Плазмохимическая обработка водных растворов с использованием импульсного электрического разряда. Cоздание промышленного оборудования (Обзор)

Abstract

На основе современных представлений о закономерностях инициирования и развития разряда в жидких диэлектриках выполнено научно-техническое обоснование построения системы плазменной обработки водных растворов с перспективой масштабирования на большую производительность. Особое внимание уделяется генерированию высокореакционной плазмы с низким энергопотреблением. Это достигается за счет таких технических решений: резонансное разделение импульса на два канала, при этом от одного источника электропитания возбуждаются два независимых электрических разряда с энергиями около 1 Дж; создание в межэлектродных зазорах условий для горения самостоятельного объемного разряда на границах фазового перехода, при этом весь объем обрабатываемого раствора эффективно насыщается радикалами OH. Кроме того, за счет оптимального соотношения длительности импульса к частоте прохождения импульсов обеспечивается самофиксация (поддержание средней концентрации на заданном уровне) радикалов OH во всем объеме раствора. Создан образец установки, нацеленный на широкомасштабное использование. Данный комплекс, выполненный в модульном исполнении, легко встраивается в системы обработки водных растворов для очистки от тяжелых металлов, радионуклидов, солей жесткости, дезинфекции и т.д.

На основі сучасних уявлень про закономірності ініціації та розвитку розряду в рідких діелектриках виконано науково-технічне обгрунтування побудови системи плазмової обробки водних розчинів з перспективою масштабування на велику продуктивність. Особливу увагу приділено генеруванню високореакційної плазми з низьким енерго-споживанням. Це досягається за рахунок таких технічних рішень: 1) резонансне розділення імпульсу на два канали, при цьому від одного джерела електроживлення збуджуються два незалежних электричних розряда з енергіями близько 1 Дж; 2) створення у міжелектродних проміжках умов для горіння самостійного об’ємного розряду на межах фазового переходу, при цьому увесь об’єм оброблюваного розчину ефективно насичується радикалами ОН. Крім того, за рахунок оптимального співвідношення тривалості імпульсу до частоти проходження імпульсів забезпечується самофіксація (підтримка середньої концентрації на заданому рівні) радикалів ОН в усьому об’ємі розчину. Створено пілотний зразок установки, націлений на широкомасштабне використання. Даний комплекс, виконаний у модульному варіанті, легко вбудовується у системи обробки водних розчинів для очищення від важких металів, радіонуклідів, солей жорсткості, дезинфекції і таке інше.

On the basis of modern representations about laws of underwater discharge phenomena caused by Impulse voltages the scientific and technical substantiation of construction of system of plasma processing of water solutions with scaling prospect on the big productivity is executed. The special attention is given to generating of highly reactionary plasma with low power consumption. It is reached at the expense of a number of technical decisions. The first - resonant split of an impulse into two channels. Thus from one source of power supply is generating two independent electric discharges with energies ~ 1 J are raised. The second - creation in interelectrode gaps of conditions for burn of the independent electrical discharges on borders of phase transition. Thus all volume of a processed solution is effectively sated with radicals OH. Besides, self-fixing (maintenance of average concentration of the OH in all volume of a solution) is provided at the expense of an optimum ratio of duration of an impulse to frequency. The sample of pilot installation aimed at large-scale use is created. The given hardware executed in modular version, is easily built in systems of processing of water solutions for purification of heavy metals, radionuclides, salts of rigidity, disinfection etc.