JP5295485B2 - 液中プラズマ型被処理液浄化方法及び液中プラズマ型被処理液浄化装置 - Google Patents
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Description
更に、本発明に係る液中プラズマ発生方法によれば、前記プラズマ中のイオン種を前記液体中に浸透拡散させ、種々のイオン種液を生成することができ、印加される高電圧パルスを調整して、連続的又は断続的に前記液体を沸騰気化させることにより、所定のイオン濃度を有するイオン種液を供給することができる。上記液体としては、導電性の溶液であれば種々の溶液を用いることができ、導電性が付与された水、アルコール類、フェノール類、カルボン酸類若しくはこれらの誘導体などが混合・溶解した溶液又は導電性を付与するイオン等を含有する種々の溶液を供給して、プラズマを発生させることができる。その他には、アンモニア水、石灰水、水酸化ナトリウム水溶液、重曹水などのアルカリ性水溶液を上記液体として供給することができ、これらの液体は、前記電極対が浸漬するように前記容器内に充填される。また、上水道や下水道に限らず、屎尿、畜産排水、工場排水などを前記容器に供給して、これらの被処理液を浄化することができる。
更に、前記電極対の接地側電極及び高電圧電極の両方を前記針状電極で構成することができ、液体中に浸漬する前記針状電極間の両先端部に好適な気化泡領域を構成できると共に、この気化泡領域内に高い電界勾配を発生させることができ、前記気化泡領域におけるプラズマ化を容易に行うことができる。
更に、前記電極対を構成する高電圧電極は、1つ以上の突出部を有する導電性部材から形成されていれば良く、この導電性部材に高電圧絶縁部を設け、高電圧パルス印加手段を接続することにより、種々の導電性部材を高電圧電極として用いることができる。また、接地電極も導電性を有する種々の形状の部材を用いることができ、導電性容器本体を接地電極として用いることができる。更に、前記気化泡領域内に発生させるプラズマは、この気化泡に含まれるガス種に応じて、印加する高電圧パルスの最大電圧、繰返し数、パルス幅やパルス形状等のパラメーターを自在に調整して、好適なイオン種を生成させることができる。前記パラメーターは、電極対が浸漬される液体の種類に応じて好適な値に調整することができる。種々の液体において気化泡を発生させ、前記気化泡領域内に気化物の好適なプラズマを発生させるために、好ましい高電圧パルスの最大値は、約1kV〜50kV程度であり、1kHz〜100kHzの繰返周波数を有することが好ましい。また、好ましい高電圧パルスの時間幅は約1μs〜20μsであり、この範囲にある時間幅を有する矩形波の高電圧パルスを印加することが好ましい。
図1は、本発明に係る液中プラズマ発生装置2の概略構成図である。容器4内には、高電圧電極として針状電極6と接地電極として板状電極8が配設されている。この板状電極8には接地側端子10を介してアース12に接続され、前記針状電極6は、針状電極部材6a及び高電圧絶縁部6bから構成され、高電圧側端子13により後述する高電圧パルス印加手段21に接続されている。この針状電極6と板状電極8から構成される電極対は、前記容器4内の液体14に浸漬されており、この液体14は流入管16から供給され、流出管18から装置外に供給されている。
4 容器
5 プラズマ
6 針状電極
6a 針状電極部材
6b 高電圧絶縁部
6c 先端部
8 板状電極
9 接地側針状電極
9a 針状電極部材
9b 高電圧絶縁部
9c 先端部
10 接地側端子
12 アース
13 高電圧側端子
14 液体
15 突状電極
15a 導電性突状部材
15b 高電圧絶縁部
15c 先端部
16 流入管
18 流出管
20 交流電源
21 高電圧パルス印加手段
21a アース
22 直流発生器
23 インバータ
24 パルストランス
26 高電圧電界
28 気化泡領域
28a 気化泡
30 ガス供給口
32 ガス供給管
34 ガス供給手段
36 液体供給ポンプ
38 金属容器
39 液体流通パイプ
41 流入管
42a 第1誘導路
42b 第2誘導路
43 流出管
44 金属パイプ
45a 第1針状電極
45b 第2針状電極
45c 第3針状電極
48 接地側接続点
50 分配手段
54 分離容器
54a 第1隔壁
54b 第2隔壁
54c 第3隔壁
54d 第4隔壁
54e 第1分離壁
54f 第2分離壁
55 分離液誘導路
56a 負電極
56b 正電極
58 イオン種液流入管
59 陰イオン流出口
59a 陰イオン流出管
60a 第1分離槽
60b 第2分離槽
60c 第3分離槽
61 陽イオン流出口
61a 陽イオン流出管
62a 第1陽イオン分離槽
62b 第2陽イオン分離槽
64a 第1陰イオン分離槽
64b 第2陰イオン分離槽
65a 第1分離液
65b 第2分離液
65c 第3分離液
68 直流電源
120 単相交流
103 電磁開閉器
122 昇圧トランス
113 高電圧端子
106 電極106
126 電位差
104 トラフ(絶縁容器)
108 板状体
107 凸板107
110 接地側端子
114 被処理液
Pgas 上端位置
Pe 先端位置
Δt パルス幅
V+ パルス正電圧
V− パルス負電圧
Claims (12)
- 少なくとも一方が絶縁部と1つ以上の突出部が形成された電極からなる電極対を被分解物が混合状態にある液体に浸漬し、この電極対間に繰り返しの電圧パルスを印加して前記電極近傍の液体をジュール加熱するとともに連続的又は断続的に沸騰気化させ、気化泡により前記電極の突出部先端を少なくとも包囲する気化泡領域がガス供給無しに形成され、前記電圧パルスによる前記気化泡内の絶縁破壊放電により前記気化泡内の気化物を電離(プラズマ化)して各種イオンを形成し、このプラズマ中のイオン種を前記液体中に浸透拡散させて前記液体中に蓄積された活性イオン種により前記被分解物を分解及び/又は殺菌して浄化する液中プラズマによる被処理液浄化方法であり、前記電極が絶縁部を有する針状電極であり、前記電極対間の間隔が3mm〜50mmであり、前記電圧パルスの電位差が1kV〜50kV又は−1kV〜−50kVであり、周波数が1kHz〜100kHzであり、パルス幅が1μs〜20μsであることを特徴とする液中プラズマ型被処理液浄化方法。
- 前記液中プラズマ中のイオン種を前記液体中に過剰に浸透拡散させて前記液体を活性イオン種液とする請求項1に記載の液中プラズマ型被処理液浄化方法。
- 前記液体は2種類以上の混合状態にある液体であり、前記液体中に蓄積された活性イオン種により前記混合状態の液体間の化学反応を促進する請求項1又は2に記載の液中プラズマ型被処理液浄化方法。
- 前記液体が飲用水又はその原水であり、前記液中プラズマ中のイオン種がH + 及びOH − 、又はこれらのイオン種及び補助的に供給されたガスの電離による付加イオン種であり、これらのイオン種を過剰に浸透拡散させることにより前記飲用水又は前記原水に含有される被分解物を分解及び/又は殺菌して前記飲用水又は前記原水を浄化する請求項1に記載の液中プラズマ型被処理液浄化方法。
- 前記被分解物が混合状態にある液体が下水、廃液又は汚水である請求項1に記載の液中プラズマ型被処理液浄化方法。
- 前記被分解物が色素であり、この色素を分解して脱色させる請求項1に記載の液中プラズマ型被処理液浄化方法。
- 液体を流通又は保持する容器と、液体中に配設された1つ以上の電極対と、前記電極対に連続的な電圧パルスを印加する電圧印加手段と、被分解物を含有する被処理液を供給する被処理液供給手段から少なくとも構成され、前記電極対の少なくとも一方の電極は1つ以上の突出部と絶縁部を有し、前記電圧印加手段によって前記電極対間に繰返しの電圧パルスを印加して前記電極の電極近傍の液体をジュール加熱するとともに連続的又は断続的に沸騰気化させ、気化泡により前記電極の突出部先端を少なくとも包囲する気化泡領域がガス供給無しに形成され、前記電圧パルスによる前記気化泡内の絶縁破壊放電により前記気化泡内の気化物を電離(プラズマ化)して各種イオンを形成し、このプラズマ中のイオン種を前記液体中に浸透拡散させて前記被分解物を改質及び/又は除去する液中プラズマ発生型被処理液浄化装置であり、前記イオン種が前記被分解物の分解、殺菌及び脱色のうち1つ以上の作用を有し、前記電極が絶縁部を有する針状電極であり、前記電極対間の間隔が3mm〜50mmであり、前記電圧印加手段により電位差が1kV〜50kV又は−1kV〜−50kV、周波数が1kHz〜100kHz、パルス幅が1μs〜20μsの前記電圧パルスが印加されることを特徴とする液中プラズマ型被処理液浄化装置。
- 前記液体は2種類以上の混合状態にある液体であり、前記液体中に蓄積された活性イオン種により前記混合状態の液体間の化学反応を促進する請求項7に記載の液中プラズマ型被処理液浄化装置。
- 前記針状電極が前記容器内部の液中に突出して配設され、前記電極対の他方を構成する接地電極が前記容器の一部又は全部を構成する導電性容器又は導電性パイプである請求項7に記載の液中プラズマ型被処理液浄化装置。
- 前記針状電極が前記容器内部の液中に突出して配設され、前記電極対の他方を構成する接地電極が前記容器内に配設された板状電極又は対向して配置された針状電極であり、前記板状電極又は前記針状電極が前記液体に接触して配設される請求項7に記載の液中プラズマ型被処理液浄化装置。
- 前記容器中に前記液体の流通方向に沿って前記電極対が複数配列される請求項7〜10のいずれかに記載の液中プラズマ型被処理液浄化装置。
- 前記被処理液が飲用水、その原水、下水、廃液又は汚水である請求項7〜11のいずれかに記載の液中プラズマ型被処理液浄化装置。
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