用于将等离子粒子施加至液体的方法和装置以及用于消毒水的用途制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于产生等离子粒子并且将等离子粒子施加至液体的方法和装置。将液体进料(例如，混合有生物质的水和/或烃)通过管道泵送；之后将单相流转变为室内的两相液体-气体流。转变通过将流从高压区转移至较低压力区实现。当该流进一步通过用于雾化液体的器件时可能出现压降。在室内，用超过两相介质的击穿电压的阈值的强度水平产生电场，导致等离子态的生成。此外，本发明专利技术使用等离子粒子使污染水的生物制剂失活，以提供能量效率高度适应性的和通用的用于清洁水的方法和装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将等离子粒子施加至液体的方法和装置以及用于消毒水的用途专利
本专利技术涉及一种在液体和气体的混合物中产生等离子体的方法，以及为此的装置。更具体地，本专利技术提供一种用于产生等离子体并且将等离子粒子施加至悬浮在气态环境中的液滴，以便促进多种化学和物理相互作用的方法和装置。专利技术背景等离子体是物质的一种状态，其中物质粒子可以以离子形式在高能条件下自由流动。等离子态可以在通过释放在小空间中限制的大量电能的情况下人工引发。需要高能量局部施加的多种工业应用采用等离子体。例如，在水性电解液中的电弧放电，如用于在海水之下焊接，被广泛地在工程和建筑中使用。已知用等离子体可以采用的显著量的能量，以及这种应用的空间控制水平，可以预期的使用等离子体的工业应用的数目是显著的。然而，目前液体介质中稳态等离子体放电的唯一已知形式是液体水中的电弧放电。近年来，在多种物理化学研究和多种材料的合成中使用了水中的电弧放电。液体介质中电弧放电的具体特性是电极末端附近的等离子体区域的局域化和“下降”形式的伏安特性。现有技术提供了在液体内产生等离子体的尝试的多个实例。在美国，有描述用于在液相内引发等离子体放电的方法和装置的大量专利和已公开专利申请，其中存在气相状气泡，以及该放电用于化学过程的激励如化合物的分解和物质的裂化的用途，例如，其可以在解毒中使用。在Nomura等的专利US7,067,204(2006)中，提出了“浸没式等离子体产生器，在液体中产生等离子体的方法和用液体中的等离子体分解毒性物质的方法(Submergedplasmagenerator，methodofgeneratingplasmainliquidandmethodofdecomposingtoxicsubstancewithplasmainliquid)”。描述了一种用于在液体中产生等离子体的方法和装置。该装置包括用于在液体中产生气泡的超声波产生器，以及电磁波产生器，所述电磁波产生器用于从液体内部将电磁波连续地照射至液体中，以便产生等离子体。在液体中产生等离子体的方法包括以下步骤：通过在液体中照射超声波在液体中产生气泡，以及通过从液体内部将电磁波连续地照射至气泡而在气泡中产生等离子体。此专利技术包括：在液体介质内产生气泡的多种方法，如加热器件、减压器件或超声波产生器。通过后面的描述的气泡产生方法获得的气体-液体比例小。基本上，在介质中液相占优势。因此，放电的稳定燃烧区相当小，导致器件的应用领域非常小。在Long和Raymond的专利US5,270,515(1993)中，提出了“用于危险废弃物的微波等离子体解毒反应器和方法(Microwaveplasmadetoxificationreactorandprocessforhazardouswastes)”。公开了用于二英类、呋喃类和其他毒物的“原位”解毒的大体积微波等离子体方法。将低损耗电介质管的螺旋管和圆筒共轴设置在微波共振腔内以从交叉极化的流体入口延伸至交叉极化的蒸气出口。通过引入至该腔内的微波能量，将通过螺旋管圆筒的流体直接离子化为等离子态。螺旋管相对于圆筒的几何结构在等离子体中诱导磁场，从而将等离子体压缩至圆筒的中心，从而防止圆筒壁的炭化(charring)。该几何构型还提供用于处理液体和固体废物的较慢的落空(fallthrough)速率。该方法和装置特别适合于用于危险废弃物的现场处理的移动应用。在后一种装置中，通过用于离子化的微波照射，处理液体介质。然而，后一种方法需要复杂的仪器和高能量微波照射，并且仅可以应用于有限范围的液体。在后一种专利技术中，使用微波以离子化通过的螺旋管圆筒的流体，用于产生等离子体，其消耗大量的能量。在Chang等的专利US4,886,001“用于液体废弃物的等离子体高温分解的方法和装置(Methodandapparatusforplasmapyrolyisisofliquidwaste)”中，公开了用于热解分解废料的方法和装置。该方法的特征在于：将废弃物和水的混合物注入至具有超过5000℃的操作温度的等离子体炬中，以形成产物气体和固体颗粒的混合物。将气体和颗粒在旋风分离器中分离。第二旋风分离器和部分真空将任何载气与颗粒分离。将载气和颗粒在洗涤器中用苛性溶液和水处理，以便从气体除去任何负载的颗粒，并中和气体中存在的盐酸(HCl)。最终将气体从洗涤器移除。在后一种装置中，仅使用等离子体作为用于物质分解的高温源。在都是Bar-Gadda的美国专利申请2004/0265137A1，12/2004，和美国专利7,384,619，“用于从等离子体中的水或水蒸气产生氢的方法(Methodforgeneratinghydrogenfromwaterorsteaminplasma)”中，提出了通过在超高无线电频率或低无线电频率且用电弧放电激发的等离子体放电的方式由水或水蒸气制备氢的方法。Bar-Gadda描述了将水分子以水蒸气的形式注入至等离子体放电体中，所述水蒸气通常由水沸腾器产生，因此降低了整个工艺的效率。Wang的美国专利7,070,634B1A1，4/2006，“用于从水和燃料制备氢的等离子体转化器(Plasmareformerforhydrogenproductionfromwaterandfuel)”描述了：用于将水蒸气和烃的气态混合物转化为氢的等离子体装置。反应室由充当发射电极的外壁和充当收集电极的内壁组成。将水蒸气和烃的混合物引入至在非平衡热等离子体环境内的这两个层之间。使用非燃烧高温分解工艺产生该环境。在Shibata等的日本申请JP2006273707中，涉及公开“无定形碳纳米粒子和碳包封的金属纳米粒子在液体苯中通过超声空化场中的电等离子体放电的合成(Synthesisofamorphouscarbonnanoparticlesandcarbon-encapsulatedmetalnanoparticlesinliquidbenzenebyanelectricplasmadischargeinultrasoniccavitationfield)y，UltrasonicSonochemistry13(2006)6-12，InstituteofMultidisciplinaryResearchforAdvancedMaterial(IMRAM)，TohokuUniversity。此申请示例了用于制备纳米碳材料的方法和器件，其不需要昂贵的生成设施如用于干处理通常需要的设施。这可以容易地产生纳米碳材料，因为不需要施加高电压，既不恶化也不破坏生产地的工作环境，并且同时考虑到了安全性。该方法通过提高生产效率，显著地降低生产成本，原因在于其连续生产和回收，并且提供用于大量生产的备选方法。该方法包括：过程(A)，用于设置连接至电源的电极，一个阴极和一个阳极；连接至其中在填充容器的有机溶剂内的超声产生器的超声角(horn)；以及过程(B)，用于在超声角的头部周围通过进入有机溶剂中的超声波产生超声空化场；和通过将电压施加至电极实现分子在有机溶剂中的热分解，以便在适合于制备纳米碳材料的超声空化场内产生等离子体放电。Yamasaki等的美国专利6,835,523描述了“用于用超声震动制造碳涂层的方法(Met本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.10 US 61/303,2671.一种将等离子粒子施加至液体的方法，所述方法包括以下步骤：获得液体的输入流；使所述液体的输入流通过用于雾化所述液体的器件进入反应室，其中所述室内的压力低于所述液体的蒸气压；在所述室中获得两相混合物，所述两相混合物具有由所述液体的一部分的绝压蒸发形成的气体部分并且具有所述液体的悬浮在所述气体部分内的液滴；通过由在所述室内的一组电极施加比所述两相混合物的击穿电压高的电压而将所述两相混合物的所述气体部分离子化，来激发并且维持等离子态；以及在所述激发所述等离子态之后，通过冷凝所述两相混合物获得液体的第二流。2.权利要求1所述的方法，其中获得所述液体的输入流的所述步骤还包括获得水溶液的流。3.权利要求1所述的方法，其中获得所述液体的输入流的所述步骤还包括获得液体烃的流。4.权利要求1所述的方法，其中获得所述液体的输入流的所述步骤还包括压缩所述液体的输入流。5.权利要求1所述的方法，其中获得所述液体的输入流的所述步骤还包括加热所述液体的输入流。6.权利要求5所述的方法，所述方法还包括加热所述液体的输入流。7.权利要求1所述的方法，其中获得所述两相混合物的所述步骤还包括使所述输入流通过喷嘴。8.权利要求1所述的方法，其中激发所述等离子态的所述步骤还包括将高电压电流施加至位于所述两相混合物内的一组电极。9.权利要求1所述的方法，其中获得所述液体的第二流的所述步骤还包括冷却所述第二流。10.权利要求1所述的方法，其中获得所述液体的第二流的所述步骤还包括从所述混合物分离至少一种气体。11.一种用于将等离子粒子施加至液体的装置，所述装置包括；进料输入工具；和用于雾化液体的工具，其中所述装置配置为用于由液相进料产生两相混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔弗雷多·佐莱齐加勒东，
申请(专利权)人：阿尔弗雷多·佐莱齐加勒东，
类型：
国别省市：