CN113428932A - 一种高降解率雾化式等离子体水净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，包括：雾化装置的底端设置有进雾组件，进雾组件的底端固定安装有第一固定板，进雾组件底端固定安装有反应器，反应器内部固定安装有高压电极组件，反应器的底端固定安装有出液组件，出液组件的底端固定安装有收集组件。本发明的有益效果是：本发明将高压电极组件材质为抗氧化、抗酸腐蚀的复合金属，防锈蚀；沿反应器直径方向带有倒刺，放电时，反应器腔体内电极柱上的每一根电极倒刺沿直径方向形成放电微通道，几乎弥散至整个反应器内腔区域，能够使放电产生的羟基自由基、臭氧、过氧化氢等活性物质均匀分散石英管内，活性物质利用效率高，降解率高。

Description

一种高降解率雾化式等离子体水净化装置

技术领域

本发明涉及一种等离子体水净化装置，具体为一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，属于等离子体发生装置技术领域。

背景技术

等离子体是物质存在除固、液、气态以外的第四态。将气态物质温度升高到一定值时，气态分子由于剧烈地相互碰撞会发生电离，从而产生数量差不多的正离子和电子。因此等离子体是由大量正离子、电子和中性粒子组成的整体呈现电中性的混合物(高度电离的气体)，由此被称为等离子体。

将等离子体用于水处理的研究有很多，研究重点主要放在装置结构、放电模式和放电空间等方面。大部分的等离子体水处理装置都是将电极放在水中，电极易发生腐蚀，需要按时更换，成本较高，且在水中放电所需要的电压较高，对电源要求高。部分等离子体水处理发生装置由高压脉冲激励，可以重复瞬间地对水进行高能量的注入来加强降解效果。但是实际上，高压脉冲驱动等离子体发生装置的研究主要集中在液相，而单纯在液相中进行放电时，有很高的能量被转换成放电过程中的热量消耗，能量利用效率低，且等离子体通道有限，使样本与等离子体的接触面积有限，或需要循环对水中污染物进行反复处理，耗时耗能，且处理量小，难以实现工业化，因此限制了等离子体在水净化领域的应用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高降解率雾化式等离子体水净化装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，包括：

雾化装置，所述雾化装置的底端设置有进雾组件，所述进雾组件的底端固定安装有第一固定板，所述进雾组件底端固定安装有反应器，所述反应器内部固定安装有高压电极组件，所述反应器的底端固定安装有出液组件，所述出液组件的底端固定安装有收集组件，所述进雾组件的一侧电性连接有激励源，所述反应器的一侧电性连接有接地极；

进雾组件，所述进雾组件包括进雾腔体，所述进雾腔体的顶端一体成型有进雾口，所述进雾腔体的一侧固定安装有导线固定套，所述导线固定套的内部埋设有连接导线，所述进雾腔体的底端固定安装有上高压电极支撑架，所述上高压电极支撑架的底端固定连接有上高压电极固定套；

出液组件，所述出液组件包括出液腔体，所述出液腔体的顶端固定安装有下高压电极支撑架，所述下高压电极支撑架的顶端固定连接有下高压电极固定套，所述出液腔体的底端固定连接有锥形出液腔，所述锥形出液腔的底端固定连接有出液口，所述出液口的外壁螺纹套接有紧固螺纹套筒。

优选的，所述雾化装置包括雾化器，所述雾化器的底端固定连接有连接软管，所述连接软管的底端与进雾组件贯通连接。

优选的，所述进雾腔体的底端一体成型有连接台，所述连接台的底端等距开设有三个螺纹凹槽；

所述第一固定板包括固定板本体，所述固定板本体的顶端设置第一胶圈，所述固定板本体的底端等距螺纹安装有三个第一螺栓。

优选的，所述反应器包括石英管，所述石英管的外壁设置有铜质线圈，所述石英管的顶部插接在进雾组件的底端，所述石英管的底部螺纹连接在出液组件的顶端；

所述高压电极组件包括电极柱，所述电极柱的四面均一体成型有多个电极倒刺，所述高压电极组件设置在石英管的内部，所述电极柱的顶部固定安装在进雾组件的底端，所述电极柱的底部固定安装在出液组件的底端。

优选的，所述收集组件包括出液管，所述出液管的底部螺纹连接有收集箱，所述收集箱的内部固定安装有缓冲挡板，所述缓冲挡板的底端固定连接有引流栅栏，所述收集箱的一侧开设有通气口。

优选的，所述收集箱的顶部一体成型有入液口，所述出液管的底部螺纹安装在入液口的内部，所述入液口的顶端设置有第二固定板，所述第二固定板的顶端等距螺纹安装有多个第二螺栓，所述第二固定板的底端设置有第二胶圈。

优选的，所述电极柱的顶部固定安装在上高压电极固定套内部，所述电极柱的底部固定安装在下高压电极固定套内部，所述电极柱通过连接导线与激励源电性连接。

优选的，所述铜质线圈套接在石英管外壁，所述铜质线圈的底部通过导线与接地极电性连接，所述激励源通过导线与接地极电性连接。

优选的，所述出液口正背两面的底部均开设有开口，所述出液口两侧外壁的底部均一体成型有限位凸台，所述出液口的内部螺纹套接在出液管的顶部。

本发明的有益效果是：

其一、本发明将高压电极组件材质为抗氧化、抗酸腐蚀的复合金属，防锈蚀；沿反应器直径方向带有倒刺，放电时，反应器腔体内电极柱上的每一根电极倒刺沿直径方向形成放电微通道，几乎弥散至整个反应器内腔区域，能够使放电产生的羟基自由基、臭氧、过氧化氢等活性物质均匀分散石英管内，活性物质利用效率高，降解率高。

其二、本发明将待处理水溶液经过雾化装置可以将其分散成直径小于等于五微米的液滴，这种方式与普通的喷嘴出水形式相比，雾状液滴直径小得多，且活性物质与液滴接触面积更大，令放电产生的等离子活性物质在反应器内与液滴充分接触；放电时，全部的等离子体区域被包括在雾化区域内，增加等离子产生的活性物质与液滴中的污染物分子碰撞几率，从一定程度上避免了对放电生成的等离子体活性物质造成浪费，对活性物质的利用率高；在此基础上，放电期间还存在多种其他的物理、化学效应来协同降解溶液中有机物污染物，几乎不需要循环对水溶液进行处理，减少能量损耗。

其三、本发明采用高压脉冲电源作为激励源，激励源的输入连接信号发生器的输出端，脉冲输出的宽度等参数可自由调节；雾化装置内部的超声波雾化器可自由调节雾化量与风量，一定程度下，两者的增大均可增强水净化程度；电极可自由更换，对于水中不同的主要降解污染物，可更换不同齿距的电极柱，避免能量的浪费；主体结构简单、操作简单、便于运输和可小型化。

附图说明

图1为本发明整体剖视结构示意图；

图2为本发明图1中A处放大结构示意图；

图3为本发明图1中B处放大结构示意图；

图4为本发明图1中C处放大结构示意图；

图5为本发明图1中D处放大结构示意图；

图6为本发明进雾腔体的仰视结构示意图；

图7为本发明出液腔体的俯视结构示意图。

图中：1、雾化装置；11、雾化器；12、连接软管；2、进雾组件；21、进雾口；22、进雾腔体；23、导线固定套；24、连接导线；25、上高压电极固定套；26、上高压电极支撑架；27、螺纹凹槽；3、第一固定板；31、固定板本体；32、第一胶圈；33、第一螺栓；4、反应器；41、石英管；42、铜质线圈；5、高压电极组件；51、电极柱；52、电极倒刺；6、出液组件；61、出液腔体；62、下高压电极固定套；63、下高压电极支撑架；64、锥形出液腔；65、出液口；66、紧固螺纹套筒；7、收集组件；71、出液管；72、收集箱；73、缓冲挡板；74、引流栅栏；75、通气口；76、第二固定板；77、第二螺栓；78、第二胶圈；79、入液口；8、激励源；9、接地极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7所示，一一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，包括：

雾化装置1，雾化装置1的底端设置有进雾组件2，进雾组件2的底端固定安装有第一固定板3，进雾组件2底端固定安装有反应器4，反应器4内部固定安装有高压电极组件5，反应器4的底端固定安装有出液组件6，出液组件6的底端固定安装有收集组件7，进雾组件2的一侧电性连接有激励源8，激励源8设置为单极性高压脉冲电源，激励源8为正极性高压脉冲电源，也可以为负极性高压脉冲电源、交流电源等，激励源8的输入连接信号发生器的输出端，脉冲输出的宽度等参数可自由调节，反应器4的一侧电性连接有接地极9。

作为本发明的一种技术优化方案，雾化装置1包括雾化器11，雾化器11采用超声波雾化器11，超声波雾化器11将水流雾化，雾化的水流颗粒直径小于等于五微米，超声波雾化器11可自由调节雾化量与风量，雾化器11设置在储水箱内部，储水箱的顶端一体铸造成型有进水口，雾化器11外部储水箱的底端固定连接有连接软管12，连接软管12的底端与进雾组件2贯通连接。

作为本发明的一种技术优化方案，进雾组件2包括进雾腔体22，进雾腔体22的顶端一体铸造成型有进雾口21，进雾口21套设在连接软管12的底部，进雾腔体22的一侧固定安装有导线固定套23，导线固定套23的一端延伸至进雾腔体22的内部，导线固定套23的内部埋设有连接导线24，进雾腔体22的底端固定安装有上高压电极支撑架26，上高压电极支撑架26设置为对称Y形，上高压电极支撑架26的底端固定连接有上高压电极固定套25，上高压电极固定套25的顶部贯穿上高压电极支撑架26并向上延伸，上高压电极固定套25的延伸端与导线固定套23固定连接。

作为本发明的一种技术优化方案，进雾腔体22的底端一体成型有连接台，连接台的底端等距开设有三个螺纹凹槽27，进雾腔体22的内部空腔贯通连接台，上高压电极支撑架26固定安装在进雾腔体22的空腔内部。

作为本发明的一种技术优化方案，第一固定板3包括固定板本体31，固定板本体31设置为圆环状，固定板本体31的顶端设置第一胶圈32，固定板本体31的底端等距螺纹安装有三个第一螺栓33，固定板本体31通过第一螺栓33固定在连接台底端，第一胶圈32与连接台相互接触。

作为本发明的一种技术优化方案，反应器4包括石英管41，石英管41的外壁设置有铜质线圈42，石英管41的顶部插接在进雾组件2的底端，即石英管41的顶部插接在进雾腔体22内腔的底部，石英管41的顶部通过固定板本体31、第一胶圈32和第一螺栓33固定，石英管41的底部螺纹连接在出液组件6的顶端，石英管41外径与进雾腔体22内腔底端的孔径相等，上高压电极支撑架26的Y形结构能稳定抵住石英管41的顶端端，且第一胶圈32与固定板本体31、第一螺栓33的配合使装置的气密性得到保证。

作为本发明的一种技术优化方案，铜质线圈42套接在石英管41外壁，铜质线圈42的底部通过导线与接地极9电性连接，激励源8通过导线与接地极9电性连接，反应器4同轴介质一般为石英材料(石英管41)，也可以利用其他绝缘材料介质如亚克力、光敏树脂等。

作为本发明的一种技术优化方案，高压电极组件5包括电极柱51，电极柱51的四面均一体成型有多个电极倒刺52，电极倒刺52等距设置，高压电极组件5设置在石英管41的内部，电极柱51的顶部固定安装在进雾组件2的底端，电极柱51的底部固定安装在出液组件6的底端。

作为本发明的一种技术优化方案，出液组件6包括出液腔体61，出液腔体61的顶端固定安装有下高压电极支撑架63，下高压电极支撑架63设置为对称Y形，下高压电极支撑架63的顶端固定连接有下高压电极固定套62，下高压电极固定套62与下高压电极支撑架63焊接，出液腔体61的底端固定连接有锥形出液腔64，锥形出液腔64的底端固定连接有出液口65，出液口65的外壁螺纹套接有紧固螺纹套筒66，出液腔体61、锥形出液腔64和出液口65相互贯通。

作为本发明的一种技术优化方案，出液腔体61的顶端开设有安装槽，下高压电极支撑架63固定安装在安装槽的底部，石英管41的底端螺纹安装在安装槽内部。

作为本发明的一种技术优化方案，电极柱51的顶部固定安装在上高压电极固定套25内部，电极柱51的底部固定安装在下高压电极固定套62内部，电极柱51的顶部通过连接导线24与激励源8电性连接，高压电极组件5为防腐蚀、抗氧化的复合金属导电材料制成。

作为本发明的一种技术优化方案，收集组件7包括出液管71，出液管71的底部螺纹连接有收集箱72，收集箱72的内部固定安装有缓冲挡板73，缓冲挡板73用于冷凝液化水雾，缓冲挡板73的底端固定连接有引流栅栏74，引流栅栏74用于导引将冷凝液化后的水滴导引至收集箱72内腔的底部，收集箱72的一侧开设有通气口75，通气口75内部还可以安装捕雾网。用于拦截缓冲挡板73未液化的雾气。

作为本发明的一种技术优化方案，收集箱72的顶部一体成型有入液口79，入液口79的内部设置有内螺纹，出液管71的底部螺纹安装在入液口79的内部，入液口79的顶端设置有第二固定板76，第二固定板76设置为圆环板，第二固定板76的顶端等距螺纹安装有多个第二螺栓77，第二螺栓77设置为四个，第二固定板76的底端设置有第二胶圈78，第二胶圈78卡接在入液口79内腔的顶部，出液管71的底部通过第二固定板76、第二螺栓77和第二胶圈78进行固定。

作为本发明的一种技术优化方案，出液口65正背两面的底部均开设有开口，出液口65两侧外壁的底部均一体成型有限位凸台，出液口65的内部螺纹套接在出液管71的顶部，并通过紧固螺纹套筒66进行进一步固定。

本发明在使用时；

请参照图1至图7；

首先激励源8通电，高压电极组件5接入电流；同时启动超声波雾化器11，并始终向雾化器11外部的储水箱内部通入水流；

实施操作一；

超声波雾化器11将水流进行雾化，然后通过超声波雾化器11将水雾通过连接软管12和进雾口21导入进雾腔体22，进入进雾腔体22内腔的水雾进而进入石英管41内部；

实施操作二；

水雾进入石英管41内部，高压电极组件5通过电极倒刺52进行放电，石英管41管壁与壁外铜质线圈42与接地极9产生介质阻挡放电，电极柱51上每根电极倒刺52沿轴向形成放电通道，使整个石英管41内腔充满等离子体活性物质如羟基自由基、臭氧等，液滴在反应器4中与活性物质充分反应，或者还发生如放电产生的紫外辐射直接作用于液滴，或者直接参与反应，对水雾进行净化；

实施操作三；

净化后的水雾进入出液腔体61内部，继而通过锥形出液腔64和出液口65进入出液管71内部，进入出液管71的水雾进入收集箱72内部，首先经过缓冲挡板73进行冷凝液化，液化的水流被引流栅栏74导引至收集箱72内腔的底部，未被液化的水雾通过通气口75的捕雾网进行收集液化，完成对水流的净化处理。

对于本领域技术人员而言；

其一、本发明将高压电极组件5材质为抗氧化、抗酸腐蚀的复合金属，防锈蚀；沿反应器4直径方向带有倒刺，放电时，反应器4腔体内电极柱51上的每一根电极倒刺52沿直径方向形成放电微通道，几乎弥散至整个反应器4内腔区域，能够使放电产生的羟基自由基、臭氧、过氧化氢等活性物质均匀分散石英管41内，活性物质利用效率高，降解率高；

其二、本发明将待处理水溶液经过雾化装置1可以将其分散成直径小于等于五微米的液滴，这种方式与普通的喷嘴出水形式相比，雾状液滴直径小得多，且活性物质与液滴接触面积更大，令放电产生的等离子活性物质在反应器4内与液滴充分接触；放电时，全部的等离子体区域被包括在雾化区域内，增加等离子产生的活性物质与液滴中的污染物分子碰撞几率，从一定程度上避免了对放电生成的等离子体活性物质造成浪费，对活性物质的利用率高；在此基础上，放电期间还存在多种其他的物理、化学效应来协同降解溶液中有机物污染物，几乎不需要循环对水溶液进行处理，减少能量损耗；

其三、本发明采用高压脉冲电源作为激励源8，激励源8的输入连接信号发生器的输出端，脉冲输出的宽度等参数可自由调节；雾化装置1内部的超声波雾化器11可自由调节雾化量与风量，一定程度下，两者的增大均可增强水净化程度；电极可自由更换，对于水中不同的主要降解污染物，可更换不同齿距的电极柱51，避免能量的浪费；主体结构简单、操作简单、便于运输和可小型化。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，其特征在于，包括：

雾化装置(1)，所述雾化装置(1)的底端设置有进雾组件(2)，所述进雾组件(2)的底端固定安装有第一固定板(3)，所述进雾组件(2)底端固定安装有反应器(4)，所述反应器(4)内部固定安装有高压电极组件(5)，所述反应器(4)的底端固定安装有出液组件(6)，所述出液组件(6)的底端固定安装有收集组件(7)，所述进雾组件(2)的一侧电性连接有激励源(8)，所述反应器(4)的一侧电性连接有接地极(9)；

进雾组件(2)，所述进雾组件(2)包括进雾腔体(22)，所述进雾腔体(22)的顶端一体成型有进雾口(21)，所述进雾腔体(22)的一侧固定安装有导线固定套(23)，所述导线固定套(23)的内部埋设有连接导线(24)，所述进雾腔体(22)的底端固定安装有上高压电极支撑架(26)，所述上高压电极支撑架(26)的底端固定连接有上高压电极固定套(25)；

出液组件(6)，所述出液组件(6)包括出液腔体(61)，所述出液腔体(61)的顶端固定安装有下高压电极支撑架(63)，所述下高压电极支撑架(63)的顶端固定连接有下高压电极固定套(62)，所述出液腔体(61)的底端固定连接有锥形出液腔(64)，所述锥形出液腔(64)的底端固定连接有出液口(65)，所述出液口(65)的外壁螺纹套接有紧固螺纹套筒(66)。

2.根据权利要求1所述的一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，其特征在于：所述雾化装置(1)包括雾化器(11)，所述雾化器(11)的底端固定连接有连接软管(12)，所述连接软管(12)的底端与进雾组件(2)贯通连接。

3.根据权利要求1所述的一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，其特征在于：所述进雾腔体(22)的底端一体成型有连接台，所述连接台的底端等距开设有三个螺纹凹槽(27)；

所述第一固定板(3)包括固定板本体(31)，所述固定板本体(31)的顶端设置第一胶圈(32)，所述固定板本体(31)的底端等距螺纹安装有三个第一螺栓(33)。

4.根据权利要求1所述的一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，其特征在于：所述反应器(4)包括石英管(41)，所述石英管(41)的外壁设置有铜质线圈(42)，所述石英管(41)的顶部插接在进雾组件(2)的底端，所述石英管(41)的底部螺纹连接在出液组件(6)的顶端；

所述高压电极组件(5)包括电极柱(51)，所述电极柱(51)的四面均一体成型有多个电极倒刺(52)，所述高压电极组件(5)设置在石英管(41)的内部，所述电极柱(51)的顶部固定安装在进雾组件(2)的底端，所述电极柱(51)的底部固定安装在出液组件(6)的底端。

5.根据权利要求1所述的一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，其特征在于：所述收集组件(7)包括出液管(71)，所述出液管(71)的底部螺纹连接有收集箱(72)，所述收集箱(72)的内部固定安装有缓冲挡板(73)，所述缓冲挡板(73)的底端固定连接有引流栅栏(74)，所述收集箱(72)的一侧开设有通气口(75)。

6.根据权利要求5所述的一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，其特征在于：所述收集箱(72)的顶部一体成型有入液口(79)，所述出液管(71)的底部螺纹安装在入液口(79)的内部，所述入液口(79)的顶端设置有第二固定板(76)，所述第二固定板(76)的顶端等距螺纹安装有多个第二螺栓(77)，所述第二固定板(76)的底端设置有第二胶圈(78)。

7.根据权利要求4所述的一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，其特征在于：所述电极柱(51)的顶部固定安装在上高压电极固定套(25)内部，所述电极柱(51)的底部固定安装在下高压电极固定套(62)内部，所述电极柱(51)通过连接导线(24)与激励源(8)电性连接。

8.根据权利要求4所述的一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，其特征在于：所述铜质线圈(42)套接在石英管(41)外壁，所述铜质线圈(42)的底部通过导线与接地极(9)电性连接，所述激励源(8)通过导线与接地极(9)电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种高降解率雾化式等离子体水净化装置，其特征在于：所述出液口(65)正背两面的底部均开设有开口，所述出液口(65)两侧外壁的底部均一体成型有限位凸台，所述出液口(65)的内部螺纹套接在出液管(71)的顶部。

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