一種等離子體放電裝置制造方法
【專利摘要】一種等離子體放電裝置，涉及放電裝置。設(shè)有交流電源、水槽、等離子體發(fā)生器、交流電源調(diào)節(jié)電路、地電極耦合電路和氣源；所述水槽內(nèi)注入水，等離子體發(fā)生器浸在水槽內(nèi)的水中，等離子體發(fā)生器設(shè)有腔體、高壓電極和地電極，腔體內(nèi)設(shè)有兩側(cè)密封板和固定支架，兩側(cè)密封板內(nèi)分別裝有高壓電極和地電極，交流電源調(diào)節(jié)電路的兩端分別與高壓電極和交流電源的正電極連接，地電極與地電極耦合電路的地相連，高壓電極設(shè)在密封管內(nèi)并從密封管引出，固定支架設(shè)在兩側(cè)密封板之間，等離子體發(fā)生器的下方設(shè)有進(jìn)氣口，等離子體發(fā)生器的上方設(shè)有出氣口，進(jìn)氣口與氣源相連。耗能少、無污染、殺菌效率高、結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、易于在醫(yī)藥領(lǐng)域和工業(yè)上普及。
【專利說明】—種等離子體放電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及放電裝置，尤其是涉及可應(yīng)用于水中消毒殺菌和增加水中含氧自由基含量的一種等離子體放電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)療、醫(yī)藥材料及食品消毒領(lǐng)域，通常采用的有濕熱滅菌法、紫外高溫消毒法、環(huán)氧乙烷化學(xué)試劑法以及Y輻射法等。然而在處理過程中不可避免地存在缺點，如重要營養(yǎng)成分的改性，有毒副產(chǎn)物的殘留，物品物理、機(jī)械和光學(xué)性能的改變等。大氣壓等離子體處理液體裝置具有簡單 可行、易于微型化或規(guī)?；糯蟆⒁讛y帶、耗能少、凈化徹底、無二次污染、可常溫常壓下進(jìn)行等優(yōu)點，使其在工業(yè)化生產(chǎn)及日常生活中具有廣泛的應(yīng)用前景。盡管等離子體用處很廣泛，但是利用氣泡在水中上升過程中，將水中氣泡電離直接產(chǎn)生氣液態(tài)的等離子體，而且在上升過程中隨著匹配電壓的變化出現(xiàn)先亮，變暗，再變亮的交替變化過程。此項研究還沒有在相關(guān)文章中出現(xiàn)，而且對水的溫度基本沒有影響，屬于低溫大氣等離子體領(lǐng)域。此外，通過水中放電增加水中含氧自由基含量而改善水質(zhì)，還可以為魚類等水中生物提供更優(yōu)良的生長環(huán)境，利于漁業(yè)及環(huán)境保護(hù)業(yè)的良好發(fā)展。
[0003]該裝置產(chǎn)生的等離子體屬于非熱平衡等離子體，盡管電子溫度很高(10000度以上)，但是離子溫度遠(yuǎn)低于電子溫度，使得氣體溫度趨于常溫，非熱平衡等離子體已經(jīng)廣泛用于鍍膜，表面處理，生物凈化，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
[0004]水中放電的各種裝置請見B.R.Locke et al.“Electrohydraulic Discharge andNonthermal Plasma for Water Treatment” Ind.Eng.Chem.Res.45, 882-905 (2006),以上放電主要以電弧放電為主，電流很大，水溫很高，部分水被分解成氫氣和氧氣，由于放電劇烈限制了其應(yīng)用前景。
[0005]為了解決上述問題，研發(fā)了另外一個裝置X H Zhang etal.^Atmospheric-pressure air microplasma jets in aqueous media for theinactivation of Pseudomonas f luorescens cells^hys.Plasmas, 20, 053501 (2013).該裝置產(chǎn)生的等離子體溫度很低，而且能夠長時間的放電，但是部分水能夠沿著管壁滲人管內(nèi)引起短路，而且等離子體僅僅在出口與水接觸，等離子體與水接觸時間短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的在于提供具有耗能少、無污染、殺菌效率高、結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、易于在醫(yī)藥領(lǐng)域和工業(yè)上普及的一種等離子體放電裝置。
[0007]本實用新型設(shè)有交流電源、水槽、等離子體發(fā)生器、交流電源調(diào)節(jié)電路、地電極耦合電路和氣源；
[0008]所述水槽內(nèi)注入水，等離子體發(fā)生器浸在水槽內(nèi)的水中，等離子體發(fā)生器設(shè)有腔體、高壓電極和地電極，腔體內(nèi)設(shè)有兩側(cè)密封板和固定支架，兩側(cè)密封板內(nèi)分別裝有高壓電極和地電極，交流電源調(diào)節(jié)電路的兩端分別與高壓電極和交流電源的正電極連接，地電極與地電極耦合電路的地相連，高壓電極設(shè)在密封管內(nèi)并從密封管引出，固定支架設(shè)在兩側(cè)密封板之間，等離子體發(fā)生器的下方設(shè)有進(jìn)氣口，等離子體發(fā)生器的上方設(shè)有出氣口，進(jìn)氣口與氣源相連。
[0009]所述密封板可采用陶瓷密封板、剛玉密封板、石英密封板、聚四氟乙烯密封板等中的一種，密封板的長度可為10?15cm,寬度可為8?12cm,厚度可為2?10mm。兩側(cè)密封板之間保持平行等距，距離可為2?5mm。
[0010]所述密封管可采用膠皮軟管等。
[0011]所述絕緣管可采用陶瓷絕緣管、剛玉絕緣管、石英絕緣管、聚四氟乙烯絕緣管等中的一種，絕緣管的內(nèi)徑可為2.5?3.5mm,外徑可為4?5mm,長度可為8?12cm。
[0012]所述高壓電極可采用銅電極、銀電極、鎢電極等中的一種，高壓電極的直徑可為2?3mm,長度可為10?15cm。
[0013]所述固定支架可采用玻璃支架、陶瓷支架、剛玉支架、石英支架等中的一種，固定支架的壁厚為2?3mm。
[0014]當(dāng)氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入等離子體發(fā)生器后被電離形成氣液混合等離子體；等離子體內(nèi)的活性氧自由基從等離子體發(fā)生器擴(kuò)散到整個水槽，達(dá)到殺菌和降解污染物的作用。
[0015]兩側(cè)密封板的作用是防止高壓電極與水接觸漏電，固定支架的作用是使兩個電極間距不變。
[0016]當(dāng)以空氣，氧氣，氬氣，氦氣一種或多種的氣體自進(jìn)氣口進(jìn)入等離子體發(fā)生器腔體中，在內(nèi)外電極間0.17?30kV的電壓作用下，溶液中形成均勻穩(wěn)定的氣液相等離子體。等離子體含有活性氧自由基和活性氮自由基，這些自由基在液體中擴(kuò)散時與溶液中的有毒有害物質(zhì)相互作用，達(dá)到殺菌或改善水質(zhì)的作用，本實用新型處理效率高，處理時不需要添加任何其他化學(xué)物質(zhì)，而且處理過程中不會排放有毒有害物質(zhì)。此外，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安裝拆卸方便。
[0017]本實用新型將電極浸沒在水中，當(dāng)氣泡從兩極間上升時，被電離產(chǎn)生等離子體，但是由于水的極性很強(qiáng)，必須使得兩級間與水電容有更好的匹配模式，才能使氣體電離。本實用新型的長處在于:氣泡在上升過程均處理被電離狀態(tài)，離子在氣液交界面能夠有效的擴(kuò)散到溶液中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實用新型實施例中的等離子體發(fā)生器的主視示意圖。
[0020]圖3是本實用新型實施例中的等離子體發(fā)生器的剖視示意圖。
【具體實施方式】
[0021]參見圖1?3，本實用新型實施例設(shè)有交流電源1、水槽2、等離子體發(fā)生器4、交流電源調(diào)節(jié)電路51、地電極耦合電路52和氣源6。所述水槽2內(nèi)注入水3，等離子體發(fā)生器4浸在水槽2內(nèi)的水3中，等離子體發(fā)生器4設(shè)有腔體、高壓電極8和地電極，腔體內(nèi)設(shè)有兩側(cè)密封板7和固定支架11，兩側(cè)密封板7內(nèi)分別裝有高壓電極8和地電極，交流電源調(diào)節(jié)電路51的兩端分別與高壓電極8和交流電源I的正電極連接，地電極與地電極耦合電路52的地相連，高壓電極8設(shè)在密封管9內(nèi)并從密封管9引出，固定支架11設(shè)在兩側(cè)密封板7之間，等離子體發(fā)生器4的下方設(shè)有進(jìn)氣口 13，等離子體發(fā)生器4的上方設(shè)有出氣口 12，進(jìn)氣口 13與氣源6相連。
[0022]所述密封板7可采用陶瓷密封板、剛玉密封板、石英密封板、聚四氟乙烯密封板等中的一種，密封板的長度可為10?15cm,寬度可為8?12cm,厚度可為2?10mm。兩側(cè)密封板之間保持平行等距，距離可為2?5mm。
[0023]所述密封管9可采用膠皮軟管等。
[0024]所述絕緣管10可采用陶瓷絕緣管、剛玉絕緣管、石英絕緣管、聚四氟乙烯絕緣管等中的一種，絕緣管的內(nèi)徑可為2.5?3.5mm,夕卜徑可為4?5mm,長度可為8?12cm。
[0025]所述高壓電極8可采用銅電極、銀電極、鎢電極等中的一種，高壓電極的直徑可為2?3mm,長度可為10?15cm。
[0026]所述固定支架可采用玻璃支架、陶瓷支架、剛玉支架、石英支架等中的一種，固定支架的壁厚為2?3mm。
[0027]當(dāng)氣體從進(jìn)氣口 13進(jìn)入等離子體發(fā)生器4后被電離形成氣液混合等離子體；等離子體內(nèi)的活性氧自由基從等離子體發(fā)生器4擴(kuò)散到整個水槽2，達(dá)到殺菌和降解污染物的作用。
[0028]兩側(cè)密封板7的作用是防止高壓電極8與水3接觸漏電，固定支架11的作用是使兩個電極間距不變。
[0029]當(dāng)以空氣，氧氣，氬氣，氦氣一種或多種的氣體自進(jìn)氣口進(jìn)入等離子體發(fā)生器腔體中，在內(nèi)外電極間0.17?30kV的電壓作用下，溶液中形成均勻穩(wěn)定的氣液相等離子體。等離子體含有活性氧自由基和活性氮自由基，這些自由基在液體中擴(kuò)散時與溶液中的有毒有害物質(zhì)相互作用，達(dá)到殺菌或改善水質(zhì)的作用，本實用新型處理效率高，處理時不需要添加任何其他化學(xué)物質(zhì)，而且處理過程中不會排放有毒有害物質(zhì)。此外，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安裝拆卸方便。
[0030]具體安裝過程如下:等離子體發(fā)生器4浸在水槽2的水3中，通過密封管9將電極引出，高壓電極8通過交流電源調(diào)節(jié)電路51接交流電源I的正極，地電極通過地電極耦合電路52接地，等離子體發(fā)生器4通過交流電源調(diào)節(jié)電路51和地電極耦合電路52使之匹配放電。在圖2中，密封板7中密封有高壓電極8和絕緣管10，通過密封管9將電極引出；兩側(cè)密封板7間裝有固定支架11，使兩個電極板平行等距。圖3是等離子體發(fā)生器結(jié)構(gòu)剖面示意圖，兩個電極相間排列且保持等距，放電時能夠產(chǎn)生均勻的等離子體。交流電源調(diào)節(jié)電路51由并聯(lián)的2個電容和I個電阻串聯(lián)組成，并聯(lián)的2個電容中有I個采用可變電容。地電極耦合電路52由并聯(lián)的一個電感線圈和I個電阻與一個可變電容串聯(lián)組成。交流電源電壓峰值調(diào)節(jié)范圍O?30kV，頻率調(diào)節(jié)范圍I?30kHz。氣源6采用O2氣瓶和He氣瓶等分別通過各自的流量計如空氣流量計，流量計配合控制混合氣體的比例。電阻值可采用6kQ，電容值可采用50pF?2yF，電感線圈的電感值可采用50pH?10mH。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體放電裝置，其特征在于設(shè)有交流電源、水槽、等離子體發(fā)生器、交流電源調(diào)節(jié)電路、地電極耦合電路和氣源； 所述水槽內(nèi)注入水，等離子體發(fā)生器浸在水槽內(nèi)的水中，等離子體發(fā)生器設(shè)有腔體、高壓電極和地電極，腔體內(nèi)設(shè)有兩側(cè)密封板和固定支架，兩側(cè)密封板內(nèi)分別裝有高壓電極和地電極，交流電源調(diào)節(jié)電路的兩端分別與高壓電極和交流電源的正電極連接，地電極與地電極耦合電路的地相連，高壓電極設(shè)在密封管內(nèi)并從密封管引出，固定支架設(shè)在兩側(cè)密封板之間，等離子體發(fā)生器的下方設(shè)有進(jìn)氣口，等離子體發(fā)生器的上方設(shè)有出氣口，進(jìn)氣口與氣源相連。
2.如權(quán)利要求1所述一種等離子體放電裝置，其特征在于所述密封板的長度為10?15cm,寬度為8?12cm,厚度為2?10_。
3.如權(quán)利要求1所述一種等離子體放電裝置，其特征在于兩側(cè)密封板之間保持平行等距，距離為2?5臟。
4.如權(quán)利要求1所述一種等離子體放電裝置，其特征在于所述密封板中密封有絕緣管，絕緣管的內(nèi)徑為2.5?3.5mm,外徑為4?5mm,長度為8?12cm。
5.如權(quán)利要求1所述一種等離子體放電裝置，其特征在于所述高壓電極的直徑為2?3mm,長度為10?15cm。
6.如權(quán)利要求1所述一種等離子體放電裝置，其特征在于所述固定支架的壁厚為2?3mm ο
【文檔編號】C02F1/72GK203807223SQ201420194069
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】周仁武, 張先徽, 楊周斌 申請人:廈門大學(xué)