[发明专利]放电反应器输入参量调控活性成分实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种放电反应器输入参量调控活性成分实验装置及方法，通过改变供电电压、通入雾化喷头的水气混合比、通入雾化喷头的气体成分等放电区参量来研究放电活性成分生成特性。所述装置包括缓冲气室、示波器、高压交流/脉冲电源、变压器以及高压电极放电反应器。本发明利用气液两相放电的旋转滑动弧放电产生等离子体与雾化的液滴直接接触，增加了接触面积，更有利于固定氮气，并且反应得到的液体可以直接应用于植物施肥。

技术领域

本发明涉及一种放电反应器输入参量调控活性成分实验装置及方法，通过改变供电电压、通入雾化喷头的水气混合比、通入雾化喷头的气体成分等放电区参量来研究放电活性成分生成特性，属于高压电极放电技术领域。

背景技术

目前现有的固氮的技术有哈伯法工业合成氨技术、合成硝酸法和化学模拟生物固氮法。工业合成氨和合成硝酸法能耗高，污染大，化学模拟生物固氮尚处于实验研究阶段，未投入到实际应用，且产量较低。自然雷电可以将空气电离，产生氮氧化物溶于水中生成硝酸盐和亚硝酸盐。全球通过雷电放电每年可以产生氮氧化物1.6×107吨，而大气压等离子体放电现象与自然雷电相似，放电将分子电离激化，发生一系列的化学过程，产生富含HNO_x、NO_x、OH、H₂O₂、O₃、O等物质。

气液两相滑动弧放电等离子体技术是一种新型的低温等离子体技术，集氧化作用、酸作用、紫外照射作用等物理化学作用于一体。在水中或与水接触的气液两相放电等离子体，由于电子碰撞和紫外线辐射而产生大量活性物质(也称为活性物种)，例如HNO_x、NO_x、OH、H₂O₂、O₃、O等，这些活性成分可广泛应用于农业生产、环境保护、材料加工、生物医学等领域。气液两相滑动弧等离子体具有结构简单、使用方便、能效低等优点，其在固氮方面有着广阔的前景。

发明内容

本发明提供了一种放电反应器输入参量调控下液相活性成分生成特性实验研究装置及方法，通过改变供电电压、通入雾化喷头的水气混合比、通入雾化喷头的气体成分等放电区参量来研究放电活性成分生成特性，本发明的技术方案如下：

一种高压电极放电反应器，所述放电反应器包括进气口、进水口、雾化喷嘴、旋风叶片、金属垫片、高压电极、石英管、低压电极以及固定套；

所述放电反应器分为二个区域，分别为雾化区和放电区；

雾化喷嘴及其下方区域组成雾化区，所述进气口位于雾化喷嘴的顶部，进水口位于雾化喷嘴的侧壁；

金属垫片、高压电极、石英管和低压电极组成的放电区，其中金属垫片外接高压电源，内与高压电极接触，低压电极接地，实现两电极之间的放电，金属垫片外侧设有密封圈和抱箍；旋风叶片与低压电极同轴放置，位于低压电极正上方，轴向位于两个金属垫片中央；所述石英管的底部设有固定套。

优选地，上述低压电极为螺旋状结构。

优选地，上述高压电极包括金属套筒、梭形电极和叶片，梭形电极位于金属套筒内，四周通过倾斜设计的叶片与金属套筒内壁连接。

优选地，上述固定套为中空状的圆柱体，圆柱体侧壁下方设置若干用于固定低压电极的螺孔，圆柱体侧壁上方设置若干用于调节电极间距的螺孔，所述螺旋状的低压电极的底部固定在固定套上之后同轴放入石英管内部。

一种放电反应器输入参量调控活性成分实验装置，所述装置包括缓冲气室、示波器、高压交流/脉冲电源、变压器以及上述的高压电极放电反应器；

所述缓冲气室的进口通过若干气源供气，出口通过气泵连接放电反应器的进气口；水箱B中储存的待处理水通过液泵连接进水口；