等離子發生裝置的製作方法

2023-12-02 21:17:06

專利名稱：等離子發生裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種與在液體、氣體中產生等離子相關的，特別是一種適用於水處理、
廢水處理或有毒有害氣體的處理的等離子發生裝置。
背景技術：
等離子發生器的主要工作原理是在第一電極和第二電極之間加0. 5KHZ以上的交流高電壓，通過電極電容放電利用正高壓及負高壓電離空氣產生等離子。同時正、負離子在空氣中進行正負電荷中和的瞬間產生巨大的能量釋放，從而導致其周圍氣體物質分子結構的改變，實現對氣體和液體的殺菌、消毒、去異味。 與液體有關的等離子產生方法大致有三類。第一類是在氣相放電的空間提供液體；第二類是在液面上放電；第三類是在液體中放電。本發明與第二、第三類有關。液面上放電是由在氣相中形成的等離子與液面相接觸配置形成放電的一種方法。液體中放電是對電極加以高電位，造成液體的絕緣層被破壞而引起電暈放電電流。採用對液體加熱、提供超聲波等方法製造氣泡，由電磁波照射而誘發等離子產生。 與氣體有關的等離子產生方法大部分是在真空中實現的，近年有在大氣壓中產生的方法，但都為高電壓、大電流、高頻為前提條件，電流一般在安倍或數安倍級，因此能耗較大。 近來，有關二氧化碳減排，以及排水、排廢等的環境淨化重要性認識被愈加強化，對廢氣中有毒有害成分的去處的要求勢必也會愈來愈迫切。對液體或氣體中有機物的分解即殺菌一般採用物理吸附或氧化法比較有效。物理吸附法主要是用活性炭，而氧化法則是通過光觸媒、臭氧、過氧化氫、紫外線、超聲波等或以上手段的結合。但活性炭、光觸媒、紫外線燈均為消耗品，成本較高，超聲波和紫外線燈還需要消耗大量的電力。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種等離子發生裝置，可產生高級氧化劑，主要用來處理與液體、氣體相關重金屬、有機化合物、有毒有害物質，尤其給處理較難被分解的有機物的處理質提供了一種簡便、節能、環保的新方法。 本發明解決上述技術問題所採取的技術方案是一種等離子發生裝置，可產生含有羥基自由基的氧化劑並對氣液進行氧化處理，包括第一 電極和第二電極，其中，至少第一電極為金屬片或金屬棒，在第一電極與第二電極之間由絕緣層相接並隔離，且絕緣層的壁厚不大於O. 5mm，所述第一電極接入交流電壓，第二電極接地，加在電極第一、第二電極間的交流電壓不低於lkV，頻率不低於500HZ，等離子發生裝置在毫安級消耗電流狀態下工作。
本發明所述的裝置有別於現有等離子發生裝置所常採用的高溫、高壓環境、並通過高電壓、大電流、高頻手段來實現，本裝置在常溫常壓下以高電壓小電流來生產等離子後製造含有羥基自由基的氧化劑，即高級氧化劑。所以具有高效節能的特點，利用絕緣層的障壁放電，放電電流呈間歇性，因此與紫外線燈相比可以大幅度降低能耗。
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所加電壓值由液體的基準電位決定，一般是數千伏的交流電，如加高頻脈衝則效果更佳。電壓值、周波數或放電周期及等離子的形成和維持時間是決定等離子質量形成的重要條件。 在上述方案的基礎上，所述的金屬片或金屬棒為銅、銅合金、不鏽鋼、鋁、鋁合金、鉻、鉻合金材料中的一種。 —種針對上述等離子發生裝置的用途，用於氣體處理，其中，等離子發生裝置設在四周封閉、兩端開口的氣體流道中，所述的第一電極由一片金屬片構成第一電極單元，第二電極由兩片金屬片構成第二電極單元，第二電極單元的兩片金屬片從兩側與第一電極單元的金屬片相互交錯重疊，且在中部的重疊部分處由絕緣層將第一電極與第二電極隔離，構成電極單元組，在重疊部分處的第二電極單元的二片金屬片上均設有多數個通孔，在常溫常壓下，在第一電極與第二電極之間加載交流高電壓，待處理的氣體在流道中流過，與第二電極的金屬片接觸並自通孔處與內側的絕緣層接觸，在通孔所在區域形成放電區域，產生含有羥基自由基的氧化劑。 在上述方案的基礎上，所述的絕緣層為玻璃或絕緣的有機聚合物。電極的絕緣材料應具有耐高壓和良好的絕緣性，並且該材料應具有在液體或空氣等環境條件中良好的使用性能，優選二氧化矽或玻璃系材料。絕緣率的選定則要考慮對空氣的電壓分配和在絕緣材料外壁上電荷堆積效應。 在上述方案的基礎上，所述的第一電極由第一共用電極和並排設置的兩個或兩個以上的第一電極單元聯通構成，第二電極由第二共用電極和並排設置的兩個或兩個以上的第二電極單元聯通構成，每個第一電極單元的一片金屬片兩側交錯重疊第二電極單元的二片金屬片構成各自的電極單元組，其中，第一電極的金屬片在非重疊部分處設有開口 ，或第二電極的每兩片金屬片在非重疊部分處均設有開口 ，使得相鄰兩個電極單元組的開口位置相互交錯，在流道中形成彎曲的空氣通道。 在上述方案的基礎上，所述的第一共用電極與第二共用電極均沿氣體流道設置且相互平行，每個電極單元組垂直設在第一共用電極與第二共用電極之間，可進一步使流經的氣體充分地與金屬片及絕緣層正面接觸。 在上述方案的基礎上，在第一共用電極及第二共用電極上固定有定位件，定位件從邊側將電極單元組定位。採用定位件對第一電極的電極單元和第二電極的電極單元進行定位，使金屬片保持豎立的狀態，與第一共用電極、第二共用電極構成穩定的等離子發生裝置。 —種針對上述的等離子發生裝置的用途，用於液體處理的等離子發生裝置，所述
的第一電極為以絕緣層包覆的金屬棒構成電極單元，所述的第二電極為液體，其中，至少部
分第一電極插入第二電極中且插入部分不少於2m，第一電極的上部暴露在空氣中，第一電
極與第二電極之間由絕緣層相接並隔離，在常溫常壓下，在第一電極與第二電極之間加載
交流高電壓，在氣液界面處形成放電區域，產生含有羥基自由基的氧化劑。 主要工作原理是在第一電極和第二電極之間加再交流高電壓，通過電極電容放
電，電離空氣產生等離子，同時正、負離子在空氣中進行正負電荷中和的瞬間產生巨大的能
量釋放，從而導致其周圍細菌結構的改變或能量的轉換，從而致使細菌死亡，實現其殺菌的
作用。與水直接接觸的氣體可有效地直接地形成強氧化劑，用於分解和去除有害的有機物；被絕緣體包裹的可導電的物體電極插入液體中，可對液體進行處理，亦可方便地通過增設通 常用來輔助進行廢水處理的曝氣裝置的手段來進一步提高處理效率。另外，放入液體中的絕 緣體長度，應考慮與液面高度的關係，保證在液面變動的情況下也能正常且安全地工作。
在上述方案的基礎上，所述的第一電極由共用電極和兩個或兩個以上的電極單元 聯通構成，其中，電極單元並聯或串聯且並排固定在同一電極支架上，各電極單元均插入在 第二電極中。 在上述方案的基礎上，所述的第二電極為水。
本發明的有益效果是 從廢水、廢氣處理裝置或系統的經濟性來考量，本發明的裝置能夠分解和處理水 體中的有機物，能夠對有毒有害氣體進行處理、去除氣體的異味、分解空氣中的有機物並處 理至排放標準，並具有運行成本低、相對裝置小、低能耗、且使用過程中不需要添加任何化 學藥品或其他輔助處理手段的特點，可替代已被廣泛應用的高能耗紫外線燈，具有明顯的 節能環保之優點。























圖1為本發明實施例1的結構示意圖。 圖2為本發明實施例2的結構示意圖。 圖3為本發明實施例3的結構示意圖。 附圖中標號說明 實施例1中
1- 第一電極
11- 金屬片(電極單元)111-開口
12- 第一共用電極
2- 第二電極 21、22-金屬片 211、221-通孔 212、222-開口 23-第二共用電極 3_絕緣層 4-定位件 5-放電區域6-氣體流道 實施例2、3中
1'-第一電極(電極單元)11'-金屬棒3' 2'-第二電極 21'-液體 22'-接地導體
4'-等離子發生區域 5'-電源 實施例3中 l"-第一電極
11"-第一 電極單元 12 "-共用電極 6"_電極支架
具體實施方式

實施例1
請參閱圖1為本發明實施例1的結構示意圖所示，一種等離子發生裝置，用於氣體處理，等離子發生裝置設在四周封閉、兩端開口的氣體流道6中，所述的第一電極1由第一共用電極12和並排設置的兩個或兩個以上(圖中僅表示出兩個)第一電極單元聯通構成，所述的第一電極單元由一片金屬片11構成； 所述的第二電極2由第二共用電極23和並排設置的兩個或兩個以上(圖中僅表示出兩個)的第二電極單元聯通構成，每個電極單元由兩片金屬片21、22構成；
每個第一電極單元的一片金屬片11兩側交錯重疊第二電極單元的二片金屬片21、22，且在中部的重疊部分處由絕緣層3將第一電極1與第二電極2隔離，構成電極單元組，絕緣層3的壁厚不超過O. 5m，在重疊部分處的第二電極單元的二金屬片上均設有多數個通孔211(圖中未示)、221 ; 其中，第一電極l的金屬片ll在非重疊部分處設有開口 111，或第二電極2的每兩片金屬片21、22在非重疊部分處均設有開口 212、222，相鄰兩個電極單元組的開口位置111、212、222相互交錯，在氣體流道3中形成彎曲的空氣通道； 所述的第一共用電極12與第二共用電極23均沿氣體流道6設置且相互平行，在第一共用電極12及第二共用電極23上設有定位件4，定位件4從邊側將第一 電極1電極單元和第二電極2電極單元(電極單元組)定位，並與第一共用電極12及第二共用電極23相垂直； 所述第一電極1接入交流正電壓，第二電極2接地， 且在常溫常壓下，在第一電極1與第二電極2之間加載交流高電壓，加在第一電極1、第二電極2間的交流電壓不低於lkV，頻率不低於500HZ，等離子發生裝置在毫安級消耗電流狀態下工作，待處理的在氣體流道6中流過，與第二電極單元的金屬片21、22接觸並自通孔211、221處與內側的絕緣層3接觸，在通孔211、221所在區域處形成放電區域5，產生含有羥基自由基的氧化劑，對待處理的氣體進行處理。 所述的金屬片11、21、22為銅、銅合金、不鏽鋼、鋁、鋁合金、鉻、鉻合金材料中的一種。 所述的絕緣層3為玻璃或絕緣的有機聚合物。
實施例2 請參閱圖2為本發明實施例2的結構示意圖所示，一種新型等離子發生裝置，包括兩個電極，所述的第一電極1'為以絕緣層3'包覆金屬棒11'構成的電極單元，絕緣層3'為絕緣材料(玻璃)包覆層，以插有接地導體22'的液體(水)21'作為第二電極2'，其中，所述第一電極l'的下部插入電極2'中且插入部分不少於2mm，使第一電極l的上部暴露在空氣中，第一電極l'與第二電極2'之間由絕緣層3'相接並隔離，絕緣層的壁厚不大於0. 5mm，絕緣層3'的包覆面積大於第一電極1'的整個插入部分； 在常溫常壓下，在第一 電極1'、第二電極2'間加電壓，將第一 電極接入電源5'，第二電極2'中的接地導體22'接地，加在第一電極1'、第二電極2'間的交流電壓不低於lkV，頻率不低於500HZ，等離子發生裝置在毫安級消耗電流狀態下工作，氣液界面處形成等離子發生區域4'，產生含有羥基自由基的氧化劑，用於處理液體中難溶、難分解物的有機物。
所述的金屬棒11'為銅、銅合金、不鏽鋼、鋁、鋁合金、鉻、鉻合金片材中的一種；
所述的絕緣層3'為玻璃或絕緣且防水的有機聚合物。
實施例3 請參閱圖3為本發明實施例3的結構示意圖所示，所述的第一電極l"由共用電極 12"和七個電極單元ll"聯通構成，電極單元ll"的結構與實施例2相同，只是第一電極r 由七個第一電極單元1"並聯在電極支架6"上構成。
權利要求
一種等離子發生裝置，可產生含有羥基自由基的氧化劑並對氣液進行氧化處理，包括第一電極和第二電極，其特徵在於至少第一電極為金屬片或金屬棒，在第一電極與第二電極之間由絕緣層相接並隔離，且絕緣層的壁厚不大於0.5mm，所述第一電極接入交流電壓，第二電極接地，加在電極第一、第二電極間的交流電壓不低於1kV，頻率不低於500HZ，等離子發生裝置在毫安級消耗電流狀態下工作。
2. 根據權利要求l所述的等離子發生裝置，其特徵在於所述的金屬片或金屬棒為銅、 銅合金、不鏽鋼、鋁、鋁合金、鉻、鉻合金材料中的一種。
3. —種針對權利要求1或2所述的等離子發生裝置的用途，用於氣體處理，其特徵在 於所述的等離子發生裝置設在四周封閉、兩端開口的氣體流道中，其中，所述的第一電極 由一片金屬片構成第一電極單元，第二電極由兩片金屬片構成第二電極單元，第二電極單 元的兩片金屬片從兩側與第一電極單元的金屬片相互交錯重疊，且在中部的重疊部分處由 絕緣層將第一電極與第二電極隔離，構成電極單元組，在重疊部分處的第二電極單元的二 金屬片上均設有多數個通孔，在常溫常壓下，在第一電極與第二電極之間加載交流高電壓， 待處理的氣體在流道中流過，與第二電極的金屬片接觸並自通孔處與內側的絕緣層接觸， 在通孔所在區域形成放電區域，產生含有羥基自由基的氧化劑。
4. 根據權利要求3所述的等離子發生裝置的用途，其特徵在於所述的絕緣層為玻璃或絕緣的有機聚合物。
5. 根據權利要求3或4所述的等離子發生裝置的用途，其特徵在於所述的第一電極由第一共用電極和並排設置的兩個或兩個以上的第一電極單元聯通構成，第二電極由第二 共用電極和並排設置的兩個或兩個以上的第二電極單元聯通構成，每個第一電極單元的一 片金屬片兩側交錯重疊第二電極單元的二片金屬片構成各自的電極單元組，其中，第一電 極的金屬片在非重疊部分處設有開口 ，或第二電極的每兩片金屬片在非重疊部分處均設有 開口 ，相鄰兩個電極單元組的開口位置相互交錯，在流道中形成彎曲的空氣通道。
6. 根據權利要求5所述的等離子發生裝置的用途，其特徵在於所述的第一共用電極與第二共用電極均沿氣體流道設置且相互平行，每個電極單元組垂直設在第一共用電極與 第二共用電極之間。
7. 根據權利要求6所述的等離子發生裝置的用途，其特徵在於在第一共用電極及第二共用電極上設有定位件，定位件從邊側將電極單元組定位。
8. —種針對根據權利要求1或2所述的等離子發生裝置的用途，用於液體處理，其特徵在於所述的第一電極為以絕緣層包覆的金屬棒構成電極單元，所述的第二電極為液體，其中，至少部分第一電極插入第二電極中且插入部分不少於2mm，第一電極的上部暴露在空氣 中，第一電極與第二電極之間由絕緣層相接並隔離，在常溫常壓下，在第一電極與第二電極 之間加載交流高電壓，在氣液界面處形成放電區域，產生含有羥基自由基的氧化劑。
9. 根據權利要求8所述的等離子發生裝置的用途，其特徵在於所述的第一電極由共用電極和兩個或兩個以上的電極單元聯通構成，其中，電極單元並聯或串聯且並排固定在 同一電極支架上，各電極單元均插入在第二電極中。
10. 根據權利要求9所述的等離子發生裝置的用途，其特徵在於所述的第二電極為水。
全文摘要
本發明涉及等離子發生裝置，可產生含有羥基自由基的氧化劑並對氣液進行氧化處理，包括第一電極和第二電極，其中，至少第一電極為金屬片或金屬棒，在第一電極與第二電極之間由絕緣層相接並隔離，且絕緣層的壁厚不大於0.5mm，所述第一電極接入交流電壓，第二電極接地，加在電極第一、第二電極間的交流電壓不低於1KV，頻率不低於500Hz，等離子發生裝置在毫安級消耗電流狀態下工作。優點是本發明能分解和處理有機物，對有毒有害氣體進行處理、能去除氣體的異味、能分解空氣中的有機物並處理至排放標準，並具有運行成本低，相對裝置小、低能耗、且使用過程中不需要添加任何化學藥品或其他輔助處理手段，具有明顯的節能環保之優點。
文檔編號H05H1/24GK101745301SQ20091020094
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者施國強, 胡韻, 趙凱, 趙嶽虎 申請人:趙嶽虎;胡韻;施國強;趙凱;上海愷立貿易有限公司