本发明专利技术涉及一种在常温大气压下对材料进行处理的等离子体流化床，包括：用绝缘材料制作的床体，其床体下端口设置一气体分配器，和在气体分配器下面安装一漏斗形进气口，进气口通过带气体流量计的管道与气源相连；床体上部的侧壁上开有气体出口，在床体的气体出口的位置之上开孔，该孔安装一根带阀的管道，其管道连通一进料斗；在床体的气体出口以下至气体分配器一段外壁上设置一外电极，外电极与高压交流电源的一极电连接；内电极插入床体内，并通过一绝缘板密封固定在床体上端口，露出床体上端口的内电极与高压交流电源的另一极电连接。本发明专利技术的处理方法可在常温大气压下运行不需要真空设备，运行成本低。不会损害粉末材料，可适用的改性材料范围广。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于对材料进行改性处理的等离子体处理装置，特别是涉及一种在常温大气压下对材料进行处理的等离子体流化床及处理方法。
技术介绍
当前流化床设备及工艺已相对成熟，在化工企业已得到广泛应用。用等离子体对材料进行处理的技术也比较成熟，本申请人就这一主题申请了若干专利。而把物理方法与化学方法相结合制作的等离子体流化床，在世界上还是刚刚开始研制，从国外的报道看有一种射频等离子体流化床，如文献1Plasma fluidized bedimaging and possible strong coupling effects，APPLIED PHYSICSLETTERS，Vol76No.18，2000.5.所介绍的这种等离子体流化床主要有四部分组成流化气体控制，气体分配器，产生等离子体的射频感应线圈，石英管。流化气体控制系统是流化床调控的一个重要方面，它会影响到颗粒的流化程度，气体分配器可使气流分布均匀，线圈与射频电源相连就会在有一定真空度的石英管内产生等离子体。石英的透光性能优良，利用石英管可以对间歇式等离子体流化床的相关参数，如等离子体的电子温度和密度等进行测量。该射频等离子体流化床如图1所示，其工作原理是使用13.56MHz射频电源在一定真空度的玻璃管内感应产生等离子体，流化床的底部通氩气，当氩气达到一定气流时，管内的颗粒就会悬浮产生流化现象。该装置只有在一定真空条件下才能产生等离子体，真空设备会增加运行费用，同时真空条件的存在影响了其适用范围。还有一种直流等离子体流化床，如文献2A direct current，plasmafluidized bed reactorits characteristics and application in diamondsynthesis，POWDER TECHNOLOGY，88(1996)65-70所介绍的间歇式流化床，该间歇式流化床如图2所示，底部通氩气使粉末颗粒流化，反应气体从器壁一侧进入，等离子体的产生依靠阴阳两极之间拉电弧实现，生成的等离子体被底部通入的氩气吹入到流化床中，反应气体从气体分配器位置的侧面通入，由于电极温度较高需要用冷却水冷却，同时也限制了改性材料的种类。由于这些缺点的存在，影响了这两类等离子体流化床的使用效能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的缺陷；提供一种既适于各种粉末材料的表面改性处理，又可进行薄膜材料和对污水废气的降解处理；特别是非导电粉末材料处理效果更佳的适用性广的，可在常温大气压条件下对材料进行处理的等离子体流化床及处理方法。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术提供的在常温大气压下对材料进行处理的等离子体流化床由等离子体产生系统和粉末流化系统组成，具体装置如图3.所示。该流化床包括一床体13，其床体13下端口设置一气体分配器6，和在气体分配器6下面安装一漏斗形进气口14，进气口14通过带气体流量计16的管道15与气源1相连；床体13上部的侧壁上开有气体出口12，在床体的气体出口12的位置之上开孔，该孔安装一根带阀的进料管23，其管道连通一进料斗3；在床体的气体出口12以下至气体分配器6一段外壁上设置一外电极2，外电极2与高压交流电源9的一极用导线连接；内电极8插入床体内，并通过一绝缘板5密封固定在床体上端口，露出床体上端口的内电极8与高压交流电源9的另一极用导线连接；所述的床体13用绝缘材料制作的。所述的气体分配器6为一非金属薄片，其上开有圆孔，孔径的大小根据改性材料颗粒直径而定，一般小于待处理改性材料的颗粒直径。该非金属薄片包括有机或无机材料，例如工程塑料、陶瓷材料、石英玻璃或云母等。所述的床体13外壁上设置的外电极为一中空壳层，该壳层的上部开有导电液体出口4，其下部开有导电液体入口7，其内充有导电液体24；或者外电极为包覆床体13外壁上一层导电膜；或者均匀缠绕导电丝，且内外电极之间用绝缘材料隔离。所述的内电极可以是导电金属棒、导电金属管或导电金属制作环形电极等，且内电极数量至少为一根，设置在管内。所述的高压交流电源9采用电压在0-30KV，频率在20-40KHz可调的交流高压电源。所述的改性气体可从进气口通入，也可从底部随流化气体一起通入，且流化气体为空气、氩气、氮气等。所述的导电液体包括由导电物质配制的液体均可，例如自来水、溶于水的无机盐溶液等。所述的床体13用绝缘材料制作的，绝缘材料包括有机玻璃、工程塑料、陶瓷材料、石英玻璃等。本专利技术提供的在常温大气压下对粉末材料进行处理的方法，包括在等离子体流化床上按以下步骤进行1.当使用导电液做外电极时，首先向等离子体流化床外电极的中空壳层内通入导电液体，并将高压交流电源的一极插入导电液体内固定连接；或者将金属外电极直接与高压交流电源的一极连接；2.向漏斗内加入待改性的粉末材料，继而打开阀门将该粉末材料向流化床内输送预定量的粉末材料；3.把内电极与与高压交流电源的另一极连接；4.打开气瓶或压缩气源，通过气路上的气体流量计控制气体流速，当气体流速达到预定的流化速度时，粉末材料就会处于流化态(不同的颗粒，不同的气流速度)；5.打开高压交流电源，电压调节到产生等离子体时，通入待改性气体；6.材料改性完成后，加大流化气体流速把改性粉末带出流化床，然后进行分离。还包括在气体分配器上加适合于待测废气的催化剂颗粒，待测废气从床体进气口通入，调节气体流速要小于催化剂的带出速度。其具体处理方法如下本专利技术提供的在常温大气压下对废水进行处理的方法，包括在等离子体流化床上按以下步骤进行1.当进行废水处理时，必须用废水做外电极，首先向等离子体流化床外电极的中空壳层(外电极)内通入废水，且根据不同处理要求即可单向通入也可循环通入，并将高压交流电源的一极插入废水(外电极)内固定连接；2.把内电极与与高压交流电源的另一极连接；3.打开压缩气源，通过气路上的气体流量计控制气体流速；4.打开高压交流电源，电压调节到产生等离子体，并根据放电情况再一次调节气体流量，防止气流过大影响放电的均匀性；5.将经过流化床的气体通入到流过外壳层的废水，废水在紫外线和氧化基团的作用下，就会得到有效降解。还包括在外壳层中通入加碱的废水，气体分配器上加适合于待处理废气的催化剂，待测废气从床体进气口通入，调节气体流速要小于催化剂的带出速度。其具体处理方法如下本专利技术提供的在常温大气压下对废气进行处理的方法，包括在等离子体流化床上按以下步骤进行1.当使用导电液做外电极时，首先向等离子体流化床外电极的中空壳层内通入导电液体，并将高压交流电源的一极插入导电液体内固定连接；或者将金属外电极直接与高压交流电源的一极连接；2.把内电极与与高压交流电源的另一极连接；3.向漏斗内加入适合于待处理废气的催化剂，继而打开阀门将该催化剂向流化床内输送适量的催化剂；4.从进气口通入废气，通过气体流量计调节废气流量使催化剂处于流化或非带出状态即可；5.打开高压交流电源，电压调节到产生等离子体，并根据放电情况再一次调节气体流量，以确保废气处理质量；6.将处理后的废气通过碱性溶液，就会把废气中被氧化而易溶于水的酸性气体滤掉。本专利技术提供的在常温大气压下对废水废气同时进行处理的方法，包括在等离子体流化床上按以下步骤进行1.向外壳层中通入加碱后的废水，并用导本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在常温大气压下对材料进行处理的等离子体流化床，包括：一床体（１３），其床体（１３）下端口设置一气体分配器（６），和在气体分配器（６）下面安装一漏斗形进气口（１４），进气口（１４）通过带气体流量计（１６）的管道（１５）与气源（１）相连；床体（１３）上部的侧壁上开有气体出口（１２），其特征在于：还包括在床体的气体出口（１２）的位置之上开孔，该孔安装一根带阀的管道，其管道连通一进料斗（３）；在床体的气体出口（１２）以下至气体分配器（６）一段外壁上设置一外电极（２），外电极（２）与高压交流电源（９）的一极电连接；内电极（８）插入床体内，并通过一绝缘板（５）密封固定在床体上端口，露出床体上端口的内电极（８）与高压交流电源（９）的另一极电连接；所述的床体（１３）用绝缘材料制作的。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈光良，杨思泽，张谷令，王久丽，刘元富，冯文然，刘赤子，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。