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1、(10)申请公布号 CN 103332762 A(43)申请公布日 2013.10.02CN103332762A*CN103332762A*(21)申请号 201310254498.X(22)申请日 2013.06.25C02F 1/32(2006.01)(71)申请人罗璐地址 102218 北京市昌平区天通苑北二区33#2-403(72)发明人罗璐(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201代理人罗文群(54) 发明名称一种用于水处理系统的准分子紫外水灯(57) 摘要本发明涉及一种用于水处理系统的准分子紫外水灯，属于水处理技术领域。紫外水灯的高压金属电极固定在绝缘。
2、介质槽的凹槽中，放电介质板固定在绝缘介质槽的顶部，高压金属电极与放电介质板之间设有支撑元件，高压金属电极与放电介质板之间形成放电气隙；金属地电极固定在放电介质板的外侧端部，高压高频电源的一端与高压金属电极相连，高压高频电源的另一端与金属地电极相连后与处理水体同时接触接地。与现有技术相比，本发明所提出的准分子紫外水灯提高了紫外灯寿命和紫外线水处理的效率。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图2页(10)申请公布号 CN 103332762 ACN 103332762 A1/1页21.一种用。
3、于水处理系统的准分子紫外水灯，其特征在于该紫外水灯包括金属地电极、放电介质板、高压金属电极、绝缘介质槽和高压高频电源，所述的高压金属电极固定在绝缘介质槽的凹槽中，所述的放电介质板固定在绝缘介质槽的顶部，高压金属电极与放电介质板之间设有支撑元件，高压金属电极与放电介质板之间形成放电气隙；金属地电极固定在放电介质板的外侧端部，所述的高压高频电源的一端与高压金属电极相连，高压高频电源的另一端与金属地电极相连后与处理水体同时接触接地。权 利 要 求 书CN 103332762 A1/3页3一种用于水处理系统的准分子紫外水灯技术领域0001 本发明涉及一种用于水处理系统的准分子紫外水灯，属于水处理技术领。
4、域。背景技术0002 紫外光源作为一种特种光源，被广泛应用在社会生产和生活的各个领域中。尤其是对于水、空气和材料表面的细菌病毒的灭活消毒、引发化学反应使有机物分解。到目前为止，紫外光源主要还是汞蒸汽气体放电光源，辐射效率最高的是采用石英玻壳或硼硅酸玻璃玻壳的低气压汞灯和采用石英玻壳的高气压汞灯。虽然公认浸没式的紫外系统效率最高，但由于目前紫外汞灯在设计上都为悬挂固定在空气环境中的使用结构，在用于水处理系统时，由于电气绝缘、表面高温、易粘结污物，所以大多只能采用明渠开放式系统结构，紫外线需要经过空气进入水体因此造成效率不高。0003 为了消除由于紫外汞灯生产和报废汞对环境的污染，和提高紫外光源的。
5、寿命，近年来世界各国在新型紫外光源方面做了许多探索。美国通用电气公司的CN1160284“无汞紫外线放电源”，该发明用氙等惰性气体取代汞，从附图和文字说明中看到仍没有摆脱传统紫外灯的结构和电离发光的基本原理。而DBD准分子紫灯没有灯丝等影响寿命的部件，工作气体可以工作在大气压力下，没有汞污染后患，又不需蒸发金属蒸汽的高温，板式结设计灵活不受尺寸、形状过多约束，加之准分子光源的高效和节能，所以吸引了科技界眼光。在复旦大学电光源研究所的刘洋等人在光源与照明2006年第一期刊登的“传统紫外光源与新型紫外光源”文章中，和中科院等离子所的徐金州等人在真空科学与技术杂志2001年7月刊“一种新型的紫外光源。
6、准分子紫外灯”文中都有所阐述。0004 但在以上所述及的DBD紫外灯结构中，受激发气体的准分子辐射的紫外光都必须穿透正面的金属电极，而这是非常困难的。为了有利紫外光线通过，所以只好将金属电极作成孔网状以图尽量多漏过紫外光线，然而孔网电极的漏空比和有效放电面积的矛盾无法解决，制约了这种形式的紫外灯技术指标的提高。发明内容0005 本发明的目的是提出一种用于水处理系统的准分子紫外水灯，在已有的介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，以下简称DBD)紫外灯结构设计中，将水作为电极，以克服已有技术中电极板的设置遮蔽紫外光线的和制约有效放电面积的不利影响，提高紫外灯的工作。
7、效率。0006 本发明提出的用于水处理系统的准分子紫外水灯，包括金属地电极、放电介质板、高压金属电极、绝缘介质槽和高压高频电源，所述的高压金属电极固定在绝缘介质槽的凹槽中，所述的放电介质板固定在绝缘介质槽的顶部，高压金属电极与放电介质板之间设有支撑元件，高压金属电极与放电介质板之间形成放电气隙；金属地电极固定在放电介质板的外侧端部，所述的高压高频电源的一端与高压金属电极相连，高压高频电源的另一端与金属地电极相连后与处理水体同时接触接地。说 明 书CN 103332762 A2/3页40007 本发明提出的用于水处理系统的准分子紫外水灯，其优点是，利用了水可导电的特性，将待处理水体同时作为DBD。
8、放电结构的地电极，加在高压金属电极板和水体之间的高频高压电，能够将气隙中的工作气体激发成准分子，形成紫外光辐射，如氙准分子辐射主要是真空紫外172nm附近的窄带，可见光和红外光部分的辐射小于1%。由于辐射的光子能量(7.2eV)大于大多数有机化合物的键能，因此可以直接使水中的有机物分解矿化。另一方面，水和氧气对真空紫外辐射有很强的吸收能力，无需使用催化剂就可生成OH-自由基和活性氧，从而引发化学反应使有机物分解矿化。本发明的用于水处理系统的准分子紫外水灯，准分子紫外光穿透放电介质板直接作用于水体而不受任何阻挡，因此避免了现有技术中电极板的设置遮蔽紫外光线的和制约有效放电面积的不利影响，从而进一。
9、步地提高了紫外线处理装置的工作效率。另外，本发明准分子紫外水灯中因为没有电热电极，紫外水灯具有很长的使用寿命，而且高强度的紫外辐射使得放电介质板表面的软垢无法附着，大大减少了紫外水灯的工作维护量。由于本发明的紫外水灯的结构简洁和长寿命，可以方便地用于各种类型的水处理设施，以适应各种工作环境的需要。附图说明0008 图1是本发明提出的用于水处理系统的准分子紫外水灯的结构示意图。0009 图2是如图1所示的紫外水灯的一个应用实施例。0010 图3是图2所示的准分子紫外水灯的A-A示意图。0011 图1-图3中，1是放电介质板，2是高压金属电极，3是支撑元件，4是放电气隙，5是高压高频电源，6是金属。
10、地电极，7是紫外光，8是绝缘介质槽体。具体实施方式0012 本发明提出的用于水处理系统的准分子紫外水灯，其结构如图1所示，包括金属地电极2、放电介质板1、高压金属电极、绝缘介质槽和高压高频电源5。高压金属电极2固定在绝缘介质槽8的凹槽中，放电介质板1固定在绝缘介质槽8的顶部，高压金属电极2与放电介质板1之间设有支撑元件3，高压金属电极2与放电介质板1之间形成放电气隙。金属地电极6固定在放电介质板1的外侧端部，高压高频电源5的一端与高压金属电极2相连，高压高频电源5的另一端与金属地电极6相连后与处理水体同时接触接地。0013 本发明提出的用于水处理系统的准分子紫外水灯，其中高压金属电极2与放电介。
11、质板1之间形成精密的工作气隙，该精密的工作气隙可以容纳在高频高压电的激发产生的准分子紫外辐射气体；当所述紫外水灯浸没入待处理水体中时，电源的地电极引入水体使得水体与其等电位，因此水体地电极、放电介质板、气体间隙和高压金属电极板四者构成一种典型DBD放电结构，当外部电源的高压端与高压金属电极接通，高压高频电激发间隙中气体产生相应波长的非相干性准分子紫外辐射，穿透放电介质板作用于水体产生大量负羟基和活性氧，分解矿化水中有机污染物，从而净化水体。0014 本发明提出的用于水处理系统的准分子紫外水灯，工作气体是惰性气体、金属蒸汽、卤素气体或者上述气体的混合气体。准分子紫外水灯的外形可以是平板状、圆弧形。
12、或管状，其中的放电介质板，可以根据灯体形状的不同而加工成平板、圆弧形或管状。其中的放电介质板，可以是相同形状的板材，也可以是经过精雕冷切削或根据所需要的图形蚀刻出说 明 书CN 103332762 A3/3页5与上述形状相匹配的放电间隙和支撑元件。放电介质板的材质可以是对该波长的紫外线透明度好的材料如合成石英玻璃等，当放电介质板为合成高纯石英玻璃，调节电场强度和频率，使平均激发电子能量达到110eV时，电子密度为10131016cm-3时，一个大气压的氙（Xe2*）可发射出172nm波长紫外线，光电转换效率为20%以上，理论上最高可以达到60%。放电介质板凹槽底部深度（放电气隙）在0.1mm1。
13、.0mm之间。0015 本发明提出的用于水处理系统的准分子紫外水灯的一个应用实例图如图2所示，其中，绝缘介质板8由一块平板玻璃，其双面通过干法、湿法蚀刻或冷切削平铣等方法加工出带有条带或散点的支承元件3的图形的凹槽及台阶，其槽底部粘结固定相同图形的金属电极板2并通过高压引接线连接至外部高压高频电源5，放电介质板1用高透紫外的合成石英玻璃制成，嵌入绝缘介质板8的台阶内并进行封接密封。绝缘介质板8通过支承元件3和放电介质板1之间形成工作间隙4，工作间隙4中间充满可以产生准分子发光的气体工质比如氙气。当水灯浸没在水中时，金属电极2、气隙4、放电介质板1和水体之间就形成DBD介质阻挡放电结构，工作气隙。
14、4中的工作气体在高频高压激发下就可以产生172nm准分子紫外光。紫外光穿透放电介质板合成石英玻璃直接作用于所需要处理的水体中，高能量的172nm真空紫外直接激发水分子产生负羟基和活性氧，高效消解和矿化水体中的有机污染物。0016 图3是图2所示的准分子紫外水灯的A-A示意图，从图3中可以看出，板式水灯的双面成镜像结构。该实施案例的主体结构件是绝缘介质板8，在其两面进行阶梯图形蚀刻加工。先蚀刻加工出龛嵌放电介质版1的第一层凹槽，然后再凹槽上再进行第二层图形蚀刻，加工出放电气隙4的凹槽和支承元件3来，最后在第二级凹槽底部进行金属化处理制成高压金属电极2，本案例是将带有图形蚀刻好支承元件孔洞的高压金。
15、属电极箔片，通过胶黏剂加压贴合在凹槽底部制成。放电介质版1龛嵌在绝缘介质板8的第一层凹槽内，四周边通过低温玻璃焊料进行封接，以保证在水中的绝缘密封性能。绝缘介质板8的两侧边预先通过磨削凹槽将同样形状的金属地电极7嵌入粘接牢固。气隙4内充入大气压力的氙气等工作气体，并将高压电极2的引出线9经高压端子10引出。0017 当本板式紫外水灯浸没入待处理的水体中时，水灯侧面的金属地电极6接触水体使得水体共同成为等电位的地电极，当外部高压高频电源连接到金属地电极6与高压金属电极2之间时，水体（金属地电极6）、放电介质板1（合成石英板）、高压金属电极2和气隙中的工作气体共同组成一经典的介质阻挡无声放电DBD结构，在放电介质板的储能放电增强电场的作用下，受到其高频高压电激发的的工作气体产生准分子紫外发光，穿透合成石英板直接射入待处理水体，高能量真空紫外光直接激发水分子产生负羟基、活性氧分子等作用于水体中的有机污染物将其高效消解以至矿化。说 明 书CN 103332762 A1/2页6图1说 明 书 附 图CN 103332762 A2/2页7图2图3说 明 书 附 图CN 103332762 A。