CaviPlasma: parametrická studie parametrů výboje vysoce výkonné technologie úpravy vody plazmou v režimu žhavého výboje

CaviPlasma: parametric study of discharge parameters of high-throughput water plasma treatment technology in glow-like discharge regime

journal article in Web of Science

en

AC discharge in a dense hydrodynamic cavitation cloud in water, called CaviPlasma, has been studied at different discharge parameters. CaviPlasma stands for cavitation and plasma, which are two coupled basic phenomena of the novel technology enabling very high throughput of plasma water processing compared to other current technologies. In this article, the diagnostics and the properties of CaviPlasma discharge are discussed based on optical and electric characterization of the discharge phenomena together with the physico-chemical characterization of the plasma-treated water. The so-called unbridged mode of CaviPlasma operation is described, where the discharge propagates from a metal electrode towards a liquid electrode at the collapsing end of the cavitation cloud. The production of H, O and OH species in the discharge was proven by optical emission spectroscopy. The formation of hydrogen peroxide (H2O2) in water was determined by chemical methods. The energy yield for H2O2 generation is as high as 9.6 g?kWh-1 and the generation rate is up to 2.4 gh-1. The degradation of phenol admixture in water was also studied. The article covers a parametric study enabling the development of tailored applications.

Výboj střídavého proudu v hustém hydrodynamickém kavitačním oblaku ve vodě, nazývaném CaviPlasma, byl studován při různých parametrech výboje. CaviPlasma je zkratka pro kavitaci a plazmu, což jsou dva spojené základní jevy nové technologie umožňující velmi vysokou propustnost plazmového zpracování vody ve srovnání s jinými současnými technologiemi. V tomto článku je diskutována diagnostika a vlastnosti výboje CaviPlasma na základě optické a elektrické charakterizace výbojových jevů spolu s fyzikálně-chemickou charakterizací plazmově upravené vody. Je popsán tzv. nepřipojený režim činnosti CaviPlasmy, kdy se výboj šíří od kovové elektrody směrem ke kapalné elektrodě na kolabujícím konci kavitačního oblaku. Produkce druhů H, O a OH ve výboji byla prokázána optickou emisní spektroskopií. Tvorba peroxidu vodíku (H2O2) ve vodě byla stanovena chemickými metodami. Energetický výtěžek při tvorbě H2O2 je až 9,6 g?kWh-1 a rychlost tvorby je až 2,4 gh-1. Byla rovněž studována degradace příměsi fenolu ve vodě. Článek zahrnuje parametrickou studii umožňující vývoj aplikací na míru.

AC discharge in a dense hydrodynamic cavitation cloud in water, called CaviPlasma, has been studied at different discharge parameters. CaviPlasma stands for cavitation and plasma, which are two coupled basic phenomena of the novel technology enabling very high throughput of plasma water processing compared to other current technologies. In this article, the diagnostics and the properties of CaviPlasma discharge are discussed based on optical and electric characterization of the discharge phenomena together with the physico-chemical characterization of the plasma-treated water. The so-called unbridged mode of CaviPlasma operation is described, where the discharge propagates from a metal electrode towards a liquid electrode at the collapsing end of the cavitation cloud. The production of H, O and OH species in the discharge was proven by optical emission spectroscopy. The formation of hydrogen peroxide (H2O2) in water was determined by chemical methods. The energy yield for H2O2 generation is as high as 9.6 g?kWh-1 and the generation rate is up to 2.4 gh-1. The degradation of phenol admixture in water was also studied. The article covers a parametric study enabling the development of tailored applications.

CaviPlasma; plazmou aktivovaná voda; hydrodynamická kavitace; elektrický výboj; peroxid vodíku; diagnostika; voda

CaviPlasma; plasma-activated water; hydrodynamic cavitation; electric discharge; hydrogen peroxide; diagnostics; water

07.11.2024

IOP

1361-6595

33

11

1–21

21