CN104190342A - 一种等离子体气相反应装置 - Google Patents

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CN104190342A CN201410421469.2A CN201410421469A CN104190342A CN 104190342 A CN104190342 A CN 104190342A CN 201410421469 A CN201410421469 A CN 201410421469A CN 104190342 A CN104190342 A CN 104190342A
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原金海
孙磊
向杰
苏小东
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Chongqing University of Science and Technology
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Chongqing University of Science and Technology
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Abstract

本发明涉及一种等离子体气相反应装置，包括反应管，所述的反应管设置有基本放电单元，基本放电单元由至少一个电极组构成，电极组于反应管轴向垂直环绕排列，所述的电极组包括一个正电极和一个负电极，所述的基本放电单元为正负交替式电极放电单元，所述的电极组正负电极之间的放电间距为10mm，所述的电极材质为紫铜、黄铜、铁或铝，优选为紫铜，所述的反应管的材质为高硼硅或石英，全长850mm，外径50mm，壁厚2.5mm，进气口到出气口的距为600mm，进气口到基本放电单元的距离为70mm，基本放电单元全长312mm。本发明结构简单，起辉容易，反应迅速，操作条件温和。

Description

一种等离子体气相反应装置
技术领域
本发明涉及一种等离子体气相反应装置。 
背景技术
在气体等离子体转化研究中，无论采用何种放电形式，对于等离子体的载体反应管的设计是不可忽视的问题，反应器的形式对等离子体的产生，对等离子体的性质以及产生辉光的效果都有显著影响，反应管的形式和电极的方式都是影响原料气的转化率、产物的产率及选择性的关键因素，反应管最重要的就是能否产生辉光，也根据辉光的效果来筛选反应管的形式，只有产生辉光放电才能证明此反应管可以进行进一步的研究应用，对反应管进行设计十分必要的。 
发明内容
本发明的目的为设计一种等离子体反应器，搭建一套低温射频等离子反应平台，在操作上简单规范，方便操作。 
本发明通过以下技术方案实现： 
一种等离子体气相反应装置，包括反应管，所述的反应管内设置有基本放电单元，基本放电单元由至少一个电极组构成，电极组于反应管轴向垂直环绕排列。 
所述的电极组包括一个正电极和一个负电极，所述的基本放电单元为正负交替式电极放电单元。 
所述的电极组正负电极之间的放电间距为10mm； 
所述的电极材质为紫铜、黄铜、铁或铝，优选为紫铜； 
所述的反应管的材质为高硼硅或石英，全长850mm，外径50mm，壁厚2.5mm，进气口到出气口的距为600mm，进气口到基本放电单元的距离为70mm，基本放电单元全长312mm； 
本发明所述的反应管采用单股气体进气方式，电源采用射频等离子体电源； 
本发明所述的反应管出气口与真空泵连接，反应管内极限压力6×10-2Pa，抽气速率≥4L/s。 
本发明的有益效果为反应管形成的网状电场，电场分布密度大，电场强度强，工作过程会产生热量，温度可达到170℃左右，建议配置小风扇以散热，但是原料气分子处于如此强的电场中，它的电离度非常大，形成的高能活化粒子非常多，有效碰撞的频率也非常高，发生等离子体化学反应的程度也比较高，产生辉光十分容易，辉光为紫色调，不同的放电气体和放电条件颜色有所不同。 
附图说明
图1是反应装置结构示意图； 
图2是反应管结构示意图； 
附图标示说明：反应管1、进气口2、出气口3、真空泵4、电源5、原料供给装置6。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案作进一步的说明，并非对本发明作其他形式的限制，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本实用 新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 
实施例1 
如图1和图2所示，一种等离子体气相反应装置，包括高硼硅反应管1，反应管1的材质为高硼硅，全长850mm，外径50mm，壁厚2.5mm，进气口2到出气口3的距离为600mm，反应管设置有基本放电单元，进气口到基本放电单元的距离为70mm，基本放电单元全长312mm，基本放电单元由7个紫铜电极组构成，紫铜电极组包括一个正电极和一个负电极，正负电极之间的放电间距为10mm，正负电极于反应管轴向垂直环绕排列，基本放电单元为正负交替式电极放电单元。 
该反应管在使用时，进气口连接原料供给装置6，出气口连接真空泵4，真空泵4为4B型旋片式真空泵，反应管的电极单元连接高频等离子体电源5，根据试验要求，在进气口可接三通，使之能够多股反应气进样。在出气口可连接真空计，便于对反应体系真空度准确监控。在真空泵4及反应管1出口中间可连接缓冲瓶，便于反应过程取样及防止吸收液倒吸。 
实施例2 
反应装置与实施过程与实施例1类似。反应管换成石英材质，耐热性更好。在该反应管外并行安装紫外灯管，通过研究紫外光与等离 子体协同作用下的气相合成过程，结果表明该反应装置对于紫外光的透射效率将一进步提高。 
实施例3 
反应装置与实施过程与实施例1类似。反应管放电单元由紫铜电极组构成，紫铜电极组包括一个正电极和一个负电极，基本放电单元为正负交替式电极放电单元。不同之处为基本放电单元的电机组数为10组，放电单元组采用卡槽式接入，拆装方便灵活。实验表明增加放电单元电极组数，在不增加电源的放电功率的条件下，反应管反应效率提升不大，当电源功率随着增加后，反应管反应速率明显提升。 
实施例4 
以氧气为原料气，通过流量计进入由射频等离子体电源激发的多片等距交替式反应管，在经过一级吸收和二级吸收，最后连接真空泵。 
此反应的相关参数如下：氧气流量150ml/min，输出功率为180W，末级屏压为1.15KV，末级屏流为0.21A；铝电极多片交替式。反应时间为15分钟。傅里叶红外光谱仪检验证实产物中存在臭氧。将该产物通入1,2,4-酸废水(COD16000mg/L,色度24000倍)中30min，脱色率为45％。 
实施例5 
原料气O2，CH4从钢瓶流出后进入流量计经三通混合后进入等离子体反应管进行等离子体化学反应，产物气经过取样***用真空泵抽出。反应管同实施例1，电极为紫铜材质。产物用气相色谱仪TCD检测。起辉功率为160W，末级屏压为1.2KV，末级屏流为0.20A，匹配调 节Ⅰ为350，匹配调节Ⅱ为150。O2/CH4配比0.17，混合气体总流量220ml/min，甲烷转化率可达96％，碳二烃收率可达52％。 

Claims (5)

1.一种等离子体气相反应装置，包括反应管，其特征在于：所述的反应管内设置有基本放电单元，基本放电单元由至少一个电极组构成，电极组于反应管轴向垂直环绕排列。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体气相反应装置，其特征在于：所述的电极组包括一个正电极和一个负电极。
3.根据权利要求2所述的一种等离子体气相反应装置，其特征在于：所述的电极组正负电极之间的放电间距为10mm。
4.根据权利要求3所述的一种等离子体气相反应装置，其特征在于：所述的正负电极材质为紫铜、黄铜、铁或铝，优选为紫铜。
5.根据权利要求1所述的一种等离子体气相反应装置，其特征在于：所述的反应管的材质为高硼硅或石英，全长850mm，外径50mm，壁厚2.5mm，进气口到出气口的距为600mm，进气口到基本放电单元的距离为70mm，基本放电单元全长312mm。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0665304A1 (en) * 1994-01-31 1995-08-02 Nissin Electric Company, Limited Method of manufacturing a tube having a film on its inner peripheral surface and apparatus for manufacturing the same
CN102085470A (zh) * 2009-10-16 2011-06-08 韩国机械研究院 用于去除污染物质的等离子体反应器及其驱动方法
CN102522310A (zh) * 2012-01-06 2012-06-27 昆山禾信质谱技术有限公司 一种环形介质阻挡放电电离装置

Patent Citations (3)

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