[发明专利]水膜混合放电反应器

说明书

技术领域

本发明涉及放电等离子体技术，具体而言，涉及水膜混合放电反应器。

背景技术

等离子体是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的导电性流体，具有特殊的化学反应活性，可以使一些难以进行的反应获得能量，促使反应分子活化，生成各种活性物种，在较缓和的条件下完成反应。目前，放电等离子体技术的发展为材料、能源、信息、环境，空间物理等学科的进一步发展提供了新的技术和工艺，成为国内外的研究热点之一。

放电可以诱发稳态分子解离，形成等离子体。在各类放电过程中，反应器的结构对能量的有效传递和活性物质的形成具有至关重要的作用。目前，放电技术尚停留在实验室阶段，考虑到其在实际工作中的应用，对于高效反应器的研发，一直是研究热点之一。反应器的主要形式有针板反应器、棒棒反应器、线筒式反应器、环筒式反应器、混合气液反应器。近年来也出现了很多高处理效率高能量利用率的新型反应器。

在传统反应器中，针板式反应器是最常见的反应器形式，正极针电极一般为注射针头，与针电极相对的平行板电极接地，可进行鼓泡/不鼓泡、封闭间歇式/内循环流动体系的实验。实验中多个等离子通道从针电极向平行板电极伸展； 棒棒式反应器的放电电极与接地电极均为金属棒，在脉冲高压时两电极间会产生强烈的弧光放电，伴随着大量的热和强烈的冲击波；线筒式反应器中，两电极之间的介质一般为液体而不是水-气的分散混合物。这类反应器放电时产生的场强一般比针板式反应器放电时产生的场强小，放电现象比较微弱，所以一般用于杀菌消毒。 环筒式反应器的放电电极为一金属圆环，置于有机树脂反应器的中部，接地电极为金属柱面环筒。放电金属圆环可以为一个，也可以为多个，多环时可以产生更多的等离子体通道，促进污染物的降解。混合气液反应器也是比较常用的一类反应器，这类反应器中，放电电极浸没在液相水体中，接地电极是由网状玻璃质碳（RVC）组成，置于液面上或气液界面处。或平板地极置于水中，正针电极置于水中，对应的正曝气平板电极置于气相中。充分利用气相放电产生的等离子体通道的物理作用与活性物质的氧化作用，达到了气液协同放电的效果。 

近年来出现的新型反应器主要有气相电晕放电反应器、直接接触电晕气相放电反应器、泡沫线-筒反应器、静电雾化环-网反应器、三相放电/填充床反应器、圆筒湿壁反应器、介质阻挡气液放电反应器和连续式气液放电反应器等几种类型。气相电晕放电反应器以不锈钢线作为正放电电极，反应器底部覆盖所需要处理的水，地极置于反应器外部，采用间歇式内循环反应器模式。采用可更换式底座，可以保证在废液体积变化时气相区域体积的恒定；直接接触电晕气相放电反应器也以不锈钢线作为正放电电极，平板地极上覆盖需要处理的废水，采用间歇式内循环反应器模式。充分利用了气相放电的优势，如自由电子、正负离子、中性的自由基和臭氧；泡沫线-筒反应器是在线筒反应器底部利用陶瓷微孔曝气产生泡沫，减小了气液传质阻力，形成了气液混合放电的效果，从而促进污染物降解；静电雾化环-网反应器由两部分组成，静电雾化部分和脉冲电晕放电部分。在有机物进入线-网筒的反应器之前，利用直流电场的作用使液流变成雾状，克服了气-液传质阻力，同时避免了液电过程中高电导率的负面作用，提高了处理效率。

三相放电/填充床反应器是在线-筒反应器中填充一些介电常数较高的固体物，如硅胶颗粒、玻璃珠等。放电过程中会在颗粒接触处产生强电场，形成微放电，可增加等离子体的直接氧化作用。圆筒湿壁反应器是在线-筒反应器的基础上改进的。通过在环筒地极上产生流动的液膜，产生气液混合放电的效果。液膜的厚度和均匀性会影响反应器的处理效果。介质阻挡气液放电反应器主要包括两部分，主氧化区和预氧化区。放电电极置于液相水体中，地极悬于气相中。放电发生时，气相中产生的臭氧在上升过程中可对上层水体进行预氧化作用，使得气相放电产生的臭氧利用率提高，产生更多的活性物质，提高了处理效率。在连续式气液放电反应器中，通过竖直的介质阻挡把反应器分割为十个单元，使得被处理废水在反应器中充分混合。放电针电极置于液相水体中，板地极置于气相中，形成气液混合放电效果。反应器可连续运行，使得水处理量增大处理能力提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种水膜混合放电反应器。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：