專利名稱：一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及應用等離子體技術進行廢氣廢液處理的設備，特別是涉及一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置。
背景技術：
低溫等離子體技術降解環(huán)境中污染物為環(huán)境污染控制提供了一種新的思路。侯健等人利用介質阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge，簡稱DBD)技術降解揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compound，簡稱VOC)，對低濃度苯、甲苯的降解率均達到了80％以上。一些研究者利用DBD技術進行煙氣的脫硫、分解有害氣體及凈化汽車尾氣等方面的研究工作。S.K.Dhall等利用DBD技術處理SO2的效率超過75％，并進行了數(shù)值模擬；MooBeenChang等人利用DBD技術并結合紫外照射技術，在模擬煙氣條件下同時脫除SO2的效率高于80％。
低溫等離子處理廢液設備中，等離子體與液體接觸的方式主要有以下幾種(1)液體形成水汽混合物，水汽混合物再與等離子體接觸的處理方式，中國發(fā)明專利03133403.2、03111418.0都采用該方式，其缺點是裝置的結構復雜，而且水汽混合物的形成要消耗較多的能量，增加了能耗。
(2)采用射流技術將等離子體產(chǎn)生后形成的各種自由基和高反應活性的產(chǎn)物或中間產(chǎn)物與處理液混合，如利用空氣放電產(chǎn)生的臭氧與水的射流技術，該方式常見于臭氧水處理，如中國發(fā)明專利03136133.1。該方式的缺點是等離子場中的各種活性粒子得不到充分利用，同時，水汽混合耗能大、成本高。
(3)采用在液體中直接放電的方式，中國發(fā)明專利CN1367140A、CN1104609A都采用該方式，其缺點是難以解決電極溶出問題。
目前，各種低溫等離子廢氣廢液裝置都是以單一相態(tài)物料(液體或氣體)為處理對象，如中國發(fā)明專利97106747.3、03136133.1、03111418.0等，不能實現(xiàn)廢氣廢液一體化處理的要求，處理污染物的整體耗能較大，凈化率不高。因此，開發(fā)一種可實現(xiàn)液體和等離子體充分有效接觸，同時兼具廢氣處理功能的廢氣廢液一體化處理裝置，具有現(xiàn)實意義及較高的市場推廣價值。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種體積小、結構簡單、操作簡便，可產(chǎn)生穩(wěn)定均勻輝光等離子體，放電電流低，電能消耗小，能同時有效處理廢氣廢液中的污染物的介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置。
本實用新型的目的通過下述方案實現(xiàn)本介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，包括機箱、等離子體發(fā)生器、風機、液體分配器，所述機箱正面設有觀察視窗、控制面板，其上部分別設有排氣口、進液管，下部設有進氣口、排液管，進液管與所述液體分配器連接，所述控制面板與風機、等離子體發(fā)生器分別連接，所述風機設于機箱下部，其入口與進氣口相應，所述等離子體發(fā)生器設于風機上方并與觀察視窗相應，其連接有高壓脈沖交流電源，且一端與所述液體分配器、風機出口絕緣連接，另一端通過收集管分別與所述排氣口、排液管絕緣連接，所述等離子體發(fā)生器包括平板電極對、框架，所述平板電極對與水平線傾斜5～15°固定在框架內，所述平板電極對的兩個電極分別包括絕緣層、導體層，所述絕緣層位于導體層內側且兩者緊密結合。
所述平板電極對兩個電極的間距是4～10mm，其間距大小視電源功率和廢氣或者廢液處理量而定。
所述平板電極對的面積是10～150cm2，所述平板電極對的數(shù)量是1～15組。平板電極對的面積與數(shù)量可以相互配合調整。增大單片電極面積時，電極組件數(shù)量可以相應減少；減小單片面積時，電極組件數(shù)量就應該相應增加。
所述絕緣層可以是石英、陶瓷、環(huán)氧樹脂板以及ABS工程塑料等具有良好的絕緣性、化學穩(wěn)定性，有一定耐溫性且在水溶液中無溶出的材料，所述絕緣層厚度是0.5～2mm，厚度大小視所需電場強度(En)而定。
所述絕緣層表面光滑，表面粗糙度Ra值不大于6.3μm，有利于液體成層流狀經(jīng)過。
所述導體層可以是不銹鋼、銅、鋁等導電性能強的材料。
所述等離子體發(fā)生器的框架的材料可以是ABS工程塑料。
所述液體分配器包括溢流堰、隔柵，所述隔柵等間距地安裝在溢流堰出口，其數(shù)目與所述電極的數(shù)目相同，相鄰所述隔柵形成引流槽。
所述收集管為尺寸與所述等離子體發(fā)生器相配合的方管，其材料為陶瓷。
所述進氣口設置有氣體過濾網(wǎng)罩，所述排氣口與等離子體發(fā)生器之間設置有吸附層，其包括吸附填料、填料框架，所述吸附填料安裝在填料框架內，吸附填料可以是吸附催化劑、分子篩或活性炭。
所述高壓脈沖交流電源輸入電壓為220V，輸入頻率為50/60Hz，輸出電壓為0～30KV，輸出頻率為1～20KHz。
本實用新型介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置的工作原理是(1)廢氣處理風機將氣體從進氣口送入機箱，經(jīng)氣體過濾網(wǎng)罩過濾氣體中的大直徑固體顆粒，以保護風機和等離子體發(fā)生器；氣體經(jīng)等離子體發(fā)生器內平板電極對的放電空間，進行介質阻擋放電等離子體氣體凈化處理；處理后的氣體通過收集管進入吸附層進一步凈化，經(jīng)等離子體處理后殘留的各種活性粒子被吸附填料吸附，氣體從機箱上部的排氣口排出。
(2)廢液處理廢液通入進液管，經(jīng)液體分配器的分配，使廢液在各個放電空間內均勻分布；液體經(jīng)過等離子體發(fā)生器內平板電極對的放電空間，進行介質阻擋放電等離子體廢液凈化處理；處理后的液體通過收集管，直接從機箱底部的排液管排出。
本實用新型相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果(1)等離子體與液體接觸效果好，本實用新型充分利用了等離子體場中的各種物理化學效應，等離子體在液面和絕緣層之間的放電空間中產(chǎn)生，等離子體和液面直接接觸，使液面上發(fā)生諸多相應的反應，在液體流動的過程中，液面不斷更新，加上溶液內部的傳質過程的作用，廢液中的有害物質被有效分解凈化。
(2)實現(xiàn)一機兩用，功能多。本實用新型既可以同時處理廢氣廢液，也可以分別處理廢氣廢液。對于氣體物料，既可以處理其中的揮發(fā)性有機物，又可以殺滅其中的有害微生物；對于液體物料，既可以降解其中的有害化學物質，又可以殺滅其中的有害微生物。在以空氣為處理介質時，本實用新型還具有一般臭氧處理機的功能。
(3)設備的可調節(jié)性大。所述平板電極對中的放電空間和絕緣層調節(jié)和更換方便，使其電場強度可以按要求在一定范圍內調整，增加了本裝置的可調節(jié)性和應用范圍。
(4)能耗低，凈化率高。本實用新型采用高頻脈沖交流電源，用DBD等離子體作為等離子體產(chǎn)生方式，放電電流低，裝置能長時間運行穩(wěn)定，所述平板電極對傾斜5～15°固定在電極框架內，液體在重力作用下自然流動，通過液體分配器后，實現(xiàn)與等離子體充分的接觸，無需外加能量，同時，由于采用平板層疊式大面積電極，可以實現(xiàn)大處理量工作。本裝置在產(chǎn)生0.015m3的高密度等離子體放電等離子時，所耗電能僅為800W，在使用5對電極面積為0.105m2的平板電極時，空氣處理量可達420m3/h，電能僅為450W。


圖1是本實用新型介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置的外觀結構示意圖。
圖2是圖1所示介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置內部結構示意圖。
圖3是圖2所示液體分配器的結構示意圖。
圖4是圖2所示介質阻擋放電等離子體發(fā)生器的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的實施例如圖1、2所示，本介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，包括機箱2、等離子體發(fā)生器13、風機11、液體分配器10，機箱2安裝有轉輪8，其正面設有觀察視窗4、控制面板5，其上部分別設有排氣口3、進液管1，下部設有進氣口6、排液管7，進液管1與液體分配器10連接，控制面板5與風機11、等離子體發(fā)生器13分別連接，風機11設于機箱2下部，其入口與進氣口6相應，等離子體發(fā)生器13設于風機11上方并與觀察視窗4相應，其連接有高壓脈沖交流電源15，且一端與液體分配器10、風機出口9絕緣連接，另一端通過收集管14分別與排氣口3、排液管7絕緣連接。
收集管14為尺寸與等離子體發(fā)生器13相配合的方管，其材料為陶瓷。
進氣口6設置有氣體過濾網(wǎng)罩，排氣口3與等離子體發(fā)生器13之間設置有吸附層12，其包括吸附填料、填料框架，吸附填料安裝在填料框架內，吸附填料可以是吸附催化劑、分子篩或活性炭。
高壓脈沖交流電源15輸入電壓為220V，輸入頻率為50/60Hz，輸出電壓為0～30KV，輸出頻率為1～20KHz。
如圖3所示，液體分配器10包括溢流堰16、隔柵17，隔柵17等間距地安裝在溢流堰16出口，其數(shù)目與電極的數(shù)目相同，相鄰隔柵形成引流槽18。
如圖4所示，等離子體發(fā)生器13包括平板電極對19、框架20，平板電極對19與水平線傾斜5～15°固定在框架20內，平板電極對19的兩個電極分別包括絕緣層、導體層，絕緣層位于導體層內側且兩者緊密結合。
平板電極對19兩個電極的間距是4～10mm，其間距大小視電源功率和廢氣或者廢液處理量而定。
平板電極對19的面積是10～150cm2，平板電極對19的數(shù)量是1～15組。平板電極對19的面積與數(shù)量可以相互配合調整。增大單片電極面積時，電極組件數(shù)量可以相應減少；減小單片面積時，電極組件數(shù)量就應該相應增加。
絕緣層可以是石英、陶瓷、環(huán)氧樹脂板以及ABS工程塑料等具有良好的絕緣性、化學穩(wěn)定性，有一定耐溫性且在水溶液中無溶出的材料，絕緣層厚度是0.5～2mm，厚度大小視所需電場強度(En)而定。
絕緣層表面光滑，表面粗糙度Ra值不大于6.3μm，有利于液體成層流狀經(jīng)過。
導體層可以是不銹鋼、銅、鋁等導電性能強的材料。
等離子體發(fā)生器13的框架20的材料可以是ABS工程塑料。
本實用新型介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置的工作過程是(1)廢氣處理風機11將氣體從進氣口6送入機箱2，經(jīng)氣體過濾網(wǎng)罩過濾氣體中的大直徑固體顆粒，以保護風機11和等離子體發(fā)生器13；氣體經(jīng)等離子體發(fā)生器13內平板電極對19的放電空間21，進行介質阻擋放電等離子體氣體凈化處理；處理后的氣體通過收集管14進入吸附層12進一步凈化，經(jīng)等離子體處理后殘留的各種活性粒子被吸附填料吸附，氣體從機箱2上部的排氣口3排出。
(2)廢液處理廢液通入進液管1，經(jīng)液體分配器10分配，使廢液在各個放電空間21內均勻分布；液體經(jīng)過等離子體發(fā)生器13內平板電極對19的放電空間21，進行介質阻擋放電等離子體廢液凈化處理；處理后的液體通過收集管14，直接從機箱2底部的排液管7排出。
如上所述，即可較好地實現(xiàn)本實用新型。
權利要求1.一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，其特征在于包括機箱、等離子體發(fā)生器、風機、液體分配器，所述機箱正面設有觀察視窗、控制面板，其上部分別設有排氣口、進液管，下部設有進氣口、排液管，進液管與所述液體分配器連接，所述控制面板與風機、等離子體發(fā)生器分別連接，所述風機設于機箱下部，其入口與進氣口相應，所述等離子體發(fā)生器設于風機上方并與觀察視窗相應，其連接有高壓脈沖交流電源，且一端與所述液體分配器、風機出口絕緣連接，另一端通過收集管分別與所述排氣口、排液管絕緣連接，所述等離子體發(fā)生器包括平板電極對、框架，所述平板電極對與水平線傾斜5～15°固定在框架內，所述平板電極對的兩個電極分別包括絕緣層、導體層，所述絕緣層位于導體層內側且兩者緊密結合。
2.按權利要求1所述一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，其特征在于所述平板電極對兩個電極的間距是4～10mm。
3.按權利要求1所述一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，其特征在于所述平板電極對的面積是10～150cm2，所述平板電極對的數(shù)量是1～15組。
4.按權利要求1所述一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，其特征在于所述絕緣層是石英、陶瓷、環(huán)氧樹脂板以及ABS工程塑料，所述絕緣層厚度是0.5～2mm。
5.按權利要求1所述一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，其特征在于所述液體分配器包括溢流堰、隔柵，所述隔柵等間距地安裝在溢流堰出口，其數(shù)目與所述電極的數(shù)目相同，相鄰所述隔柵形成引流槽。
6.按權利要求1所述一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，其特征在于所述收集管為尺寸與所述等離子體發(fā)生器相配合的方管，其材料為陶瓷。
7.按權利要求1所述一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，其特征在于所述進氣口設置有氣體過濾網(wǎng)罩，所述排氣口與等離子體發(fā)生器之間設置有吸附層，其包括吸附填料、填料框架，所述吸附填料安裝在填料框架內，吸附填料是吸附催化劑、分子篩或活性炭。
8.按權利要求1所述一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，其特征在于所述高壓脈沖交流電源輸入電壓為220V，輸入頻率為50/60Hz，輸出電壓為0～30KV，輸出頻率為1～20KHz。
專利摘要本實用新型提供一種介質阻擋放電等離子體廢氣廢液凈化裝置，包括機箱、等離子體發(fā)生器、風機、液體分配器，機箱正面設有觀察視窗、控制面板，上部設有排氣口、進液管，下部設有進氣口、排液管，進液管與液體分配器連接，控制面板與風機、等離子體發(fā)生器連接，風機設于機箱下部，其入口與進氣口相應，等離子體發(fā)生器設于風機上方并與觀察視窗相應，其連接有高壓脈沖交流電源，且一端與液體分配器、風機出口絕緣連接，另一端通過收集管分別與排氣口、排液管絕緣連接，等離子體發(fā)生器的平板電極對與水平線傾斜5～15°固定在框架內，其電極包括絕緣層、導體層，絕緣層位于導體層內側且兩者緊密結合。本裝置一機兩用，功能多，能耗低，凈化率高。
文檔編號B01D53/74GK2813596SQ20052005990
公開日2006年9月6日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權日2005年6月17日
發(fā)明者陳礪, 黎照生, 王紅林, 杜建中, 嚴宗誠, 成貝貝, 王蕊 申請人:華南理工大學