐烧蚀电极材料部件，所述下部为金属部件。进一步的，所述固定模块包括反应容器器壁、固定于所述反应容器器壁上的固定块、以及连接所述固定块和活动电极的连接轴；所述至少两个活动电极分别能够绕所述连接轴微角度旋转。进一步的，所述固定模块还包括两端分别与反应容器器壁和放电端活动电极连接的放电端紧迫弹簧和两端分别与反应容器器壁和导电端活动电极连接的导电端紧迫弹簧。进一步的，所述放电端紧迫弹簧的劲度系数被设计为使得：旋转电极在运动过程中与放电端活动电极下部具有可靠电气接触；以及，旋转电极在运动至放电端活动电极上部时，两电极间存在间隙；所述导电端紧迫弹簧的劲度系数被设计为使得：旋转电极在运动过程中与导电端活动电极具有可靠电气接触；以及，不得致使导电端活动电极阻碍旋转电极的圆周运动。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种采用如本专利技术第一个方面所述的装置产生水中放电等离子体的方法，包括：旋转电极做圆周运动，运动至将与放电端活动电极和导电端活动电极接触的初始位置，此时电极间处于分断状态；旋转电极继续运动至与放电端活动电极下部和导电端活动电极接触，旋转电极和放电端活动电极之间通过直流电流进行放电；旋转电极在本次放电结束前一直与导电端活动电极之间保持可靠电气接触，直至旋转电极运动至放电端活动电极上部时两电极分离，此时旋转电极和放电端活动电极间产生等离子体；旋转电极继续移动，与放电端活动电极间距持续增加，直至回到初始位置，并重复上述各步骤。根据本专利技术的第三个方面，提供了一种处理工业废水的方法，采用等离子体降解废水中的有机物以及灭杀有害微生物；其中，所述等离子体采用如本专利技术第一个方面所述的装置产生。综上所述，本专利技术提供了一种利用直流源产生水中放电等离子体的装置及方法，以及采用该装置产生的等离子体处理工业废水的方法，该装置通过驱动轴驱动旋转电极做圆周运动，旋转电极在圆周运动的过程中与固定于固定模块上的至少两个活动电极分别重复分离-接触-分离过程，并在此过程中产生可用于降解溶液中有机物及灭杀有害微生物的等离子体。采用该装置产生等离子体，无需复杂的高压脉冲电源，所需直流源结构简单，易于工业化应用；并且由于该装置中旋转电极与放电端活动电极在一个运动周期中只有很短一段时间内产生电弧等离子体，相较于持续电弧放电方式能有效减轻电极烧蚀程度；该装置放电功率大，单位时间内能在被处理溶液中产生大量活性粒子及高强度紫外线，从而达到大量处理废水的目的，能够较好的达到水溶液处理的目的。附图说明图1是本专利技术利用直流源产生水中放电等离子体的装置的结构示意图，其中，1、反应容器器壁，2、放电端紧迫弹簧，3、放电端活动电极，4、固定块，5、旋转电极，6、连接轴，7、旋转轴，8、导电端紧迫弹簧，9、导电端活动电极；图2是本专利技术利用直流源产生水中放电等离子体的装置旋转电极运动轨迹示意图，其中，圆心为O1的圆为放电端活动电极下部弧面轨迹圆，半径为R1；圆心为O2的圆为旋转电极5绕旋转轴7做圆周运动时电极端点运动轨迹圆，半径为R2；圆心为O3的圆为导电端活动电极与旋转电极接触弧面轨迹圆，半径为R1；圆心为O4的圆为放电端活动电极上半部弧面轨迹圆，半径为R3；图3是本专利技术利用直流源产生水中放电等离子体的装置产生等离子体的过程中各状态示意图；图3(a)是旋转电极运动至将与放电端活动电极和导电端活动电极接触的状态；图3(b)是旋转电极运动至与放电端活动电极下部和导电端活动电极刚接触的状态；图3(c)是旋转电极运动至放电端活动电极上部时将要分离的状态；图3(d)是旋转电极运动至与放电端活动电极分离的状态；图4是本专利技术利用直流源产生水中放电等离子体的装置产生等离子体的方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用直流源产生水中放电等离子体的装置，其特征在于，包括驱动模块、旋转电极、至少两个活动电极、以及固定模块；其中，/n所述旋转电极与驱动模块连接，在所述驱动模块的驱动下以驱动模块的中心轴为中心做圆周运动；/n所述至少两个活动电极分别设置于所述旋转电极端部的外侧，与固定模块连接；/n所述旋转电极在圆周运动的过程中，分别与所述至少两个活动电极之间重复分离-接触-分离的过程，以在此过程中产生等离子体。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用直流源产生水中放电等离子体的装置，其特征在于，包括驱动模块、旋转电极、至少两个活动电极、以及固定模块；其中，
所述旋转电极与驱动模块连接，在所述驱动模块的驱动下以驱动模块的中心轴为中心做圆周运动；
所述至少两个活动电极分别设置于所述旋转电极端部的外侧，与固定模块连接；
所述旋转电极在圆周运动的过程中，分别与所述至少两个活动电极之间重复分离-接触-分离的过程，以在此过程中产生等离子体。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动模块包括与电机连接的旋转轴，所述旋转轴的中心为驱动模块的中心轴。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少两个活动电极包括放电端活动电极和导电端活动电极。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述旋转电极包括内部和外部，所述内部为与旋转轴连接的不锈钢金属部件；所述外部为耐烧蚀电极材料部件。


5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述放电端活动电极包括上部和下部，所述上部为耐烧蚀电极材料部件，所述下部为金属部件。


6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述固定模块包括反应容器器壁、固定于所述反应容器器壁上的固定块、以及连接所述固定块和活动电极的连接轴；所述至少两个活动电极分别能够绕所述连接轴微角度旋转。


7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述固定模块还包括两端分别与反应容...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏豪，莫永鹏，贾申利，史宗谦，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61