申请日2013.09.09
公开(公告)日2014.01.01
IPC分类号C02F1/46; C02F1/72; C02F1/78; C02F1/32; C02F1/30
摘要
本发明公开了空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，包括：反应容器，用于容纳废水;等离子体射流发生装置，用于产生空气等离子体射流并使空气等离子体射流在反应容器中的废水中放电;搅拌装置，用于对反应容器中的废水进行搅拌。本发明的带有搅拌功能的空气等离子体射流水处理实验研究装置能够产生稳定、高浓度的等离子体活性粒子，实现等离子体的高效利用和水处理时的充分化学反应，本发明的反应装置控制能力强，处理效果好。
权利要求书
1. 空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，包括：
反应容器，用于容纳废水;
等离子体射流发生装置，用于产生空气等离子体射流并使空气等离子体射流在反应容器中的废水中放电;
搅拌装置，用于对反应容器中的废水进行搅拌。
2. 根据权利要求1所述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，所述等离子体射流发生装置包括压缩气源、高压电源、射流喷头，所述压缩气源连接高压电源，高压电源连接射流喷头，射流喷头伸入反应容器中的废水中;所述搅拌装置包括搅拌电机及同步装置、搅拌棒，所述搅拌电机及同步装置连接搅拌棒，所述搅拌棒伸入反应容器中的废水中。
3. 根据权利要求2所述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，还包括数据采集与控制单元、气体流量计、用于检测搅拌装置的转动情况的电机转动光电检测单元、电机驱动与控制单元、第一供气管道、第二供气管道、高压电缆、高压探头、电流探头、示波器;所述压缩气源和高压电源之间通过第一供气管道连接;所述高压电源和射流喷头之间分别通过第二供气管道和高压电缆连接;气体流量计安装在第二供气管道上;高压探头的一端通过高压电缆连接高压电源，高压探头的另一端通过高压电缆连接示波器，示波器通过高压电缆连接电流探头，电流探头通过高压电缆连接射流喷头;电机驱动与控制单元连接搅拌电机及同步装置;数据采集与控制单元分别通过电缆连接电机驱动与控制单元、压缩气源、高压电源、气体流量计、电机转动光电检测单元、冷凝回流装置。
4. 根据权利要求3所述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，还包括冷凝回流装置;所述反应容器包括容器腔以及分别设置在容器腔上的第一口、第二口和第三口;所述射流喷头伸入第一口，所述搅拌棒伸入第二口，所述冷凝回流装置设置在第三口。
5. 根据权利要求4所述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，还包括用于检测空气等离子体射流成分的光谱检测装置。
6. 根据权利要求5所述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，所述搅拌电机及同步装置包括步进电机、步进电机同步装置，所述电机驱动与控制单元连接步进电机，步进电机连接步进电机同步装置，步进电机同步装置连接搅拌棒。
7. 根据权利要求6所述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，所述数据采集与控制单元包括微控制器、显示器、键盘输入单元和器件控制端，微控制器分别连接显示器、键盘输入单元、器件控制端、电机驱动与控制单元、压缩气源、高压电源、气体流量计、电机转动光电检测单元、冷凝回流装置。
8. 根据权利要求7所述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，所述电机驱动与控制单元包括驱动器控制单元、两相步进电机驱动单元，微控制器连接驱动器控制单元，驱动器控制单元连接两相步进电机驱动单元，两相步进电机驱动单元连接搅拌电机及同步装置。
9. 根据权利要求8所述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，所述反应容器为三口石英反应器，所述反应容器设置在反应器基台上;所述第一供气管道和第二供气管道均为聚四氟乙烯管;所述搅拌电机及同步装置还包括反应器固定杆、机构安装座、搅拌器定位座、滚珠套筒、滚珠套筒固定装置，所述滚珠套筒通过滚珠套筒固定装置安装在反应器固定杆上;滚珠套筒固定连接机构安装座，机构安装座固定连接搅拌器定位座;所述步进电机和步进电机同步装置连接安装在机构安装座上;搅拌棒设置在搅拌器定位座上;所述搅拌棒上设置有搅拌叶片，所述搅拌棒和第二口之间设置有密封活塞;所述冷凝回流装置为球形冷凝管;所述气体流量计通过RS-485接口连接数据采集与控制单元;所述微控制器为STC12系列单片机，驱动器控制单元包括L297芯片，STC12系列单片机连接L297芯片，两相步进电机驱动单元包括两个L6203芯片，L297芯片分别与两个L6203芯片相连，L6203芯片连接搅拌电机及同步装置;所述光谱检测装置包括光谱仪、光纤固定器、光纤、PC机，光纤固定器将光纤一端固定在反应器基台上，光纤另一端连接光谱仪，光谱仪连接PC机。
说明书
空气等离子体射流水处理实验研究装置
技术领域
本发明涉及一种水处理装置，具体涉及一种带有搅拌功能的空气等离子体射流水处理实 验研究装置。
背景技术
等离子体是由大量相互作用、但仍处于非束缚状态下的带电粒子组成的宏观体系，是和 固体、液体、气体处于同一层次的物质的第四态。空气等离子射流源(APJ)在水中放电可得到 低温等离子体，低温等离子体中电子的温度在104K以上，离子和中性粒子的温度比常温稍高， 放电过程伴随着高能电子、紫外线、冲击波、活性粒子(如·OH、·O、·H、O3、H2O2等)，这 一特性可以用来去除水中难降解的有机物、细菌、重金属等有毒害物种。利用空气等离子射 流源所产生低温等离子体射流，集合了电、化学氧化和光于一体，是一种水处理的高级氧化 技术，这项技术同时具备活性自由基氧化、光化学氧化、超临界水氧化、液电空化降解等多 项水处理方法的综合效应。
目前，低温等离子体水处理技术被认为是处理难降解有机物的最佳方法之一，但现有的 等离子体水处理装置存在诸多缺点，如等离子体利用率低、水处理时化学反应进行的不够充 分、反应装置不能自动控制以及仅能在实验室理想条件下进行实验等。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种带有搅拌功能的空气等离子体射流 水处实验研究理装置。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，包括：
反应容器，用于容纳废水;
等离子体射流发生装置，用于产生空气等离子体射流并使空气等离子体射流在反应容器 中的废水中放电;
搅拌装置，用于对反应容器中的废水进行搅拌。
前述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，所述等离子体射流发生装 置包括压缩气源、高压电源、射流喷头，所述压缩气源连接高压电源，高压电源连接射流喷 头，射流喷头伸入反应容器中的废水中;所述搅拌装置包括搅拌电机及同步装置、搅拌棒， 所述搅拌电机及同步装置连接搅拌棒，所述搅拌棒伸入反应容器中的废水中。
前述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，还包括数据采集与控制单 元、气体流量计、用于检测搅拌装置的转动情况的电机转动光电检测单元、电机驱动与控制 单元、第一供气管道、第二供气管道、高压电缆、高压探头、电流探头、示波器;所述压缩 气源和高压电源之间通过第一供气管道连接;所述高压电源和射流喷头之间分别通过第二供 气管道和高压电缆连接;气体流量计安装在第二供气管道上;高压探头的一端通过高压电缆 连接高压电源，高压探头的另一端通过高压电缆连接示波器，示波器通过高压电缆连接电流 探头，电流探头通过高压电缆连接射流喷头;电机驱动与控制单元连接搅拌电机及同步装置; 数据采集与控制单元分别通过电缆连接电机驱动与控制单元、压缩气源、高压电源、气体流 量计、电机转动光电检测单元、冷凝回流装置。
前述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，还包括冷凝回流装置;所 述反应容器包括容器腔以及分别设置在容器腔上的第一口、第二口和第三口;所述射流喷头 伸入第一口，所述搅拌棒伸入第二口，所述冷凝回流装置设置在第三口。
前述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，还包括用于检测空气等离 子体射流的光谱检测装置。
前述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，所述搅拌电机及同步装置 包括步进电机、步进电机同步装置，所述电机驱动与控制单元连接步进电机，步进电机连接 步进电机同步装置，步进电机同步装置连接搅拌棒。
前述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，所述数据采集与控制单元 包括微控制器、显示器、键盘输入单元和器件控制端，微控制器分别连接显示器、键盘输入 单元、器件控制端、电机驱动与控制单元、压缩气源、高压电源、气体流量计、电机转动光 电检测单元、冷凝回流装置。
前述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，所述电机驱动与控制单元 包括驱动器控制单元、两相步进电机驱动单元，微控制器连接驱动器控制单元，驱动器控制 单元连接两相步进电机驱动单元，两相步进电机驱动单元连接搅拌电机及同步装置。
前述的空气等离子体射流水处理实验研究装置，其特征在于，所述反应容器为三口石英 反应器，所述反应容器设置在反应器基台上;所述第一供气管道和第二供气管道均为聚四氟 乙烯管;所述搅拌电机及同步装置还包括反应器固定杆、机构安装座、搅拌器定位座、滚珠 套筒、滚珠套筒固定装置，所述滚珠套筒通过滚珠套筒固定装置安装在反应器固定杆上;滚 珠套筒固定连接机构安装座，机构安装座固定连接搅拌器定位座;所述步进电机和步进电机 同步装置连接安装在机构安装座上;搅拌棒设置在搅拌器定位座上;所述搅拌棒上设置有搅 拌叶片，所述搅拌棒和第二口之间设置有密封活塞;所述冷凝回流装置为球形冷凝管;所述 气体流量计通过RS-485接口连接数据采集与控制单元;所述微控制器为STC12系列单片机， 驱动器控制单元包括L297芯片，STC12系列单片机连接L297芯片，两相步进电机驱动单元 包括两个L6203芯片，L297芯片分别与两个L6203芯片相连，L6203芯片连接搅拌电机及同 步装置;所述光谱检测装置包括光谱仪、光纤固定器、光纤、PC机，光纤固定器将光纤一端 固定在反应器基台上，光纤另一端连接光谱仪，光谱仪连接PC机。
本发明的有益之处在于：本发明的空气等离子体射流水处理实验研究装置能够产生稳定 的等离子体活性粒子，能够调整反应器的搅拌速度，结合等离子体光谱检测和放电参数检测 系统，实现等离子体的高效利用和水处理时的充分化学反应，研究等离子体射流处理废水的 化学反应动力学模式，本发明的反应装置控制能力强，处理效果好。