本發(fā)明屬于物質(zhì)凈化、分離、濃縮提純技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種向外部發(fā)射非均電場的介電電泳電極結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

介電電泳(dielectrophoresis—dep)技術(shù)描述的是位于非勻稱電場的中性微粒由于電極化的作用而產(chǎn)生的平移運動，介電力的大小與懸浮顆粒是否帶電無關(guān)，取決于懸浮微粒的大小、懸浮微粒和所懸浮媒介的電特性，即介電常數(shù)、電導(dǎo)率、電場強度、頻率、懸浮媒介的粘度等參數(shù)，所以介電電泳分離發(fā)擁有更高的選擇性；更易的控制性；更高的分離提取效率。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，自然界的水因工業(yè)、生活污染越來越嚴重，已不宜直接飲用，需要對水進行凈化處理，現(xiàn)在常用的水的凈化處理方法是采用半透膜過濾法。但此方法存在一個嚴重的技術(shù)缺點，在過濾過程中膜污染、結(jié)垢和濃差極化現(xiàn)象嚴重，需添加額外物質(zhì)例如化學(xué)藥劑定期清洗，減少在膜過濾工藝中發(fā)生的膜污染和結(jié)垢，使得產(chǎn)水周期短、效率低、成本高。

隨著我國有色行業(yè)的快速發(fā)展，含有稀貴金屬的工礦業(yè)廢水在逐年增加。這些貴重金屬多為非降解型有毒物質(zhì)，常以游離態(tài)低濃度的微米級顆粒殘存于工礦業(yè)廢水中，不具備自然凈化能力，一旦進入環(huán)境就很難從環(huán)境中去除，且這種特定的存在方式不能被常規(guī)分離方法有效地分離。目前現(xiàn)有的廢水處理工藝回收金屬量小，高ph值沉淀造成回收物料雜質(zhì)含量高，二次處理難度大，工藝冗長復(fù)雜，處理時間長，而且容易造成二次污染。如果這些廢水直接排放，不僅污染周圍環(huán)境，而且也使有用資源流失。由于環(huán)境保護的迫切性日益突出，生產(chǎn)廢水的處理與回用更顯得尤為重要。

隨著生活發(fā)展，越來越多的液體食品、藥液和高純度的固態(tài)藥劑被人們需求，在食品、藥品提純濃縮過程中常用的不破壞溶質(zhì)質(zhì)量品質(zhì)的液體濃縮方法是膜分離，利用半透膜的選擇性透過原理使得的溶質(zhì)和或膠質(zhì)和/或懸浮顆粒與溶液分離實現(xiàn)濃縮提純。 由于這些液體都是均勻混合狀態(tài)在整個濃縮過程中膜將會對隨著濃縮時間的推移而濃度變高的液體滲透過濾，且這些食品、藥品都是含有豐富的蛋白質(zhì)、糖分、果膠等成分，其粘稠性較高。在滲透濃縮過程中就必然出現(xiàn)嚴重的膜污染、結(jié)垢和濃差極化現(xiàn)象，使得濃縮周期短、效率低、成本高、膜使用壽命短。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種將位于一電極板的柱狀突起插入位于另一電極板的孔位，兩者共同構(gòu)成一個發(fā)射非均電場的工作單元體，柱狀突起作為發(fā)射端點，在高頻交變電流的作用下，使發(fā)射的電場穿過孔位到達對面電極板之外的作用面上的向外部發(fā)射非均電場的介電電泳電極結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種向外部發(fā)射非均電場的介電電泳電極結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括第一電極板及第二電極板，在第一電極板、第二電極板上均分布設(shè)置有柱狀突起和孔位，第一電極板的柱狀突起及孔位與第二電極板的孔位及柱狀突起位置互補；第一電極板與第二電極板的帶有柱狀突起的突起面相對扣合后，其中一電極板的柱狀突起嵌入至另一電極板的孔位之內(nèi)；第一電極板和第二電極板分別連接高頻交流電源的不同輸出端，在第一電極板和第二電極板的非突起面上形成向外發(fā)射非均電場的作用面。

第一電極板和第二電極板的表面具有絕緣層。

所述第一電極板、第二電極板的突起面相對扣合后，其中一電極板所制的柱狀突起的頂端與另一電極板的非突起面齊平。

所述的第一電極板、第二電極板采用金屬薄板或薄片沖壓成型，其上成型的柱狀突起和孔位形成相互交錯的陣列分布。

所述的相互交錯的陣列分布方式為：第一電極板的第n行的第奇數(shù)位置和第n+1行的第偶數(shù)位置為柱狀突起，第n行的第偶數(shù)位置和第n+1行的第奇數(shù)位置為孔位；第二電極板的柱狀突起和孔位則與第一電極板的孔位和柱狀突起位置對應(yīng)。

所述的相互交錯的陣列分布方式為：第一電極板的第n行均為柱狀突起或孔位，第n+1行均為孔位或柱狀突起；第二電極板的柱狀突起和孔位則與第一電極板的孔位和柱狀突起位置對應(yīng)。

所述的第一電極板、第二電極板的板厚相同；所述柱狀突起的橫截面直徑≤2.5mm；所述柱狀突起與孔位為間隙配合，配合間隙不大于單邊0.2mm。

所述的介電電泳電極結(jié)構(gòu)為筒形。

所述的介電電泳電極結(jié)構(gòu)為連續(xù)的螺旋卷結(jié)構(gòu)或波紋板。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為：

1、本發(fā)明的向外部發(fā)射非均電場的介電電泳電極結(jié)構(gòu)，位于不同電極板的柱狀突起和孔位相互配合，共同構(gòu)成一個發(fā)射非均電場的工作單元體，在高頻交變電流作用下，工作單元體處的表面大曲率使得工作單元體所在區(qū)域的面電荷密度增高，其所在區(qū)域的不均場強隨之增強；柱狀突起作為發(fā)射端點與貫通電極板的孔位共同構(gòu)成的工作單元體為開放式對外結(jié)構(gòu)，發(fā)射的非均電場均穿過電極板到達表面之外，而不是將電場封閉在兩電極板之間，不能有效發(fā)揮非均電場的介電電泳效應(yīng)，造成浪費。同時，相對于傳統(tǒng)介電電泳電極的面發(fā)射而言，柱狀突起能形成尖端發(fā)射點，在作用面之外形成的電場中的介電電泳力更強。

2、本發(fā)明的向外部發(fā)射非均電場的介電電泳電極結(jié)構(gòu)，應(yīng)用時，在介電電泳電極結(jié)構(gòu)的外部包裹過濾膜，在不同頻率和不同電壓的交流電下產(chǎn)生不同的非均電場的介電電泳效應(yīng)，根據(jù)所要處理的液體特性選擇對應(yīng)頻率、電壓的交流電源產(chǎn)生的對應(yīng)介電力使液體中的微粒，在非均勻電場中的介電電泳作用下使得那些可通過濾膜慮孔的微小顆粒極化團聚成連，增大其體積，并向電場強度減弱的方向運動，使得這些需處理的物質(zhì)與過濾模表面保持一定的凈距離，從而增強過濾膜的過濾能力，并實現(xiàn)減弱甚至防止過濾膜的濃差極化效應(yīng)，降低膜表面結(jié)垢堵塞，延長過濾膜的使用壽命。同時，介電電泳所具有的電滲效應(yīng)使水分子產(chǎn)生定向透過膜的移動現(xiàn)象，增加水分子通過效率，從而提高對所處理物質(zhì)的處理速率。

3、本發(fā)明的向外部發(fā)射非均電場的介電電泳電極結(jié)構(gòu)，根據(jù)所處理物質(zhì)的電特性選擇工作單元在電極板上的組合排列形位、尺寸、間距、交變電流的頻率、電壓，在介電電泳電極結(jié)構(gòu)的兩個作用面上分布不均電場，使得對外非均電場在電極結(jié)構(gòu)的外表面具有一定的分布形式和密集度，滿足對所處理物質(zhì)凈化、分離、濃縮提純。

4、本發(fā)明的向外部發(fā)射非均電場的介電電泳電極結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)目標水質(zhì)的凈化、稀貴金屬的回收、液體食品/藥品的濃縮，另外，在水質(zhì)的凈化、稀貴金屬的回收、液體食品/藥品的濃縮時，無需添加額外物質(zhì)例如化學(xué)藥劑，因此降低成本、工時，提高效率，防止二次污染。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的兩塊電極板的組合前相對位置示意圖；

圖2是本發(fā)明的兩塊電極板的組合前相對位置立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的單塊電極板的結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖4是本發(fā)明的單塊電極板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的兩塊電極板的組合后剖視圖；

圖6是本發(fā)明的兩塊電極板的組合后相對位置立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)的一應(yīng)用實施例；

圖8是本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)的另一應(yīng)用實施例；

圖9是本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)在通電前的粒子分布狀態(tài)示意圖；

圖10是本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)在通電后的粒子分布狀態(tài)示意圖；

圖11是本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)在通電后產(chǎn)生的不均電場的電場強度等值線。

附圖標記說明

1-第一電極板、2-第二電極板、3-柱狀突起、4-孔位、5-作用面。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明的介電電泳電極結(jié)構(gòu)包括第一電極板1、第二電極板2，第一電極板1和第二電極板2均為片狀結(jié)構(gòu)，其上均設(shè)置柱狀突起3和孔位4，位于一電極板上的柱狀突起3的形狀尺寸與位于另一電極板上的孔位4的形狀尺寸相配合，柱狀突起3的高度與電極板的厚度一致。第一電極板1和第二電極板2外表面具有絕緣層，第一電極板1的柱狀突起3和第二電極板2的孔位4的位置互補，反之亦然。

如圖5、圖6所示，安裝時，第一電極板1、第二電極板2的突起面相對扣合，使第一電極板1的柱狀突起3插入第二電極板2的孔位4之內(nèi)，第二電極板2的柱狀突起3插入第一電極板1的孔位4之內(nèi)，兩板的柱狀突起3與孔位4配合為同心配合。第一電極板1的柱狀突起3頂端與第二電極2的非突起面外表面平齊，第二電極板2的柱狀突起3頂端與第一電極1的非突起面外表面平齊。

第一電極板1和第二電極板2分別連接高頻交流電源的不同輸出端，通電時，在柱狀突起3的周圍形成一個發(fā)射非均電場的工作單元體。則介電電泳電極結(jié)構(gòu)具有兩個分 布工作單元體的作用面5。根據(jù)所需處理的液體內(nèi)顆粒自身特性，可變更柱狀突起3和孔位4所組成的工作單元的橫截面直徑，和工作單元之間的間距距離，在介電電泳電極結(jié)構(gòu)的兩個作用面5上分布不均電場，實現(xiàn)對目標顆粒的在整個凈化、分離、濃縮工作面上的高效工作處理。

第一電極板、第二電極板的板厚相同；柱狀突起的橫截面直徑≤2.5mm；柱狀突起與孔位為間隙配合，配合間隙不大于單邊0.2mm。

如圖3、圖4所示，以第一電極板1為例，第一電極板1通過一金屬薄板或薄片沖壓成型，其上的柱狀突起3和孔位4呈相互交錯的分布陣列。其分布方式包括：

1)第n行的第奇數(shù)位置和第n+1行的第偶數(shù)位置為柱狀突起3，第n行的第偶數(shù)位置和第n+1行的第奇數(shù)位置為孔位4。使柱狀突起3相鄰的4個位置上均為與之相異的孔位4，反之孔位4相鄰的4個位置上均為與之相異的柱狀突起3。當通電時，在介電電泳電極結(jié)構(gòu)的面上形成無方向性的均勻分布的非均電場，即整體均勻分布，但在柱狀突起3的周圍為非均電場。

2)第n行均為柱狀突起3/孔位4，第n+1行均為孔位4/柱狀突起3。當通電時，在介電電泳電極結(jié)構(gòu)的面上形成沿柱狀突起3與孔位4配合形成的工作單元體分布的非均電場。

如圖7所示，本發(fā)明的介電電泳電極結(jié)構(gòu)可為筒形，其第一電極板與第二電極板為筒形，并相互扣合。

如圖8所示，本發(fā)明的本發(fā)明的介電電泳電極結(jié)構(gòu)可為連續(xù)的螺旋卷結(jié)構(gòu)或波紋板，其第二電極板與第二電極板為連續(xù)的螺旋卷結(jié)構(gòu)或波紋板，并相互扣合。

如圖9-圖10所示，介電電泳電極結(jié)構(gòu)，第一電極板1、第二電極板2分別連接高頻交流電源的不同輸出端，交流電相位相差180°。當接通交流電源時，由分別位于第一電極板1和第二電極板2的柱狀突起3和孔位4共同構(gòu)成的工作單元體向外發(fā)射非均電場，當交流電源輸入的頻率不同時，在作用面5上產(chǎn)生正介電電泳效應(yīng)或負介電電泳效應(yīng)。如圖11所示，第一電極板1和第二電極板2分別連接高頻交流電源的不同輸出端，通電時，在柱狀突起3與孔位4形成的發(fā)射非均電場的工作單元體頂部外平面的周圍形成一個外放的強電場。

含塵氣流進入作用面5的區(qū)域時，其中的顆粒物受到介電電泳力的作用向電場力減弱的方向移動，從而遠離作用面5。當介電電泳力大于斯托克斯力時(顆粒物在低速流體中主要受力為粘滯阻力)，顆粒得以捕獲在電極形成的電場范圍內(nèi)。且當顆粒濃度足 夠大時，電極周圍的顆粒由于碰撞以及“鏈”效應(yīng)凝聚成較大顆粒并沉降下來。這樣就可以分離出氣體或流體中的顆粒，并將它們收集起來。

盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發(fā)明的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內(nèi)容。