一种基于介质阻挡放电等离子体的污染物处理装置的制作方法

本发明属于污染物处理技术领域，具体一种基于介质阻挡放电等离子体的污染物处理装置。

背景技术：

随着石油化工、有机合成、印染等行业的发展，各种高浓度难降解有机废水、废气相应增多，给环境保护提出更多的问题。难降解有机污染物的处理一直是环境保护中的难点和重点。难降解有机物指生物不能降解，或在任何环境不能以足够快的速度降解而使它在环境中长期积累的化合物，这类有机物具有易生物富集，环境污染严重，对人体伤害大等特点。常见的难降解有机污染有杂环类化合物、多环芳烃、卤代烃、含氰化合物等有毒有害物质。

传统难降解有机废水处理工艺有吸附法、过滤法等，主要的处理方法有吸附、过滤、催化氧化等。而吸附法中的吸附剂具有寿命短、容量有限、选择性吸收、成本高且难再生等缺点，这大大限制了该方法的使用。而过滤法中要求滤膜具有抗污染性强、机械强度高、不易堵塞、再生性强的优点，但实际应用中很难达到这些要求，这也极大的限制了此法在工业上的使用；而催化氧化处理难降解有机污染物的效率和效果很难达到要求，而且此法对某些难降解有机污染物无效。挥发性有机物的处理也是困难重重，也急需有效的解决办法。

而等离子体技术是一种新兴的高级氧化技术，是集自由基氧化、臭氧氧化、紫外光解、高能电子轰击、超临界效应、局部热效应等多种作用于一体，是物理、化学、生物和环境科学等学科交叉性的综合性技术。等离子体是多种活性自由基、高能电子、生态氧、阴阳离子的聚集态，这些自由基、高能电子等活性粒子能与气体或水体中的有机物污染物分子碰撞，发生一系列基元反应，从而在极短时间内高效率、无选择性的实现有机物的破坏、断链、氧化分解，进而达到处理有机污染物的目的。而等离子体技术在处理难降解有机废弃物过程中，体现出能耗低、效率高、无二次污染等特点，能有效处理几乎所有有机污染物，因此等离子体技术成为近年来研究的热点。目前，利用等离子体技术处理有机废水还存在着能量利用率较低、等离子体向水相传质慢、自由基的利用不高的问题，同时，在水相放电通常伴随着高温，这加速了活性物质相互间消耗，缩短了活性物质的存活时间。

传统的解决办法是选用不同放电形式来来提高活性物质的产生效率，加入冷却系统，降低放电环境温度，从而实现活性物质的存活时间，进而提高能量的利用率。但因加入了冷却单元却造成了装置结构复杂化、能耗提高、效率降低等诸多问题。综上所述，因此开发一种新型自冷却、低成本、高效率放电等离子体处理难降解有机污染物的装置具有重要意义。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在上述的一个或多个缺陷，本发明提供了一种基于介质阻挡放电等离子体的污染物处理装置。

为实现上述目的，本发明提供一种基于介质阻挡放电等离子体的污染物处理装置，其特征在于：包括水箱（1）和放电组件（2）；所述水箱（1）进水口与进水管（1-1）连接，所述水箱（1）出水口与出水管（1-2）连接；所述放电组件（2）包括高压电极（2-1）、绝缘介质（2-2）、微孔道件（2-4）及绝缘环（2-5）；所述水箱（1）接地或在该水箱（1）内设置接地电极（2-6）；所述绝缘介质（2-2）设置于该水箱（1）内底部；所述高压电极（2-2）紧贴在所述绝缘介质（2-2）下侧，所述绝缘环（2-5）靠近或紧贴在所述绝缘介质（2-2）上侧；所述微孔道件（2-4）位于所述绝缘环（2-5）内且所述微孔道件（2-4）上设有若干微孔（2-41）；所述微孔道件（2-4）采用绝缘材质。

采用上述方案，在工作时，该高压电极（2-2）通过导线外接高压电源连接，该高压电极（2-2）被绝缘环（2-5）绝缘阻挡且用于对所述水箱（1）内微孔道件（2-4）高压放电，其工作特点分析如下：

第一，由于在水箱（1）内废水处理时，经高压电极（2-2）放电形成等离子体会在在大量气泡的快速推动下进入所述水箱（1）内不同区域，可实现快速扩散，解决了等离子体传质慢的问题，大大提高了分解效率、进而实现低成本、高效率放电等离子体处理难降解有机污染物；

第二，由于在放电时，由于绝缘介质（2-2）绝缘阻挡，可避免火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且经绝缘介质（2-2）介质阻挡后使放电过程具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽，适应性强等优点。

第三，由于绝缘介质（2-2）上侧设置微孔道元件，微孔道元件在水箱内，当通入水后，因此微孔道元件在水中可能实现自冷却，而放电区域也在微孔道中，从而实现放电区域的自冷却，提高活性物质存活时间，提升效率。

第四，由于微孔元件是绝缘的，电场只能从孔道中穿过，达到聚集电场的作用，降低放电的起始电压，提高能量的利用率，实现低运行成本。

优选地，所述微孔（2-41）的直径为小于100um。

优选地，该微孔道件（2-4）可采用陶瓷过滤板、过滤片、石英曝气盘、陶瓷曝气盘、聚四氟乙烯曝气盘中的任一种。

进一步地，所述绝缘环（2-5）侧壁上设有通气接口（2-51），该通气接口（2-51）外接供气管道（2-7）。可对该供气管道（2-7）内通入废气，以实现对废气处理。

进一步地，所述绝缘环（2-5）侧壁上设有多个通气接口（2-51）。这样在绝缘环（2-5）具有多个进气通道，且在必要时可以进水。

进一步地，所述高压电极（2-1）或/和接地电极（2-6）采用片状或网状导电材料。

进一步地，所述放电组件（2）具有多个。这样可成倍提高污染物处理的效率。

本发明的有益效果：

第一，本发明由于在水箱内废水处理时，经高压电极放电形成等离子体会在在大量气泡的快速推动下进入所述水箱内不同区域，可实现快速扩散，解决了等离子体传质慢的问题，大大提高了分解效率、进而实现低成本、高效率放电等离子体处理难降解有机污染物；

第二，本发明由于在放电时，由于绝缘介质绝缘阻挡，可避免火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且经绝缘介质介质阻挡后使放电过程具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽，适应性强等优点。

第三，本发明由于绝缘介质上侧设置微孔道元件，微孔道元件在水箱内，当通入水后，因此微孔道元件在水中可能实现自冷却，而放电区域也在微孔道中，从而实现放电区域的自冷却，提高活性物质存活时间，提升效率。

第四，本发明由于微孔元件是绝缘的，电场只能从微孔中穿过，达到聚集电场的作用，降低放电的起始电压，提高能量的利用率，实现低运行成本。

第五，本发明可用于废气的处理，也可以用于废水的处理，还可以用于废气和废水的同步处理，满足对单一或/和复合污染物处理，具有多功能性，能达到一机多用的目的；

第六，本发明由于将放电空间设置在微孔道件内，并实现水气混合相放电、可提高活性物质的产率，利于有机污染物的去除。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的局部图。

图3是微孔道件与绝缘环之间的装配图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例：参见图1-3，一种基于介质阻挡放电等离子体的污染物处理装置，其包括水箱1、放电组件2及高压电源3。

所述水箱1进水口与进水管1-1连接，所述水箱1出水口与出水管1-2连接。

所述放电组件2包括高压电极2-1、绝缘介质2-2、微孔道件2-4及绝缘环2-5。

所述水箱1接地或在该水箱1内设置接地电极2-6；所述绝缘介质2-2设置于该水箱1内底部。

所述高压电极2-2紧贴在所述绝缘介质2-2下侧，所述绝缘环2-5靠近或紧贴在所述绝缘介质2-2上侧；所述微孔道件2-4位于所述绝缘环2-5内且所述微孔道件2-4上设有若干微孔2-41；所述微孔道件2-4采用绝缘材质。

优选地，所述微孔2-41的直径为小于100um。

另外，该微孔2-41孔型可为圆孔、三角形孔、多边形孔等，可不受外形限制。

优选地，该微孔道件2-4可采用陶瓷过滤板、过滤片、石英曝气盘、陶瓷曝气盘、聚四氟乙烯曝气盘中的任一种。

进一步地，所述绝缘环2-5侧壁上设有通气接口2-51，该通气接口2-51外接供气管道2-7。可对该供气管道2-7内通入废气，以实现对废气处理。

进一步地，所述绝缘环2-5侧壁上设有多个通气接口2-51。这样在绝缘环2-5具有多个进气通道，且在必要时可以进水。

进一步地，所述高压电极2-1或/和接地电极2-6采用片状或网状或环状或多孔导电材料

进一步地，所述放电组件2具有多个。这样可成倍提高污染物处理的效率。

在本实施例中，所述接地电极2-6可安装在水箱1内水面之下既可，可以安装在水箱的底部、侧面或悬挂在水中。

所述水箱1接地或在该水箱1内设置接地电极2-6。具体地，当该水箱1采用导电材质时，该水箱1接地既可。而当该水箱1不导电时，该水箱1内设置接地电极2-6。

另外，该进水管1-1上可安装抽水设备1-3。该供气管道2-7上安装有抽气设备2-9。

进一步地，所述高压电极2-1或/和接地电极2-6采用片状、网状或环状导电材料。

进一步地，所述放电组件2具有多个。这样可成倍提高污染物处理的效率。

发明在工作时，该高压电极2-2通过导线外接高压电源3连接，该高压电极2-2被绝缘环2-5绝缘阻挡且用于对所述水箱1内微孔道件2-4高压放电，其工作特点分析如下：

第一，由于在水箱1内废水处理时，经高压电极2-2放电形成等离子体会在在大量气泡的快速推动下进入所述水箱1内不同区域，可实现快速扩散，解决了等离子体传质慢的问题，大大提高了分解效率、进而实现低成本、高效率放电等离子体处理难降解有机污染物；

第二，由于在放电时，由于绝缘介质2-2绝缘阻挡，可避免火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且经绝缘介质2-2介质阻挡后使放电过程具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽，适应性强等优点。

第三，由于绝缘介质2-2上侧设置微孔道元件，微孔道元件在水箱内，当通入水后，因此微孔道元件在水中可能实现自冷却，而放电区域也在微孔道中，从而实现放电区域的自冷却，提高活性物质存活时间，提升效率。

第四，由于微孔元件是绝缘的，电场只能从孔道中穿过，达到聚集电场的作用，降低放电的起始电压，提高能量的利用率，实现低运行成本。

本发明具有三种工作状态：

第一种，只处理难降解有机废水也就是本装置主要的工作状态。首先从供气管道2-7通入气体，然后从进水管1-1通入废水，当废水接触到接地电极2-6后，打开高压电源3开始放电处理，然后可长期运行。

第二种，只处理难降解挥发性有机废气。首先从供气管道2-7通入废气，然后从进水管1-1通入水，当废水接触到接地电极2-6后，打开电源开始放电，最后降低从进水管1-1通入水的速度，

第三种，既处理废水也处理废气。将废气与废水从供气管道2-7同时通入，当水箱1内的液面接触到接地电极2-6后，打开电源开始放电，然后可长期运行。

因此，本发明可以用于废气的处理，也可以用于废水的处理，另外还可以用于废气、废水或的同步处理。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。