具有多维梯度电场的静电净化装置技术领域
本发明属于净化设备技术领域，具体涉及一种具有多维梯度电场的静电净化装
置。
背景技术
石油中含有硫、氮、氧化合物以及微量金属等有害杂质，杂质存在会加速使用过程
中设备的腐蚀、影响设备的正常运作。目前，石油净化技术主要有化学方法、热处理方法和
物理方法。化学方法能除去部分金属杂质，但是容易引入新的杂质而造成二次污染。热处理
方法虽可降低油液的粘度，提高流速，去除油液中的气体，但是耗能高，导致净化成本比较
高。现有物理方法包括机械过滤法和静电净化法两大类，其中，采用机械过滤法可有效去除
油液中的有害杂质，且不引入其它杂质，但是机械过滤法仅能过滤掉粒径大于5μm的颗粒杂
质，导致油液的净化度不高。而静电净化法甚至能够去除油液中0.01μm以下的颗粒杂质，提
高了油液的净化能力，并且净化效率高，能耗较低。
传统的静电净化法是利用在外加电场作用下产生的静电场，将油液中的杂质吸附
在电介质材料表面，实现油与杂质的分离。但是，传统的静电净化设备采用平板式结构，在
两块相对的极板上施加电压，产生均匀的电场，将带电的杂质吸附到极板上(带正电的杂质
吸附到负极板上，带负电的杂质吸附到正极板上)。但是，油液中含有大量的中性杂质，其不
带电，因而不能被极板吸附，导致不能滤除油液中的杂质。因此，净化效果不佳成为静电净
化法的瓶颈。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种具有多维梯度电场的静电净化装置，其能
够形成非均匀电场，对油液中的杂质具有极强的吸附能力。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种具有多维梯度电场的静电净化装置，其要点在于：包括箱体以及设置在该箱
体内的至少两个电极组件，该电极组件沿所述箱体的长轴方向并排设置，使所述箱体内形
成至少三个并排且依次连通的腔室，在所述箱体上设有进口和出口，所述进口与位于箱体
一端的腔室连通，所述出口与位于箱体另一端的腔室连通；所述电极组件包括电极板和阵
列分布在该电极板两侧的电极片，所述电极板与箱体的短轴方向平行，所述电极片与箱体
的长轴方向平行，位于电极板两侧的所述电极片的长度呈规律性变化；相邻两个所述电极
组件的电极片的延长线交错排列，相邻两个所述电极片之间留有间隙，相邻两个电极组件
的极性相反。
采用以上结构，相邻两个电极组件的极性相反，由于两个电极组件之间的距离变
化，导致两个电极组件之间形成非均匀的电场(梯度电场)，油液中带负电的杂质被吸附到
带正极板上，带正电的杂质被吸附到负极板上，而油液中的中性杂质在电场作用下被极化，
使其被吸附在电场较强的极板上，大大提高了了静电净化能力；并且油液进入箱体后流经
不同的腔室，使流向不断被改变，流向呈波浪形，使油液逐级被净化，越来越干净，以致电导
率越来越小，因此，油液刚进去的时候，电导率大，只能施加较小的电场，否则容易被击穿，
而本装置前端的腔室施加的电压较小，使电场强度小，后端的腔室施加的电压较大，使电场
强度大，由于油液被逐级净化，其杂质少、电导率小，较强大的电场正好使得粒径大、电量小
微粒能被吸附，这种设计大大提高了静电净化效果。
作为优选：位于同一电极板上的相邻的电极片之间形成容置空间，相邻电极板上
的其中一个电极片伸入该容置空间，同一电极板上的每个电极片的伸入长度相等。采用以
上结构，提高相邻两个电极组件之间电场的非均匀性，使其对油液中的中性杂质的吸附能
力更强。
作为优选：位于同一电极板上的相邻的电极片之间形成容置空间，相邻电极板上
的其中一个电极片伸入该容置空间，同一电极板上的每个电极片的伸入长度从上到下逐渐
减小或增大。采用以上结构，进一步提高相邻两个电极组件之间电场的非均匀性，使其对油
液中的中性杂质的吸附能力更强，提高净油效果。
作为优选：所述电极片远离所述电极板的一端呈锥形。采用以上结构，能够有效增
大尖端处的电场强度，从而提高电场的梯度。
作为优选：所述电极板至少一端穿出所述箱体。采用以上结构，便于电极板与电源
连接。
作为优选：相邻两个所述腔室之间通过管道连通。采用以上结构，实现腔室之间的
连通，结构可靠，成本低廉。
作为优选：所述电极组件至少表面采用导电材料。采用以上结构，电极组件的内层
结构可以不导电，不但能够节约制造成本，而且能够提高本身的刚性强度和耐用性。
作为优选：所述电极板与箱体的短轴方向平行，所述电极片与箱体的长轴方向平
行。采用以上结构，结构紧凑，提高净化效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明提供的具有多维梯度电场的静电净化装置，结构新颖，易于实现，能够
在相邻电极组件之间形成非均匀电场，使油液中带负电的杂质被吸附到带正极板上，带正
电的杂质被吸附到负极板上，而油液中的中性杂质在电场作用下被极化，使其被吸附在电
场较强的极板上，大大提高了对油液中微小的颗粒杂质的净化能力，净化效果好，并且净化
效率高，节能环保，具有极高的实用性。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为本发明实施例3的结构示意图；
图5为本发明实施例4的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
请参见图1，一种具有多维梯度电场的静电净化装置，包括箱体1，在该箱体1内设
置有四个电极组件2，四个所述电极组件2沿所述箱体1的长轴方向并排设置，电极组件2的
两端均传出箱体1，四个电极组件2在箱体1内相当于四个隔断，使所述箱体1内形成五个并
排的腔室11，相邻两个所述腔室11之间通过管道14连通，并且五个腔室11内的电场强度从
左往右逐渐增大。沿图1的方向，在箱体1的左下部设有与最左边的腔室11连通的进口12，在
箱体1的右上部设有与最右边的腔室11连通的出口13，当油液从进口12流入后，从左向右依
次流经五个腔室11，呈波浪形上下流动。在箱体1的进口12和出口13处均设有止回阀(图中
未示出)。石油、煤油、汽油、食用油、自来水、污水等物质从进口11进入壳体1内，净化后从出
口12流出。
请参见图1，从左往右第一个和第三个电极组件2串接在电源100的负极上，第二个
和第四个电极组件2串接在电源100的正极上。使油液中带负电的杂质被吸附到第二个和第
四个电极组件2上，带正电的杂质被吸附到第一个和第三个电极组件2上，而油液中的中性
杂质在电场作用下被极化，使其被吸附在电场较强的电极组件2上，大大提高了对油液中微
小的颗粒杂质的净化能力
请参见图1和图2，相邻两个电极组件2的极性相反，所述电极组件2包括电极板21
以及均匀分布在该电极板21两侧的电极片22，所述电极板21与箱体1的短轴方向平行，所述
电极片22与箱体1的长轴方向平行，该电极片22为板状结构，位于电极板21两侧的所述电极
片22的长度呈规律性变化，即位于电极板21一侧的所述电极片22的长度从上到下逐渐增
大，位于电极板21另一侧的所述电极片22的长度从上到下逐渐减小。具体地说，所有的电极
片22可以是等长的，一整块式的，其均穿设在电极板21上，贯穿的位置依次变化，使电极板
21一侧的电极片22的长度从上到下逐渐增大，另一侧的电极片22的长度从上到下逐渐减
小。相邻两个所述电极组件2的电极片22交错设置并留有间隙，使电极组件2的每个电极片
22均伸入相邻电极组件2的相邻两个电极片22之间，每个电极片22的伸入长度相等，即位于
同一电极板21上的相邻的电极片22之间形成容置空间23，相邻电极板21上的其中一个电极
片22伸入该容置空间23，同一电极板21上的每个电极片22的伸入长度相等。所有的电极片
22也可以是长短不一的，其仅仅是分别设置在电极板21的两侧，电极板21一侧的电极片22
的长度从下到上依次增加，另一侧的电极片22的长度从下到上依次减小。
以上电极片22也可以是条柱状结构，其不但沿电极板21的垂直方向规律性的变
化，即从下到上依次增加或者依次减小，也同样在电极板21上沿其水平方向依次增加或者
依次减小(图中未示出)，即电极板21水平方向和垂直方向上的电极片22的变化规律均与图
1相同，使净化装置产生多维度的梯度电场，大大提高了装置的净化能力。
请参见图2，电极片22越薄越好，其厚度优选为3mm以下，电极片22远离所述电极板
21的一端呈锥形，能够有效增大尖端处的电场强度，从而提高电场的梯度，进一步提高装置
的净化能力。
所述电极组件2均采用铜、铝等导电材料，或者主体部分采用廉价且支撑强度高的
不导电材料，再在表面包裹或电镀或蒸馏有一层导电材料，采用包裹形式的话，可优选为铝
箔或者铜片等。
实施例2：
请参见图3，本实施方式与实施例1相比结构基本相同，其区别在于电极组件2的每
一个电极片22没有伸入相邻电极组件2的两个电极片22之间，而是留有一定的距离，相邻电
极组件2的电极片22的延长线呈交错排列。
实施例3：
请参见图4，本实施方式与实施例1相比结构基本相同，其区别在于位于电极板21
一侧的所述电极片22的长度从上到下逐渐减小再逐渐增大，位于电极板21另一侧的所述电
极片22的长度从上到下逐渐增大再逐渐减小，电极板21的长度或是波浪形地周期性规律变
化，即长度一直逐渐减小再逐渐增大，或是逐渐增大再逐渐减小，不断地重复。同样的，所述
电极组件2的每电极片22均伸入相邻电极组件2的相邻两个电极片22之间，但是，每个电极
片22的伸入长度从上到下逐渐增大或减小，即位于同一电极板21上的相邻的电极片22之间
形成容置空间23，相邻电极板21上的其中一个电极片22伸入该容置空间23，同一电极板21
上的每个电极片22的伸入长度从上到下逐渐减小或增大。
实施例4：
请参见图5，本实施方式与实施例1相比结构基本相同，其区别在于在相邻两个电
极板21之间设置有绝缘层3，绝缘层3可以采用塑料、有机玻璃、氧化物等等，用于防止腐蚀。
本发明的工作过程如下：
本装置可净化石油、煤油、汽油、食用油、自来水、污水等液体或者气体中的杂质，
下面以石油为例，石油中含有硫、氮、氧化合物以及微量金属等有害的带正电、负电或者中
性的杂质，待净化的石油从进口12进入箱体1的内，粒径小或者电量大的杂质被吸附在前几
个腔室11的电极组件2上，粒径大或者电量小的杂质被吸附在后几个腔室11的电极组件2
上，最终净化完成后的石油从出口13排出。
具体地说，带正电的杂质会被吸附在作为负极的电极组件2上，带负电的杂质会被
吸附在作为正极的电极组件2上，中性杂质的两端在电场作用下会受到电场力的作用，由于
是非均匀电场(梯度电场)，因此，中性杂质所带电的两端受到的力的大小不同，杂质就向着
电场强的方向运动，从而被吸附到电场强度更强的一方的电极组件2上，最终起到除杂的作
用。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人
员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表
示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。