CN203530064U - 设有纤维过滤帘的等离子体净水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于低温等离子体应用领域，具体涉及一种设有纤维过滤帘的等离子体净水器。其特征在于纤维过滤帘设在等离子体放电电极之间，纤维过滤帘既作为过滤器，又是水流的导流幕帘。纤维过滤帘是表面喷涂了纳米晶光催化剂的微米纤维布，纤维布比表面积大，吸附能力强，对污染物有强吸附特性。本实用新型充分利用了纤维过滤帘对污染物的强吸附能力和纳米晶催化剂的光催化能力，以及等离子体对污染物的强分解能力，既可大幅提高单次净化效率，又能时刻保持纤维过滤帘表面的清洁度、强吸附能力和光催化能力，可广泛应用于污水处理、健康水生产和活化水生产。
Description
技术领域
本实用新型属于低温等离子体应用领域，具体涉及一种设有纤维过滤帘的等离子体水净化器。
背景技术
微纤维织物等具有高孔隙率和高表面积的材料，对污染物有很强吸附能力，一直被广泛应用于水过滤系统中作为过滤料。然而，目前采用微纤维作为过滤料的水过滤系统中，过滤料均无有效的自清洁方法，需要定期更换新的纤维过滤料。定期的维护，不仅增加材料成本，也增加过滤系统的维护成本，并且，对用户使用造成不便。一旦维护不及时，不但不能净化水质，还可能导致水源的二次污染，安全性无保障。因此，纤维过滤料有必要增加即时自清洁功能，不让污染物长期滞留在过滤料表面，一方面确保过滤系统在长期使用中都能时刻保持纤维过滤料表面的清洁度和强吸附能力，安全性有保障；另一方面节省了大量维护成本和更换纤维过滤料的费用，提高过滤系统的使用经济性。
然而，纤维本身是无源过滤料，本身不具备分解或者清理表面污染物的能力，即只收集不处理，需要考虑与其他有源净化系统的结合才能实现系统的即时自清洁功能。
近年来，低温等离子体技术作为一种新兴的污染物处理技术,具有流程短、效率高、适用范围广等特点，被广泛应用于工业废气处理、除尘、汽车尾气处理、废水处理、臭氧合成和活化水领域。低温等离子体技术主要是基于大气压放电等离子体技术，利用大气压放电所产生的臭氧、氧原子、羟基等活性自由基团与大气或者水中污染源的深度氧化和分解反应，来达到脱除大气或者水中有害物质的目的，同时伴随紫外光解、冲击波作用，从而脱除大气或者水中的有机物、杀灭病菌。即利用等离子体中的各种活性自由基和紫外线的强氧化作用和灭菌效应，降解有机污染源、沉降金属离子、杀灭病菌，对生活和工业排放的污染源均有普遍适用性，体积紧凑，投资低，不受环境限制，受到广泛认可。
然而，目前公开的等离子体水处理装置和方法都存在能效偏低，单位能耗高等问题，单次净化效果远低于预期，原因是目前用于处理污水的等离子体装置都是基于介质阻挡放电、电晕放电、火花放电或热平衡等离子体。一方面由于气压高，放电只能在局部小区域内激发等离子体，并且，碰撞频率高、自由程短，等离子体中活性自由基扩散性差、寿命短，不易于充分与水中污染源接触反应，因此，活性自由基的利用率不高，导致处理效率低；另一方面水流快速通过放电隙，污染物与等离子体接触时间太短暂，或者有部分污染物没机会与等离子体接触，未被等离子体分解就离开放电区，因此，单次净化效果不佳，需要长时间反复循环处理才能达到预期目的，处理效率低下，不仅能耗高，也适合规模化推广。单纯增加放电强度对提高单次净化效果并无显著效果，反而会进一步增加能耗。如何使污染物较长时间滞留在放电区与等离子体充分接触，才是提高单次净化效果的有效途径。
微纤维对污染物有强吸附能力，而等离子体则具有强分解能力，二者结合具有互补性：微纤维优先吸附污染物，使污染物不会随水流或气流快速离开放电区，使污染物与等离子体有充分接触机会和分解时间，大幅提高单次净化效果；等离子体的强分解能力能即时清洁吸附于纤维表面的污染物，使纤维表面在长期应用中均无污染物堆积，时刻保持表面的清洁度和强吸附能力。
发明内容
本实用新型的目的是通过在放电电极之间的放电隙中设置纤维过滤帘，将水导流成水帘，大大增加水与等离子体接触的界面，同时延长水流经过等离子体区的时间，并使污染源优先吸附于纤维过滤帘上，可以较长时间滞留在等离子体区，被等离子体充分分解，从而达到大大提高净化效率和单次净化效果的目的。
所述的设有纤维过滤帘的等离子体净水器，包括高压电极组1、地电极2、喷水管3、进水管4、纤维过滤帘5、纤维过滤帘杆6、水箱7、水泵8、过滤器9、高压电源10、机壳面板11、机壳侧板12和换气风扇13；其特征在于高压电极组1与地电极2之间设有纤维过滤帘5，纤维过滤帘5一端挂在喷水管3上，另一端系于纤维过滤帘杆6上，纤维过滤帘5与高压电极组1和地电极2平行，三者均作垂直设置，喷水管3的一端封闭，另一端接进水管4，喷水管 3向纤维过滤帘5喷水，水沿纤维过滤帘5向下导流形成水帘，流经高压电极组1与地电极2之间的等离子体区，被净化处理后，流入水箱7，水泵8抽出水箱7中的净水，流经过滤器9再次过滤后输出，机壳面板11内侧设有高压电源10，多孔的机壳侧板12内侧设有换气风扇13，换气风扇13驱动气流从放电电极一侧进入，流经放电区，从另一侧的多孔机壳侧板排出。
所述的纤维过滤帘5设在高压电极组1与地电极2之间的放电隙中。水经纤维过滤帘导流经过等离子体区时，与等离子体形成大面积的接触界面，流速比水自由落体飞过的速度更慢，因此，等离子体直接分解水中污染源的效率更高；并且，纤维过滤帘有很大的比表面积，对污染源有强吸附能力，水中污染源会优先吸附于纤维过滤帘表面，长时间滞留在等离子体区，最终被等离子体充分分解。
所述的纤维过滤帘5是由微纤维编织成，其表面涂覆有纳米晶TiO2光催化剂。纳米晶TiO2光催化剂涂覆于纤维过滤帘表面，一方面增加比表面积，即增强表面咐附能力；另一方面，来自等离子体的紫外辐射与纳米晶TiO2光催化剂联合作用，增强净化效率。
所述的高压电极组1是金属棒外套介质管组成的电极阵列。介质管可以有限阻断电极间电流通道，一方面抑制电弧的发生，另一方面有效保护电极。
所述的地电极2是裸金属板，或者与高压电极组1同样的金属棒外套介质管组成的电极阵列。高压电极和地电极均采用金属棒外套介质管组成的电极阵列有利于保护电极，并且，防止了电极被腐蚀产生的二次污染，尤其适合于饮用水净化；地电极裸露则利于缩小放电电极间距，并使装置变得更简易，对于工业污水净化更实用。
所述的高压电极组1与地电极2之间的放电隙间隔在1-15mm之间。依据单介质层还是双介质层，以及纤维过滤帘厚度，在1-15mm范围内调整两电极间距，使装置工作在优化的放电状态。
所述的换气风扇13设置在多孔的机壳侧板12内侧，或者设置在机壳顶板下方，靠近电极组的边缘。等离子体分解污染源时需要消耗氧气，换气风扇驱动气流经过等离子体区，不断补充等离子体区的氧气，保障了等离子体区的氧气供给。
所述的过滤器9设在水泵8的出水口。等离子体净化主要去除水中可降解的污染源，如果水中还有无机物，经过滤器再次净化后，就能达到彻底净化的目的。
所述的水泵8设置在水箱7的底部。设置水泵可以使水有一定的输出水压通过过滤器，并排出净化器，净水不需要借助重力排出，净化器放置高度较灵活，使用更便捷。
所述的纤维过滤帘5与高压电极组1和地电极2平行，三者均作垂直设置。纤维过滤帘与高压电极组和地电极平行，但不接触；纤维过滤帘与高压电极组和地电极均作垂直设置，水在重力作用下沿纤维过滤帘流下，形成大面积水帘。
附图说明
图1、设有纤维过滤帘的等离子体净化器示意图。
图2、设有纤维过滤帘的放电单元结构示意图。
图中 1-高压电极组，2-地电极，3-喷水管，4-进水管，5-纤维过滤帘，6-纤维过滤帘杆，7-水箱，8-水泵，9-过滤器，10-高压电源，11-机壳面板，12-机壳侧板，13-换气风扇。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式如图1所示：
采用内径2mm，壁厚1mm，长500mm的石英玻璃管作为介质管，内套2mm直径的实心不锈钢条，整齐排列组成高压电极组1，夹在两块铝板地电极2中间，放电隙宽3mm；在高压电极组上下两侧分别平行设置直径6mm的喷水管3和纤维过滤帘杆6，将0.2mm厚的玻璃纤维布穿过高压电极组1两侧的放电隙，包在喷水管3和纤维过滤帘杆6外壁上，构成基本放电单元，如图2所示。将四组基本放电单元2组装在一起，相邻两组放电单元共用一个地电极，构成放电单元阵列，放置到机壳内并固定，将四个放电单元的喷水管3接到公共的进水管4上。将换气风扇13垂直于电极平面设置在机壳侧板12内侧。活性碳和麦饭石混合滤心的过滤器9设置在水泵8的出水口上。将2千瓦高压电源10设置在机壳面板内侧，水泵8设置在水箱7的底板上，靠近面板和未设置换气风扇13的机壳侧板。过滤器9出水口从机壳顶板伸出机壳。
Claims (10)
1.一种设有纤维过滤帘的等离子体净水器，包括高压电极组（1）、地电极（2）、喷水管（3）、进水管（4）、纤维过滤帘（5）、纤维过滤帘杆（6）、水箱（7）、水泵（8）、过滤器（9）、高压电源（10）、机壳面板（11）、机壳侧板（12）和换气风扇（13）；其特征在于高压电极组（1）与地电极（2）之间设有纤维过滤帘（5），纤维过滤帘（5）一端挂在喷水管（3）上，另一端系于纤维过滤帘杆（6）上，纤维过滤帘（5）与高压电极组（1）和地电极（2）平行，三者均作垂直设置，喷水管（3）的一端封闭，另一端接进水管（4），喷水管（3）向纤维过滤帘（5）喷水，水沿纤维过滤帘（5）向下导流形成水帘，流经高压电极组（1）与地电极（2）之间的等离子体区，被净化处理后，流入水箱（7），水箱（7）的底部设有水泵（8），水泵（8）抽出水箱（7）中的净水，经过滤器（9）再次过滤后输出，机壳面板（11）内侧设有高压电源（10），多孔的机壳侧板（12）内侧设有换气风扇（13），换气风扇（13）驱动气流从放电电极一侧进入，流经放电区，从另一侧的多孔机壳侧板排出。
2.如权利要求1所述的设有纤维过滤帘的等离子体净水器，其特征是所述的纤维过滤帘（5）设在高压电极组（1）与地电极（2）之间的放电隙中。
3.如权利要求1所述的设有纤维过滤帘的等离子体净水器，其特征是所述的纤维过滤帘（5）是由微纤维编织成，其表面涂覆有纳米晶TiO2光催化剂。
4.如权利要求1所述的设有纤维过滤帘的等离子体净水器，其特征是所述的高压电极组（1）是金属棒外套介质管组成的电极阵列。
5.如权利要求1所述的设有纤维过滤帘的等离子体净水器，其特征是所述的地电极（2）是裸金属板，或者与高压电极组（1）同样的金属棒外套介质管组成的电极阵列。
6.如权利要求1所述的设有纤维过滤帘的等离子体净水器，其特征是所述的高压电极组（1）与地电极（2）之间的放电隙间隔在1-15mm之间。
7.如权利要求1所述的设有纤维过滤帘的等离子体净水器，其特征是所述的换气风扇（13）设置在多孔的机壳侧板（12）内侧，或者设置在机壳顶板下方，靠近电极组的边缘。
8.如权利要求1所述的设有纤维过滤帘的等离子体净水器，其特征是所述的过滤器（9）设在水泵（8）的出水口上。
9.如权利要求1所述的设有纤维过滤帘的等离子体净水器，其特征是所述的水泵（8）设置在水箱（7）的底部。
10.如权利要求1所述的设有纤维过滤帘的等离子体净水器，其特征是所述的纤维过滤帘（5）与高压电极组（1）和地电极（2）平行，三者均作垂直设置。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140409 Termination date: 20170708 |
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