本发明属于等离子体领域，尤其涉及一种催化协同水中放电装置。
背景技术
等离子体活化水因其安全、绿色、环保、无污染残留等优点，越来越引起人们的关注，活化水中包含大量活性物质，如oh·、no5-、no2-、onoo-、h2o2等，可以有效处理并解决环境工程领域(农业工业废水中难挥发性有机污染物的脱除、水资源净化)、生物医学领域(医疗器械杀菌消毒)、农业工程领域(育种幼苗、果蔬保鲜、果蔬表面农药残留的去除)等社会发展过程中的主要环境、医疗和农业问题，其使用和推广前景广阔，为众多领域攻克难点开辟了一条新的思路。但是大部分等离子体活化水制备装置结构简单，工作模式单一，且处理效率不高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种能量利用率高，是一种高效，多种工作模式的催化协同水中放电装置。
本发明主要包括电极ⅰ、固定螺母ⅰ、气孔ⅰ、上盖、介质管、固定板、螺纹孔、异型介质体、气室ⅰ、固定柱、均流板、气流扇、气室ⅱ、电极ⅱ、固定螺母ⅱ。
其中，气室ⅱ为上开口的中空圆筒体，气室ⅱ的下表面中心处设有气孔ⅱ。在气室ⅱ的上部设有环形凸台，在环形凸台上设有圆周阵列排列的48个通孔。在环形凸台的侧壁上设有螺纹。气室ⅰ为下开口的中空圆筒体，在气室ⅰ的下部内壁处设有螺纹，气室ⅰ和气室ⅱ螺纹连接。在气室ⅰ的上部开有通孔。在气室ⅰ的上部设有圆环形凹槽。环形固定板放置在气室ⅰ的圆环形凹槽内，环形固定板的内径比圆环形凹槽的内径大。异型介质体的外侧与固定板的内环相接，异型介质体置于气室ⅰ的圆环形凹槽上。在固定板的上部设有圆环形凹槽，在固定板上部的圆环形凹槽内插接介质管，介质管为上下开口的中空圆筒体。在介质管上端的内壁设有螺纹。上盖为下开口的中空圆筒体，在上盖的下部外壁处设有螺纹，上盖与介质管螺纹连接。在上盖上表面的中部设有螺纹孔，电极ⅰ的上部和下部均设有螺纹，电极ⅰ的上端穿过上盖中部的通孔，并与上盖螺纹连接，并通过固定螺母ⅰ固定。在上盖上表面设有圆周阵列排列的气孔ⅰ用于排气。异型介质体的下表面设有若干电极孔。在异型介质体的中部设有螺纹孔，电极ⅰ的下部插入异型介质中部的螺纹孔，并螺纹连接。固定柱为圆柱体，在固定柱的外壁设有螺纹，固定柱的上端插入异型介质体中部的螺纹孔，并螺纹连接。固定柱的下端螺纹连接均流板和气流扇，均流板与气流扇为同轴放置，均流板置于气流扇上，均流板和气流扇置于气室ⅰ内。气流扇的底部置于气室ⅱ的底面上。均流板为伞状结构，伞状顶端位置开设有螺纹通孔，均流板上设有呈伞形排布的通孔用于均流，均流板上外侧开设的圆周阵列的通孔。电极ⅱ的外壁设有螺纹，电极ⅱ的下端分别对应的依次穿过均流板上的通孔和环形凸台上的通孔，并通过固定螺母ⅱ固定在气室ⅱ的下部，电极ⅱ的下端与高压连接。电极ⅱ的上端固定在异型介质体下表面的电极孔内，在电极电极ⅱ的上端设有绝缘层。气室ⅰ、气室ⅱ和异型介质体形成的空腔内盛装需要处理的液体。气室ⅰ上部的圆环形凹槽开设有与固定板和异型介质体相对应的螺纹孔，通过固定板、异型介质体与气室ⅰ上的螺纹孔将异型介质体固定。固定板为圆环板状结构，其上开设有与异型介质体外圆环和气室ⅰ相对应的螺纹孔，用于固定介质管。
进一步的，异型介质体包括同圆心棱锥拼接而成的棱锥板和外圆环，棱锥板的底面为扇形，每一块棱锥的底面为1/8圆的扇形，棱锥扇形底面上沿两条半径方向开有随圆心距增加深度逐渐增加的电极孔，棱锥板由两种不同的微球状催化剂混合金属颗粒制成的棱锥交替排列，催化剂尺寸在微米量级(通常在几微米到数十微米)，一类棱锥由用于脱氢的铁系催化剂制成，其助催化剂为熔点及沸点极高、难还原的金属氧化物(al2o5)，载体为碳纳米管；另一类棱锥由用于加氢的骨架镍催化剂制成，其助催化剂为碱(k2o)或硅铝酸钾复盐，载体为酸性氧化物，与棱锥板衔接的外圆环上开设有圆形槽道，用于嵌入介质管5，同时开设有圆周阵列的螺纹孔，用于与固定板与气室ⅰ之间的固定。
进一步的，两个气流扇12同轴上下叠加放置，旋转方向相反，形成各个方向上升的气流，气流扇中心位置开设有螺纹通孔，用于与固定柱之间的固定。
进一步的，介质管由石英制成。
进一步的，固定板、固定柱由聚四氟乙烯制成。
进一步的，电极ⅰ、电极ⅱ由金属棒制成。
进一步的，异型介质体是由多孔催化物制成，多孔棱锥状催化剂为fe5o5、ni。
进一步的，气室ⅰ、气室ⅱ、气孔ⅱ由聚四氟乙烯制成。
进一步的，电极ⅰ、电极ⅱ由金属铜、银、铝制成。
本发明包括两种工作模式:
模式(1)：通过气孔ⅱ通入工作气体，同时在介质管内加入适量去离子水，高压接入异型介质体上同一类别的催化剂制成的棱锥下表面上的电极ⅱ，电极ⅰ连接到大地，气体的通入在压力作用下，气流扇开始旋转，上下两风扇向不同方向旋转，在气室内形成沿各个方向发散的上升气流，通过均流板进入异型介质体内部，由于异型介质体内部的多孔结构，通过介质管可看见大量微气泡在液体内部不断形成、破裂，同时可观察到放电区域为三角形，形成涡流并以螺旋状上升，此时产生的活性物质为单一的脱氢或加氢类物质，通过不断通入的气体，将放电产生的等离子体活性物质释放到液体中。模式(2):通过气孔ⅱ通入工作气体，同时在介质管内加入适量去离子水，高压接入异型介质体上不同类别的催化剂制成的棱锥下表面上的电极ⅱ，电极ⅰ连接到大地，气体的通入在压力作用下，气流扇开始旋转，上下两风扇向不同方向旋转，在气室内形成沿各个方向发散的上升气流，通过均流板进入异型介质体内部，由于异型介质体内部的多孔结构，通过介质管可看见大量微气泡在液体内部不断形成、破裂，同时可观察到放电区域为圆形，此时活性物质为相互促进产生的脱氢和加氢类物质同时产生，产生活性物质的气泡对流可进行二次反应，生成新的活性物质，通过不断通入的气体，将放电产生的等离子体活性物质释放到液体中。两种工作模式下均可通过连接的高压电极数控制放电强度，随实际情况确定合适的放电强度。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、在水中形成的气泡越小，气液接触面积则越大，在由催化剂制成的多孔异型介质体表面，形成大量微气泡，气液接触面积显著增加，气-液活性物质传质效率急剧提高，水溶液处理效率显著增强；
2、异型介质体棱锥面的结构设计催化模式可分两类，一类为同种所有锥面均为催化剂，正常进行放电催化，提高活性物质产生效率和放电水处理效果；一类为相邻锥面为异种催化剂，可进行不同催化反应类型的放电，产生活性物质的气泡对流可进行二次反应，生成新的活性物质，提高放电水处理效果；
3、放电强度可控，突破传统的单一放电结构，电极结构为独立单电极结构，通过控制接高压电极数、电极位置、电极介入深度，可改不同锥形介质体内放电强度，调节放电水处理效率。
附图说明
图1为本发明的立体示意简图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明的剖视图。
1-电极ⅰ、2-固定螺母ⅰ、3-气孔ⅰ、4-上盖、5-介质管、6-固定板、7-螺纹孔、8-异型介质体、9-气室ⅰ、10-固定柱、11-均流板、12-气流扇、13-气室ⅱ、14-电极ⅱ、15-固定螺母ⅱ。
具体实施方式
实施例1
在图1、图2和图3所示的本发明的示意简图中，气室ⅱ13为上开口的中空圆筒体，气室ⅱ13的下表面中心处设有气孔ⅱ16。在气室ⅱ的上部设有环形凸台，在环形凸台上设有圆周阵列排列的48个通孔。在环形凸台的侧壁上设有螺纹。气室ⅰ9为下开口的中空圆筒体，在气室ⅰ9的下部内壁处设有螺纹，气室ⅰ9和气室ⅱ13螺纹连接。在气室ⅰ的上部开有通孔。在气室ⅰ的上部设有圆环形凹槽。环形固定板放置在气室ⅰ的圆环形凹槽内，环形固定板的内径比圆环形凹槽的内径大。异型介质体8的外侧与固定板的内环相接，异型介质体置于气室ⅰ的圆环形凹槽上。在固定板的上部设有圆环形凹槽，在固定板上部的圆环形凹槽内插接介质管5，介质管为上下开口的中空圆筒体。在介质管5上端的内壁设有螺纹。上盖4为下开口的中空圆筒体，在上盖的下部外壁处设有螺纹，上盖与介质管螺纹连接。在上盖上表面的中部设有螺纹孔，电极ⅰ1的上部和下部均设有螺纹，电极ⅰ的上端穿过上盖中部的通孔，并与上盖螺纹连接，并通过固定螺母ⅰ2固定。在上盖上表面设有圆周阵列排列的气孔ⅰ3用于排气。异型介质体的下表面设有若干电极孔。在异型介质体的中部设有螺纹孔，电极ⅰ的下部插入异型介质中部的螺纹孔，并螺纹连接。固定柱10为圆柱体，在固定柱的外壁设有螺纹，固定柱的上端插入异型介质体中部的螺纹孔，并螺纹连接。固定柱的下端螺纹连接均流板11和气流扇12，均流板11与气流扇12为同轴放置，均流板11置于气流扇12上，均流板11和气流扇12置于气室ⅰ内。气流扇的底部置于气室ⅱ的底面上。均流板11为伞状结构，伞状顶端位置开设有螺纹通孔，均流板上设有呈伞形排布的通孔用于均流，均流板11上外侧开设的圆周阵列的通孔。电极ⅱ14的外壁设有螺纹，电极ⅱ的下端分别对应的依次穿过均流板上的通孔和环形凸台上的通孔，并通过固定螺母ⅱ15固定在气室ⅱ的下部，电极ⅱ的下端与高压连接。电极ⅱ的上端固定在异型介质体下表面的电极孔内，在电极电极ⅱ的上端设有绝缘层。气室ⅰ9、气室ⅱ13和异型介质体形成的空腔内盛装需要处理的液体。气室ⅰ9上部的圆环形凹槽开设有与固定板6和异型介质体8相对应的螺纹孔，通过固定板6、异型介质体8与气室ⅰ9上的螺纹孔将异型介质体8固定。固定板6为圆环板状结构，其上开设有与异型介质体外圆环8和气室ⅰ9相对应的螺纹孔7，用于固定介质管5。
异型介质体包括同圆心棱锥拼接而成的棱锥板和外圆环，棱锥板的底面为扇形，每一块棱锥的底面为1/8圆的扇形，棱锥扇形底面上沿两条半径方向开有随圆心距增加深度逐渐增加的电极孔，棱锥板由两种不同的微球状催化剂混合金属颗粒制成的棱锥交替排列，催化剂尺寸在微米量级(通常在几微米到数十微米)，一类棱锥由用于脱氢的铁系催化剂制成，其助催化剂为熔点及沸点极高、难还原的金属氧化物(al2o5)，载体为碳纳米管；另一类棱锥由用于加氢的骨架镍催化剂制成，其助催化剂为碱(k2o)或硅铝酸钾复盐，载体为酸性氧化物，与棱锥板衔接的外圆环上开设有圆形槽道，用于嵌入介质管5，同时开设有圆周阵列的螺纹孔，用于与固定板6与气室ⅰ9之间的固定。
两个气流扇12同轴上下叠加放置，旋转方向相反，形成各个方向上升的气流，气流扇12中心位置开设有螺纹通孔，用于与固定柱10之间的固定。
介质管5由石英制成。固定板6、固定柱10由聚四氟乙烯制成。电极ⅰ1、电极ⅱ14由金属棒制成。异型介质体8是由多孔催化物制成，多孔棱锥状催化剂为fe5o5、ni。气室ⅰ9、气室ⅱ13、气孔ⅱ16由聚四氟乙烯制成。电极ⅰ1、电极ⅱ14由金属铜、银、铝制成。