专利名称：水膜混合放电反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及放电等离子体技木，具体而言，涉及水膜混合放电反应器。
背景技术：
等离子体是由电子、离子、自由基和中性粒子組成的导电性流体，具有特殊的化学反应活性，可以使ー些难以进行的反应获得能量，促使反应分子活化，生成各种活性物种， 在较缓和的条件下完成反应。目前，放电等离子体技术的发展为材料、能源、信息、环境，空间物理等学科的进ー步发展提供了新的技术和エ艺，成为国内外的研究热点之一。放电可以诱发稳态分子解离，形成等离子体。在各类放电过程中，反应器的结构对能量的有效传递和活性物质的形成具有至关重要的作用。目前，放电技术尚停留在实验室阶段，考虑到其在实际工作中的应用，对于高效反应器的研发，一直是研究热点之一。反应器的主要形式有针板反应器、棒棒反应器、线筒式反应器、环筒式反应器、混合气液反应器。 近年来也出现了很多高处理效率高能量利用率的新型反应器。在传统反应器中，针板式反应器是最常见的反应器形式，正极针电极一般为注射针头，与针电极相対的平行板电极接地，可进行鼓泡/不鼓泡、封闭间歇式/内循环流动体系的实验。实验中多个等离子通道从针电极向平行板电极伸展；棒棒式反应器的放电电极与接地电极均为金属棒，在脉冲高压时两电极间会产生強烈的弧光放电，伴随着大量的热和強烈的冲击波；线筒式反应器中，两电极之间的介质一般为液体而不是水-气的分散混合物。这类反应器放电时产生的场强一般比针板式反应器放电时产生的场强小，放电现象比较微弱，所以一般用于杀菌消毒。环筒式反应器的放电电极为ー金属圆环，置于有机树脂反应器的中部，接地电极为金属柱面环筒。放电金属圆环可以为ー个，也可以为多个， 多环时可以产生更多的等离子体通道，促进污染物的降解。混合气液反应器也是比较常用的一类反应器，这类反应器中，放电电极浸没在液相水体中，接地电极是由网状玻璃质碳 (RVC)組成，置于液面上或气液界面处。或平板地极置于水中，正针电极置于水中，对应的正曝气平板电极置于气相中。充分利用气相放电产生的等离子体通道的物理作用与活性物质的氧化作用，达到了气液协同放电的效果。近年来出现的新型反应器主要有气相电晕放电反应器、直接接触电晕气相放电反应器、泡沫线-筒反应器、静电雾化环-网反应器、三相放电/填充床反应器、圆筒湿壁反应器、介质阻挡气液放电反应器和连续式气液放电反应器等几种类型。气相电晕放电反应器以不锈钢线作为正放电电极，反应器底部覆盖所需要处理的水，地极置于反应器外部，采用间歇式内循环反应器模式。采用可更换式底座，可以保证在废液体积变化时气相区域体积的恒定；直接接触电晕气相放电反应器也以不锈钢线作为正放电电扱，平板地极上覆盖需要处理的废水，采用间歇式内循环反应器模式。充分利用了气相放电的优势，如自由电子、正负离子、中性的自由基和臭氧；泡沫线-筒反应器是在线筒反应器底部利用陶瓷微孔曝气产生泡沫，减小了气液传质阻力，形成了气液混合放电的效果，从而促进污染物降解; 静电雾化环-网反应器由两部分組成，静电雾化部分和脉冲电晕放电部分。在有机物进入线-网筒的反应器之前，利用直流电场的作用使液流变成雾状，克服了气-液传质阻力，同时避免了液电过程中高电导率的负面作用，提高了处理效率。三相放电/填充床反应器是在线-筒反应器中填充ー些介电常数较高的固体物， 如硅胶颗粒、玻璃珠等。放电过程中会在颗粒接触处产生强电场，形成微放电，可增加等离子体的直接氧化作用。圆筒湿壁反应器是在线-筒反应器的基础上改进的。通过在环筒地极上产生流动的液膜，产生气液混合放电的效果。液膜的厚度和均勻性会影响反应器的处理效果。介质阻挡气液放电反应器主要包括两部分，主氧化区和预氧化区。放电电极置于液相水体中，地极悬于气相中。放电发生时，气相中产生的臭氧在上升过程中可对上层水体进行预氧化作用，使得气相放电产生的臭氧利用率提高，产生更多的活性物质，提高了处理效率。在连续式气液放电反应器中，通过竖直的介质阻挡把反应器分割为十个単元，使得被处理废水在反应器中充分混合。放电针电极置于液相水体中，板地极置于气相中，形成气液混合放电效果。反应器可连续运行，使得水处理量増大处理能力提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种水膜混合放电反应器。 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现
水膜混合放电反应器，包括管状的接地电极，所述接地电极外围包裹有接地电极阻挡介质，所述接地电极一端连接有水溢流隔栅，水溢流隔栅上端有密封盖，另一端连接有进水 ロ，所述进水ロ连接有进水管，所述密封盖连接有布气格栅；所述接地电极共三組，所述三组接地电极之间留有空隙，所述每组接地电极外围绕有电晕电极阻挡介质，所述接地电极阻挡介质与所述电晕电极阻挡介质留有空隙，所述电晕电极阻挡介质外围包裹有电晕电扱，所述三组电晕电极之间连接有电晕电极连线。进ー步的，所述三组电晕电极阻挡介质固定于ー个支撑框架上并且外围设置有外接地框架，所述外接地框架固定于所述支撑框架之上，所述布气格栅固定于所述支撑框架， 所述外接地框架连接有接地电极。进ー步的，所述电晕电极连线连接有电晕电极接线柱，所述电晕电极接线柱外包裏有绝缘套管，所述电晕电极接线柱一端穿过所述外接地框架置于其外側。进ー步的，所述接地电极进水口一端设置有气水混合室，所述气水混合室由固定法兰连接于所述支撑框架，所述气水混合室通过集水室固定法兰连接有集水室，所述气水混合室与所述集水室之间设置有金属丝网，所述进水管穿过所述气水混合室置于外側。进ー步的，所述接地电极与所述电晕电极阻挡介质之间空隙与所述气水混合室相连通。优选的，所述集水室一端设置有集水室排气ロ另一端设置有集水室出水ロ。进ー步的，所述外接地框架一端连接有进气ロ，所述进气ロ与所述布气格栅相连通。
优选的，所述接地电极外表面为锯齿状。优选的，所述接地电极外表面为光滑平面。优选的，所述接地电极阻挡介质为刚玉管。
本发明的有益效果是
本发明放电发生吋，形成气液混合放电，产生更多的活性物质，提高了处理效率。在连续式气液混合放电反应器中，采用石英玻璃或刚玉作为阻挡介质的介质阻挡形成，地极阻挡介质外覆盖ー层水膜，水膜和电晕电极阻挡介质之间有一气层，在两电极之间施加高电压时，形成气液混合放电，使得被处理水和气中生成大量活性物质，引发气液相等离子体反应。反应器可连续运行，使得水处理量增大、处理能力提高。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。 本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进ー步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1本发明整体结构示意图。图中标号说明1、进气ロ，2、布气格柵，3、水溢流隔栅，301、密封盖，4、外接地框架，5、绝缘套管，6、电晕电极接线柱，7、接地电极阻挡介质，8、接地电极，9、电晕电扱，10、电晕电极阻挡介质，11、支撑框架，12、金属丝网，13、集水室排气ロ，14、电晕电极连线，15、接地电极，16、固定法兰，17、气水混合室，18、进水管，19、集水室固定法兰，20、集水室，21、集水室出水ロ，22、进水口。
具体实施例方式下面将參考附图并结合实施例，来详细说明本发明。參照图1所示，水膜混合放电反应器，包括管状的接地电极8，所述接地电极8外围包裹有接地电极阻挡介质7，所述接地电极8 一端连接有水溢流隔栅3，水溢流隔栅3上端有密封盖301，另一端连接有进水口 22，所述进水口 22连接有进水管18，所述密封盖301 连接有布气格栅2 ；所述接地电极8共三組，所述三组接地电极8之间留有空隙，所述每组接地电极8外围绕有电晕电极阻挡介质10，所述接地电极阻挡介质7与所述电晕电极阻挡介质10留有空隙，所述电晕电极阻挡介质10外围包裹有电晕电极9，所述三组电晕电极9 之间连接有电晕电极连线14。进ー步的，所述三组电晕电极阻挡介质10固定于ー个支撑框架11上并且外围设置有外接地框架4，所述外接地框架4固定于所述支撑框架11之上，所述布气格栅2固定于所述支撑框架11，所述外接地框架4连接有接地电极15。进ー步的，所述电晕电极连线14连接有电晕电极接线柱6，所述电晕电极接线柱6 外包裹有绝缘套管5，所述电晕电极接线柱6 —端穿过所述外接地框架4置于其外側。进ー步的，所述接地电极8进水口 22 —端设置有气水混合室17，所述气水混合室 17由固定法兰16连接于所述支撑框架11，所述气水混合室17通过集水室固定法兰19连接有集水室20，所述气水混合室17与所述集水室20之间设置有金属丝网12，所述进水管 18穿过所述气水混合室17置于外側。进ー步的，所述接地电极8与所述电晕电极阻挡介质10之间空隙与所述气水混合室17相连通。优选的，所述集水室20 —端设置有集水室排气ロ 13另一端设置有集水室出水ロ 21。进ー步的，所述外接地框架4 一端连接有进气ロ 1，所述进气ロ 1与所述布气格栅 2相连通。优选的，所述接地电极8外表面为锯齿状。
优选的，所述接地电极8外表面为光滑平面。优选的，所述接地电极阻挡介质7为刚玉管。本发明提出的反应器设计方案要点放电电极和接地电极均以石英玻璃或刚玉管作为阻挡介质，阻挡介质间距可在3-10mm，在地极阻挡介质表面形成ー层约l_2mm厚的水膜，在两电极间施加交流高频或脉冲高电压时，形成双阻挡介质间气液相的混合放电。电极包含阻挡介质组数可根据电源功率进行选择，每组放电长度可根据需要进行设定。地极为金属管，可采用不锈钢或其他金属，内表面光滑，外表面为齿状或光滑，外套阻挡介质套管。 以金属丝网作为放电电极。接地电极亦可不套阻挡介质，电极均采用金属材质，结合成本和强度综合考虑，以不锈钢为宜。主要參数如下 放电间距:4mm 放电长度约150mm。地极金属管(225mm，内径7. 5mm，外径12mm)，内表面光滑，外表面为齿状，外套石英玻璃管(220mm)。电晕电极80目不锈钢丝网水流速度200mL/min
气流速度2L/min
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.水膜混合放电反应器，其特征在于包括管状的接地电极(8)，所述接地电极(8)外围包裹有接地电极阻挡介质(7)，所述接地电极(8)—端连接有水溢流隔栅(3)，水溢流隔栅(3)上端有密封盖(301)，另一端连接有进水口(22)，所述进水口(22)连接有进水管 (18)，所述密封盖(301)连接有布气格栅(2);所述接地电极(8)共三組，所述三组接地电极 (8)之间留有空隙，所述每组接地电极(8)外围绕有电晕电极阻挡介质(10)，所述接地电极阻挡介质(7)与所述电晕电极阻挡介质(10)留有空隙，所述电晕电极阻挡介质(10)外围包裹有电晕电极(9)，所述三组电晕电极(9)之间连接有电晕电极连线(14)。
2.根据权利要求1所述的水膜混合放电反应器，其特征在于所述三组电晕电极阻挡介质(10)固定于ー个支撑框架(11)上并且外围设置有外接地框架(4)，所述外接地框架 (4)固定于所述支撑框架(11)之上，所述布气格栅(2)固定于所述支撑框架(11)，所述外接地框架(4 )连接有接地电极(15 )。
3.根据权利要求1所述的水膜混合放电反应器，其特征在于所述电晕电极连线(14) 连接有电晕电极接线柱(6)，所述电晕电极接线柱(6)外包裹有绝缘套管(5)，所述电晕电极接线柱(6) —端穿过所述外接地框架(4)置于其外側。
4.根据权利要求1所述的水膜混合放电反应器，其特征在于所述接地电极(8)进水口 (22) —端设置有气水混合室(17)，所述气水混合室(17)由固定法兰(16)连接于所述支撑框架(11)，所述气水混合室(17)通过集水室固定法兰(19)连接有集水室(20)，所述气水混合室(17)与所述集水室(20)之间设置有金属丝网(12)，所述进水管(18)穿过所述气水混合室(17)置于外側。
5.根据权利要求1或4所述的水膜混合放电反应器，其特征在于所述接地电极(8)与所述电晕电极阻挡介质(10)之间空隙与所述气水混合室(17)相连通。
6.根据权利要求4所述的水膜混合放电反应器，其特征在于所述集水室(20)—端设置有集水室排气ロ(13)另一端设置有集水室出水ロ(21)。
7.根据权利要求1所述的水膜混合放电反应器，其特征在于所述外接地框架(4)一端连接有进气ロ( 1)，所述进气ロ( 1)与所述布气格栅(2)相连通。
8.根据权利要求1所述的水膜混合放电反应器，其特征在于所述接地电极(8)外表面为锯齿状或光滑平面。
9.根据权利要求1所述的水膜混合放电反应器，其特征在于所述接地电极阻挡介质 (7)为刚玉管或石英玻璃管。
10.根据权利要求1所述的水膜混合放电反应器，其特征在于所述接地电极(8)有若干組，根据电源功率选定。
全文摘要
本发明公开了水膜混合放电反应器，包括管状的接地电极，所述接地电极外围包裹有接地电极阻挡介质，所述接地电极一端连接有水溢流隔栅，水溢流隔栅上端有密封盖，另一端连接有进水口，所述进水口连接有进水管，所述密封盖连接有布气格栅；所述接地电极共三组，所述三组接地电极之间留有空隙，所述每组接地电极外围绕有电晕电极阻挡介质，所述接地电极阻挡介质与所述电晕电极阻挡介质留有空隙，所述电晕电极阻挡介质外围包裹有电晕电极，所述三组电晕电极之间连接有电晕电极连线。本发明放电发生时，形成气液混合放电，产生更多的活性物质，提高了处理效率。反应器可连续运行，使得水处理量增大、处理能力提高。
文档编号C02F1/78GK102531097SQ20121001534
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者卞文娟 申请人:苏州大学