本发明涉及一种化学废液处理领域，尤其是高效率的化学品内部脉冲放电爆炸后成份控制系统。
背景技术：
偶氮类染料化学废液是难降解工业化学品。随着染料工业快速发展，大量色度高、组分复杂、化学需氧量高、可生化性差的偶氮类染料化学废液排入水体，造成了严重的污染。目前，传统的物理、生化法处理此类偶氮类染料化学废液效果并不理想。因此，采用脉冲内部脉冲放电爆炸技术并分析处理偶氮类染料化学废液内部脉冲放电爆炸后的成份分成研究具有重要的实际意义。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种偶氮类染料化学废液成份分析装置以解决以上问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：1.一种偶氮类染料化学废液成份分析装置，其特征在于，包含脉冲放电装置、获取装置、匹配装置、查询装置、指示器；其中脉冲放电装置包括有高压反应器、液化装置、中空高压放电极；其中高压反应器包括有爆炸装置、氧化装置；
脉冲放电装置内进行对偶氮类染料化学废液进行内部脉冲放电爆炸工作，并为了降低成本、便于指示器对放电现象的观察，高压反应器采用透明有机玻璃加工而成，液化装置为小锈钢材料，脉冲放电装置的中空高压放电极作为脉冲放电电极进入高压反应器的通道，通过增加中空高压放电极的数目可使反应空间的放电等离子体发光区域成倍增加，另外待处理的偶氮类染料化学废液在经过中空高压放电极处理之前，要被液化装置雾化为小液滴；
脉冲放电装置在氧化装置进行氧化工作之后进行较均匀的气液两相放电过程，并采用指示器反映高压反应器对偶氮类染料化学废液的降解效果，指示器用于表明使用脉冲放电装置工作时对偶氮类染料化学废液的有效降解率的影响；
在内部脉冲放电爆炸过程中，中空高压放电极附近是放电等离子体密度最高的区域，大量可和污染物作用的活性粒子聚集在这里，待处理的偶氮类染料化学废液经过时大大增加了污染物和活性粒子作用的机率；另一方面待处理的偶氮类染料化学废液在静电力和表面张力的作用下可通过液化装置被雾化为小液滴，表面积增加，增加污染物和活性粒子作用的机率，内部脉冲放电爆炸过程中放电等离子体脉冲电压和脉冲电流的波形通过高压探头和电流探头及适配器连接至获取装置进行实时监测，气液两相放电过程监测到的典型放电电压、放电电流脉冲电压下降时间控制在十ns到一百ns范围内，其中在脉冲峰值电压-19kV时，放电电流峰值为12A；在脉冲峰值电压-23kV时，放电电流峰值为18A；在脉冲峰值电压-27kV时，放电电流峰值为24A；
随着脉冲放电装置的脉冲峰值电压控制在一定的范围之间，指示器分析得到的有效降解率将会进行变化，对偶氮类染料化学废液降解起着重要作用的臭氧生成量将会变化；结合高压反应器和指示器，为降解臭氧、能量效率的分析提供依据，脉冲放电装置的内部脉冲放电爆炸过程产生大量的活性物质：氢自由基、臭氧、过氧化氢、氧自由基，氢自由基、臭氧、过氧化氢、氧自由基通过液化装置进行液化，脉冲放电装置在内部脉冲放电爆炸过程中生成冲击波，紫外光，上多种因素协同作用，加强作用效果，集合光化学、电学和化学氧化为一体，从而增加对偶氮类染料化学废液成份分析功能；同时，液化的内部脉冲放电爆炸后偶氮类染料化学废液成份会被分解成无毒无害的二氧化碳和水这样的小分子物质，高效、易处理、无二次污染；
脉冲放电装置的电源供给和控制系统能够提供峰值电压范围为0-60kV、脉宽为0-500ns、脉冲上升时间为0-200ns、重复频率为0-150Hz的持续脉冲电压，这时脉冲电源的储能电容是36nF，脉冲成形电容是2.4nF；其中中空高压放电极与液面距离接近0；在中空高压放电极的开始内部脉冲放电爆炸的地方的下面存在多条向液面下延伸的放电通道，随着脉冲峰值电压的升高，放电通道会进一步延伸；在放电等离子体区域聚集放电所生成具有强氧化性的活性粒子，与有机和无机物反应；
高压反应器的接地电极为不锈钢筒状电极，高压反应器还要对水和二氧化碳的生成情况进行测量；
获取装置，用于获取脉冲放电装置发生的所有激发的电离体，生成自由基、臭氧、离子、单质原子的信息；通过获取的信息，形成氢自由基、臭氧、过氧化氢、氧自由基、氢自由基相应标识，并且存储为队列形式，每次内部脉冲放电爆炸时的按成分的标识为列形成队列存储在计算机中，且每个成分的标识还关联到一个循环存储装置，循环存储装置包含属于每个成分的标识对应区域的偶氮类染料化学废液标识；
匹配装置，用于根据偶氮类染料化学废液标识从块存储器开始查找匹配，将偶氮类染料化学废液标识与循环存储装置的偶氮类染料化学废液标识进行匹配，直到匹配到相同的偶氮类染料化学废液标识为止，并把匹配到的信息进行排序；
查询装置，根据匹配装置，建立起偶氮类染料化学废液分析表，从而能得到偶氮类染料化学废液经氧化、液化、内部脉冲放电爆炸后的成分信息，并分析能量效率，实现对偶氮类染料化学废液的有效降解率的增加。
附图说明
图1为本发明一种偶氮类染料化学废液成份分析装置的结构图；
具体实施方式
以下结合优选实施例及附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一：为了满足难降解土壤有机物的处理要求，本发明提出了一种偶氮类染料化学废液成份分析装置。
获取装置、匹配装置、查询装置、脉冲放电装置、高压反应器、液化装置、指示器、爆炸装置、氧化装置；
为降低成本、便于放电现象的观察，高压反应器采用透明有机玻璃加工而成，液化装置为小锈钢材料，使用脉冲放电装置在液化装置里进行较均匀的气、液两相放电过程，并采用指示器研究该高压反应器对偶氮类染料化学废液的降解效果，并表明使用使用脉冲放电装置可否有效降解偶氮类染料化学废液中的指示器。
随着脉冲峰值电压从-26kV下降到-36kV，系统中指示器分析的降解率提高了10％，对偶氮类染料化学废液降解起着重要作用的臭氧生成量增加了6mg。在脉冲峰值电压为-36kV，脉冲频率为50Hz，中空高压放电极与液面距离为0，放电30min时，高压反应器的能量效率可达到2.05x10m0l/J。为进一步研究高压电极形式的高压内部脉冲放电爆炸等离子体体系放电作用为放电等离子体；结合高压反应器和指示器为降解；臭氧；能量效率的分析提供了依据。爆炸装置内部脉冲放电爆炸过程能产生大量的活性物质，如氢自由基、臭氧、过氧化氢、氧自由基、氢自由基等，脉冲放电装置在内部脉冲放电爆炸过程中生成冲击波，紫外光等，以上多种因素协同作用，加强了作用效果，克服了单一方法的局限性，集合光化学、电学和化学氧化为一体，从而得到一种偶氮类染料化学废液定向偶氮类染料化学废液控制的方法。同时，有机污染物会被分解成无毒无害的二氧化碳和水等小分子物质，高效、易处理、无二次污染。
对于本发明，对于一种偶氮类染料化学废液定向偶氮类染料化学废液控制结构以及反应机理方面的降低成本、提高效率出发，设计放电极结构的内部脉冲放电爆炸高压反应器进行了改造:把高压反应器的材质由不锈钢的材质改变为有机玻璃，把接地电极由高压反应器壁改为一圈附在高压反应器壁上的不锈钢筒状电极，大幅度降低高压反应器的造价。以指示器对研究一种偶氮类染料化学废液定向偶氮类染料化学废液仪对偶氮类染料化学废液的降解效果，并对水和二氧化碳的生成情况进行了测量。
本发明所设计的冲放电装置、高压反应器、液化装置、指示器、爆炸装置、氧化装置，内部脉冲放电爆炸等系统如图1所示，整个系统由高压电源系统、放电等高压反应器和氧化装置系统构成。其中脉冲放电装置的电源供给和控制系统能够提供峰值电压范围为0-60kV、脉宽为0-500ns、脉冲上升时间为0-200ns、重复频率为0-150Hz的持续脉冲电压，此脉冲电源的储能电容是36nF，脉冲成形电容是2.4nF。
偶氮类染料化学废液定向偶氮类染料化学废液仪等离子体水处理高压反应器结构如图1所示。高压反应器为有机玻璃材质，高H400mm，外直径94mm，内直径70mm,进/出气口外直径7mm。峰值为-36到-26kV负脉冲高压加在外直径为2mm的不锈钢喷嘴电极上。直径68mm,高h＝100mm的不锈钢环状圆筒电极附于有机玻璃筒壁内侧接地。高压喷嘴电极置于高压反应器中轴线上。高压反应器设有进/出气口，可向高压反应器待处理的偶氮类染料化学废液通入所需气体如空气、氧气等，实现气液两相放电。高压反应器上盖可以打开，待处理的偶氮类染料化学废液可从高压反应器顶部注入。中空高压放电极与液面距离接近0。本发明过程中，在脉冲放电下方存在多条向液面下延伸的放电通道，在喷嘴边缘有放电通道向接地筒电极延伸，随着脉冲峰值电压的升高，该放电通道会进一步延伸。在放电等离子体区域，在该区域聚集了放电所生成具有强氧化性的活性粒子，可与多种有机和无机物反应。通过增加中空高压放电极的数目可使反应空间的放电等离子体发光区域近似于成倍增加。
因系统能量效率由降解量和内部脉冲放电爆炸系统能量的比值决定，在脉冲反应器外加直流高压电压为48kV，脉冲峰值电压为-36kV，脉冲频率为50Hz，放电针与液面距离为0，放电30min后求得指示器的降解量为1.49mg，约为4.25x10m0l。由上式求得内部脉冲放电爆炸系统的能量为2.07x10J，为了验证所设计的高压反应器对污染物的降解效果，选用偶氮类染料为目标污染物进行了降解本发明。其中偶氮类染料化学废液溶液由指示器和蒸馏水制备，初始质量浓度为20mg/L，采用可见分光光度计在指示器的最大吸收波长为485处测定吸光度。示器偶氮类染料化学废液的特征吸收峰，在一定浓度范围内，吸光度A与偶氮类染料化学废液溶液浓度:之间遵守Lambert-Beer定律。因此，可以衡量偶氮类染料化学废液的降解率。
本发明中，配置好的偶氮类染料化学废液经磁力搅拌混合均匀后，从高压反应器上部加入。本发明处理偶氮类染料化学废液400ml，内部脉冲放电爆炸处理时间为30min，脉冲重复频率为50Hz，中空高压放电极与液面的相对距离为0。改变脉冲峰值电压范围-36kV-26kV，对偶氮类染料化学废液的降解效果结果如图1所示，在脉冲放电装置所采用的放电极结构下，放电时间30min，脉冲峰值电压为一36kV时，对初始质量浓度为20mg/L的指示器的降解率可达到19％左右。另外，当脉冲峰值电压绝对值升高时，偶氮类染料的降解率也升高。如2.2中分析，增加脉冲放电装置电极的数量或进一步提高脉冲峰值电压的幅值均可扩大放电等离子体区域从而提高对污染物的降解率。
当升高脉冲峰值电压时，使得向体系内注入的能量增加，同时提高了电极间的电场强度，增加了高能电子的数量，高能电子可以与偶氮类染料化学废液分子发生非弹性碰撞，由此转化为分子的内能，使水分子处于活化状态。水分子在液化装置之前发生激发、电离，生成自由基、臭氧、离子、单质原子等通过高压装置进行液化，根据反应，增加峰值电压，脉冲放电装置注入的能量增多，内部脉冲放电爆炸过程产生更多的高能电子，大大增加了高能电子和气体分子碰撞从而生成活性粒子的概率，降解率得以提高。
另外内部脉冲放电爆炸过程中巨大的脉冲电流使等离子通道中形成高能密度，局部产生高温，辐射出很强的紫外光，紫外光可以联合作用，生成氧化性更强的作用于偶氮类染料化学废液，采用气体分析仪测定气体中的质量浓度，增加有利于偶氮类染料化学废液的降解。在内部脉冲放电爆炸过程中可以通过间接反应和直接反应两种途径与偶氮类染料化学废液反应。一般而言，直接氧化偶氮类染料化学废液是主要的反应，氧化的中间产物容易与有机分子的碳双键进行反应，而间接氧化是与溶液中某些溶解物质作用生成一系列的自由基，设计的高压反应器可形成均匀的气液两相负内部脉冲放电爆炸，在液面上分布较均匀的放电等离子体区域，并有放电等离子体通道向液面下和接地筒电极扩散。
增加中空高压放电极数量的提高提高放电等离子体通道数量、扩大放电等离子体区域和增加对高压反应器的注入能量，可显著提高对偶氮类染料化学废液的降解效率。
获取装置，用于获取脉冲放电装置发生所有的激发的电离，生成自由基、臭氧、离子、单质原子的信息；通过获取的信息，形成氢自由基、臭氧、过氧化氢、氧自由基、氢自由基等相应标识，并且存储为队列形式，每次内部脉冲放电爆炸时的按成分的标识为列形成队列存储在计算机中，且每个成分的标识还关联到一个循环存储装置，所述循环存储装置包含属于所述每个成分的标识对应区域的偶氮类染料化学废液标识；
匹配装置，用于根据偶氮类染料化学废液标识从块存储器开始查找匹配，将偶氮类染料化学废液标识与循环存储装置的偶氮类染料化学废液标识进行匹配，直到匹配到相同的偶氮类染料化学废液标识为止，并把匹配到的通路信息进行排序；
查询装置，根据匹配装置，建立起偶氮类染料化学废液分析表，从而能得到偶氮类染料化学废液经液化、高压、脉冲放电后的成分信息，并分析能量效率，并实现对偶氮类染料化学废液的有效降解；随着注入能量的提高，生成量增加，降解率可进一步提高。
实施例二：脉冲放电装置所设计的中空放电极亦可作为待处理的偶氮类染料化学废液进入高压反应器的通道，这样待处理的偶氮类染料化学废液经所述中空高压放电极，被液化装置雾化为小液滴。在内部脉冲放电爆炸过程中，所述中空高压放电极附近是放电等离子体密度最高的区域，大量可和污染物作用的活性粒子聚集在这里，待处理的偶氮类染料化学废液经过时大大增加了污染物和活性粒子作用的机率；另一方面待处理的偶氮类染料化学废液在静电力和表面张力的作用下可液化装置被雾化为小液滴，表面积增加，同样增加了污染物和活性粒子作用的机率，内部脉冲放电爆炸过程中放电等离子体脉冲电压和脉冲电流的波形通过高压探头和电流探头及适配器连接至获取装置进行实时监测，气液两相放电过程监测到的典型放电电压、放电电流脉冲电压下降时间约为几十ns，其中在脉冲峰值电压-19kV时，放电电流峰值约为12A；在脉冲峰值电压-23kV时，放电电流峰值约为18A；在脉冲峰值电压-27kV时，放电电流峰值约为24A。
本发明的有益成果在于：通过各个模块层次化的设置，实现功能的模块化以及效率化，并且实现了偶氮类染料化学废液的辅助分析，对环保人员的实际工作有很大的参考价值。
以上所述的仅是本发明的一些具体实施方案，但对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。