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1、(10)申请公布号 CN 104276703 A (43)申请公布日 2015.01.14 CN 104276703 A (21)申请号 201310282993.1 (22)申请日 2013.07.08 C02F 9/08(2006.01) (71)申请人 孙红梅 地址 200433 上海市杨浦区国权北路 1450 弄 15 号 1402 室 (72)发明人 孙红梅 区琼荣 (54) 发明名称 设有纤维过滤帘的等离子体净水器 (57) 摘要 本发明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。
2、， 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。本发明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。 (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 。
3、104276703 A CN 104276703 A 1/1 页 2 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 / 纤维过滤帘杆 （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 / 电控单元 （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 / 纤维过滤帘杆 （3） 上， 另一端系于纤。
4、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 / 纤维过滤帘杆 （3） 的一端封闭， 另一 端接进水管 （4） ， 喷水管 / 纤维过滤帘杆 （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 / 电控单元 （10） ， 多孔。
5、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。。
6、 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 （。
7、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。 权 利 要 求 书 CN 104276703 A 2 1/3 页 3 设有纤维过滤帘的等离子体净水器 技术领域 0001 本发明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 0002 微纤维织物等具有高孔隙率和高表面积的材料， 对污。
8、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。
9、使用经济性。 0003 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。 0004 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。
10、、 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。 0005 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。
11、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。 0006 微纤维对污染物有强吸附能力， 而等离子体则具有强分。
12、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 说 明 书 CN 104276703 A 3 2/3 页 4 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 0007 本发明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。
13、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。 0008 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 / 纤维过滤帘杆 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 / 电控单元 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 / 纤维过滤帘杆 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。
14、设置， 喷水管 / 纤维过滤帘杆 3 的一端封闭， 另一端接进水管 4， 喷水管 / 纤维过滤帘杆 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/电控单元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， 流经等离子体区， 从另一侧的多孔机 壳侧板排出。 0009 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。
15、。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。 0010 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。 001。
16、1 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。 0012 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。 0013 所述的高压电极组 1 与地电极 2 之间的放电隙间隔在 1-12mm 之间。依据单介质 层还双介质层， 以及纤维过。
17、滤帘厚度， 在 1-12mm 范围内调整两电极间距， 使装置工作在优 化的放电状态。 0014 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。 说 明 书 CN 104276703 A 4 3/3 页 5 0015 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。 0016 所述的水泵 8 设置在水箱 7 的底部。。
18、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。 0017 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 0018 图 1、 设有纤维过滤帘的等离子体净化器示意图。 0019 图 2、 设有纤维过滤帘的放电单元结构示意图。 0020 图中 1- 高压电极组， 2- 地电极， 3- 喷水管 / 纤维过滤帘杆， 4- 进水管，。
19、 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 / 电控单元， 11- 机壳面 板， 12- 机壳侧板， 13- 换气风扇。 具体实施方式 0021 本发明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 / 纤维过滤帘杆 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。
20、 两侧的放电隙， 包在喷水管 / 纤维帘杆 3 和纤维帘杆 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 / 纤维帘杆 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 / 电控单元 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。 说 明 书 CN 104276703 A 5 1/2 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 104276703 A 6 2/2 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 104276703 A 7 。