[发明专利]一种水力空化协同高浓度活性氧制备羟自由基的方法

权利要求书

1.一种水力空化协同高浓度活性氧制备羟自由基的方法，其特征在于，该方法通过高浓度活性氧发生系统(G)和水力空化气液混溶系统(L)实现；其中，高浓度活性氧发生系统(G)用于将氧气转化为浓度不低于120g/m³、产量不低于200g/h的高浓度活性氧；水力空化气液混溶系统(L)用于将高浓度活性氧发生系统(G)制备的高浓度活性氧高传质效率地注入到水中，并依靠水力空化效应促进高浓度活性氧转化羟自由基反应的进行；

高浓度活性氧发生系统(G)包括气体预处理装置、大气压平板等离子体反应器阵列、高频高压分区激励电源、冷却液循环装置和活性氧检测仪；其中，气体预处理装置包括空压机(4)、富氧机(5)、气体电磁阀(6)、气体流量计(7)和气体压力表(8)，用于将空气富集成氧气含量高于90％的富氧，并脱除空气中的水分，干燥的富氧作为原料气体输出给大气压平板等离子体反应器阵列(1)；大气压平板等离子体反应器阵列(1)由大气压平板等离子体反应器通过串联和并联的方式组合而成，每个串联组合包含的大气压平板等离子体反应器的数量由需要输出的活性氧浓度决定；大气压平板等离子体反应器并联组合数量由需要输出的单位时间内活性氧产量决定，依据Y＝X(17.5a+13)计算，其中，a为串联组合的级数，X为单位时间内活性氧产量，Y为并联组合数量，计算结果取整数；

大气压平板等离子体反应器阵列(1)由高频高压分区激励电源驱动；高频高压分区激励电源由一个高频逆变控制装置(2)和若干个小型高频高压变压器(3)组成，小型高频高压变压器(3)的数量与大气压平板等离子体反应器阵列(1)中的大气压平板等离子体反应器单元模块数量相同，一个小型高频高压变压器(3)驱动一个单元模块；高频逆变控制装置采用半桥式IGBT功率变换技术或全桥式IGBT功率变换技术实现；小型高频高压变压器(3)的输入端通过功率输出汇流母线与高频逆变控制装置(2)连接，小型高频高压变压器(3)的高压输出端采用不低于50kV的高压软电缆与大气压平板等离子体反应器的高压端子相连；小型高频高压变压器3的磁芯采用饱和磁通密度大于0.4T的U型铁氧体磁芯，一次绕组和二次绕组分别布置在U型铁氧体磁芯的两柱上，设计最高驱动功率不高于400W，驱动频率为5～20kHz，最高输出电压控制在5～10kV；

冷却液循环装置(10)用于控制大气压平板等离子体反应器的工作温度，根据需要冷却液的温度设定在0～10℃之间；大气压平板等离子体反应器阵列(1)需要设置两路活性氧输出通道，输出的高浓度活性氧用以满足水力空化混溶器(12)对活性氧气体输入工艺的需要；

水力空化气液混溶系统(L)包括水力空化气液混溶器(12)、加压泵(13)、手动阀(14)、液体压力表(15)、液体流量计(16)、入水口(17)、引发剂入口(18)及富含羟自由基的水溶液出口(19)；水力空化气液混溶器(12)用于将水中局域压强降低到某一临界压强以下，并在水中产生大量的微小空穴，微小空穴通过不断重复压缩、反弹、溃灭，消失的过程，产生瞬态高温和高压促进羟自由基生成反应的进行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，大气压平板等离子体反应器是构成大气压平板等离子体反应器阵列的核心单元模块，采用的是双电离腔平板式介质阻挡放电结构，选用大气压微流注与微辉光交替促成放电模式；其中，高压电极放置在两个平行的平板接地电极中间，高压电极由两层电介质层在内表面烧结银浆制成，烧结成的银电极是平板状、条状或网状，如是条状或网状其相邻线条的间距应控制在0.5～1mm，线条宽0.5mm，有效放电区域不低于150cm²；电介质层由纯度为96％～99％的α-AL₂O₃制成，电介质层厚度0.47～0.64mm；大气压平板等离子体反应器单元模块电离腔的放电间隙宽度为0.25～0.64mm。大气压平板等离子体反应器单元模块的工作气压控制在90～110kPa，激励电压峰值不低于5kV，最大放电功率不高于360W。