CN105979691A - 一种利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置 - Google Patents

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丁卫科
张君
刘猛
李建
王玺玉
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    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes

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Abstract

本发明公开了一种利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置，包括一个圆筒形外壳、安装在所述圆筒形外壳一端的密封盖、固定在圆筒形外壳内的多间距开槽石英板、安装在所述多间距开槽石英板上的高压电极板和接地电极板。本发明装置是利用两电极板高电压介质阻挡放电低温等离子区域产生的高能电子和活性自由基通过碰撞、交联、反应等对固体材料表面理化特性进行改性。本发明装置可广泛用于各种吸附剂、催化剂和固体材料等表面理化特性的改性，依据材料应用需求的表面特性，可通过调节压力、阻挡介质放电间距、气氛和放电电压等对固体材料表面进行改性处理，以适应不同固体材料表面改性需要。

Description

一种利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置
技术领域
本发明涉及低温等离子改性材料表面性能的处理***，尤其是一种介质阻挡放电低温等离子放电模块。
背景技术
低温等离子技术(Non-Thermal Plasma，NTP)是一种具备多种污染物联合脱除的新技术，被国内外学者认为是最具发展和应用潜力的污染物脱除技术之一。低温等离子体技术是一个集化学、放电物理学和环境科学于一体的交叉综合性技术，具有处理***简单、处理效率高、投资少、占地面积小、运行费用低、工艺过程为干式、没有设备腐蚀、不存在二次污染等优点，是国际上公认的具有极大市场潜力和应用前景的烟气污染物处理新工艺，目前尤以脉冲电晕放电和介质阻挡放电的研究较为活跃。
近年来，等离子体技术在材料科学、生物学、环境科学和冶金化工等领域的应用十分活跃，以及在催化剂改性领域的有良好应用。低温等离子体并不改变材料的块材特性而仅影响材料的表面特性。低温等离子体作为一种能对多孔材料表面物理化学性质进行改性的新颖方法，在材料表面改性方面具有效果显著、无污染等优点。因此，低温等离子体在材料的表面改性方面有很好的应用前景。
发明内容
技术问题：本发明提供了一种利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置，可通过调节改性气体压力、组分、阻挡介质放电间距、放电电压等产生不同的低温等离子场放电区域、强度和活性组分等，以适应不同固体材料表面改性需要。
技术方案：本发明的利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置，包括一个圆筒形外壳、安装在所述圆筒形外壳一端的密封盖、固定在圆筒形外壳内的多间距开槽石英板、安装在所述多间距开槽石英板上的高压电极板和接地电极板。
进一步的，本发明装置中，多间距开槽石英板上开有平行凹槽，两块开槽石英板竖直对称设置，高压电极板和接地电极板均***水平平行凹槽中。
进一步的，本发明装置中，所述高压电极板、接地电极板内均水平嵌入一块T2紫铜板作为放电极。其中的紫铜板采用T2紫铜制备，根据国标GB-T 5231-2001，纯铜又称紫铜，普通T2紫铜为纯铜二号铜，代号T2。
进一步的，本发明装置中，所述的圆筒形外壳上侧设置有进气口，侧壁上设置有出气口，在所述进气口、出气口的出口处设置单向阀。
进一步的，本发明装置中，所述圆筒形外壳的上侧设置有的高压端高压线孔，下侧设置有的接地端高压线孔。
进一步的，本发明装置中，所述圆筒形外壳为石英材料，密封盖为聚四氟材料，两者通过螺纹相互连接。
本发明装置的优选方案中，圆筒形外壳设置有进气口、出气口、高压电极板及接地电极板的高压线孔。进气口、出气口处设置单向阀。可以通过通入气体的不同，创造不同的气氛环境，产生不同的改性效果。
所述的密封盖与圆筒形外壳的连接采用螺纹连接，螺纹处要采用密封垫片处理，保证使用时的密封性。
所述的多间距开槽石英板左右对称布置两块，与圆筒形外壳采用焊接的方式连接起来。水平开槽用于***高压电极板、接地电极板。
所述的高、低压电极板是在石英板中心内嵌入一定尺寸的紫铜板，作为电极，之间的石英形成阻挡介质。紫铜板通过焊接高压线与高压电源连接。所述的高压交流电源(0-30kV，20kHz)将在两电极之间提供能量，通过调压器调节后，建立放电通道。
所述的高压电极板、接地电极板是水平***在多间距开槽石英板的水平槽内，使用时可以抽出到口外，方便放置改性样品。可以根据不同的需求间距，将接地电极板***不同的凹槽内。实现介质阻挡放电低温等离子改性材料表面性能的装置的间距调节。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明应用高压电源，通过上下电极板做电极，产生等离子体，通过振荡等反应，实现对材料表面性能的等离子改性。在结构上采用了密闭的石英圆筒形外壳，可在不同气氛下改性材料表面性能，抽真空，也可以实现不同压力下对材料的改性；通过在多间距开槽石英板上***高压电极板和接地电极板，可在不同间距下改性材料表面性能。低温等离子改性的功率、压力、气氛、间距等条件是影响改性性能的重要因素，对不同的材料，影响因素不同。本发明不但可以通过实验确定最佳改性材料表面性能的条件，也可以根据不同的改性条件实现最佳等离子改性。通过改变介质阻挡放电的间距、改性气氛、改性功率、改性压力等，实现不同工况下的等离子改性，满足不同材料等离子改性技术条件要求。低温等离子体在材料的表面改性方面有很好的应用前景，本发明装置在材料表面改性方面具有效果显著、无污染等优点。例如：活性炭在氧气氛围下经低温等离子改性处理，具有更高的汞脱除效率。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为图1的侧面图示意图。
图3为图1的正面示意图。
图4为图1的俯视示意图。
图中：密封盖1，圆筒形外壳2，进气口3，高压端高压线孔4，高压端高压线5，高压电极板6，出气口7，接地电极板8、接地端高压线孔9，接地端高压线10，多间距开槽石英板11，平行凹槽12。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合说明书附图对本发明做进一步说明。
根据图1-4，本发明的低温等离子技术改性材料表面性能的装置，包括一个石英材料的圆筒形外壳2，且圆筒形外壳2内依次设置有：密封盖1、多间距开槽石英板11、高压电极板6、接地电极板8；圆筒形外壳2一侧与密封盖1连接，密封盖1与圆筒形外壳2的连接采用螺纹连接，圆筒形外壳2为石英材料，密封盖1为聚四氟材料，并通过螺纹相互密闭连接。开槽石英板11左右对称布置两块，与圆筒形外壳2采用焊接的方式连接。在开槽石英板11上，根据间距要求布置平行凹槽12，平行凹槽12用于***高压电极板6、接地电极板8。高压电极板6、接地电极板8是水平***在开槽石英板11的平行凹槽12内，使用时可以抽出到口外，方便放置改性样品。可以根据不同的需求间距，将接地电极板***不同的凹槽内，实现介质阻挡放电低温等离子技术改性材料表面性能的装置的可调性。高压电极板6、接地电极板8均水平嵌入一块紫铜板，作为高、低压电极；高压交流电源通过高压线与高、低压电极的铜板相连接。紫铜板通过焊接高压线与高压电源连接。所述的高压交流电源(0-30kV，20kHz)将在两电极之间提供能量，通过调压器调节后，建立放电通道。圆筒形外壳2设置有进气口3、出气口7、高压电极板的高压线孔6、接地电极板的高压线孔9。进气口3、出气口7处设置单向阀。可以通过通入气体的不同，创造不同的气氛环境，产生不同的改性效果。
装置使用时，将需要改性的固体材料均匀放置于接地电极板上，将高压电极与高压电源的高压端子连接，接地电极与高压电源低压端子连接后再接地，通过调节高压电源输出电压改变注入的能量，获得放电等离子体，实现对样品的等离子改性。高压电极板6和接地电极板8中的铜板为T2紫铜板，铜板厚度为1mm左右，镶嵌在插板中心。密封盖1为聚四氟材料，并通过螺纹与圆筒形外壳2连接。其它部分均为石英材料。在使用时要确保装置的密封性，进气口3、出气口7、高压电极板的高压线孔6、接地电极板的高压线孔9均保证密封。装置既可以实现对压力和阻挡介质间距的调节，也可以充入不同的气体，实现不同气氛下的低温等离子改性处理。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置，其特征在于，该装置包括一个圆筒形外壳(2)、安装在所述圆筒形外壳(2)一端的密封盖(1)、固定在圆筒形外壳(2)内的多间距开槽石英板(11)、安装在所述多间距开槽石英板(11)上的高压电极板(6)和接地电极板(8)。
2.根据权利要求1所述的一种利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置，其特征在于：所述多间距开槽石英板(11)上开有平行凹槽(12)，两块开槽石英板(11)竖直对称设置，高压电极板(6)和接地电极板(8)均***水平平行凹槽中。
3.根据权利要求1所述的一种利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置，其特征在于：所述高压电极板(6)、接地电极板(8)内均水平嵌入一块T2紫铜板作为放电极。
4.根据权利要求1所述的一种利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置，其特征在于：所述的圆筒形外壳(2)上侧设置有进气口(3)，侧壁上设置有出气口(7)，在所述进气口(3)、出气口(7)的出口处设置单向阀。
5.根据权利要求1所述的一种利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置，其特征在于：所述圆筒形外壳(2)的上侧设置有的高压端高压线孔(4)，下侧设置有的接地端高压线孔(9)。
6.根据权利要求1所述的一种利用低温等离子技术改性材料表面性能的装置，其特征在于：所述圆筒形外壳(2)为石英材料，密封盖(1)为聚四氟材料，两者通过螺纹相互连接。
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