催化协同放电活性成分生成特性实验研究装置及方法，本发明公开了一种在超声、催化、紫外、臭氧协同下，通过改变通入催化区气体种类、催化剂腔底部超声电功率等催化区输入参量下放电液相活性成分生成特性实验研究装置及方法，其装置包括缓冲气室A、缓冲气室B、分离箱、超声波电源、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，并且能够使得系统在最佳能效比附近稳定运行，施肥更加稳定、可调。
1.一种不同催化区气体种类对催化区液相活性成分生成特性的实验方法，其特征在于利用一种催化协同放电活性成分生成特性实验研究装置，所述装置包括缓冲气室A、缓冲气室B、分离箱、超声波电源、示波器、高压交流/脉冲电源、变压器以及一种高压电极放电反应器；
所述高压电极放电反应器包括第一进气口、第二进气口、第一进水口、第二进水口、出气口、出水口、雾化喷嘴、旋风叶片、金属垫片、高压电极、石英管、催化剂腔、金属底板、环形超声换能器、低压电极、负载TiO2的石英小球以及固定套；
所述放电反应器分为三个区域，分别为雾化区、放电区以及协同作用区；
雾化喷嘴及其下方区域组成雾化区，所述第一进气口位于雾化喷嘴的顶部，第一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；
催化剂腔、石英小球、以及底部的环型超声换能器组成紫外线、超声波、催化剂协同作用区；所述催化剂腔包裹在石英管的外部，内部填充满石英小球，环形超声换能器位于催化剂腔下方，同样包裹在石英管的外部，第二进水口和出气口位于催化剂腔的顶部，第二进气口和出水口位于催化剂腔的底部，所述金属底板位于催化剂腔的底部，所述石英管的底部设有固定套；
所述缓冲气室A的进口通过若干气源供气，出口连接放电反应器的第一进气口；所述缓冲气室B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第二进气口，出口还连接分离箱，分离箱内的水箱A储存经放电区收集到的溶液，分离箱内的水箱A通过液泵连接第二进水口；水箱C中待处理的水通过液泵连接第一进水口，出水口连接水箱B，水箱B中存储经催化区收集到的溶液；
所述金属垫片连接高压交流/脉冲电源的输出端，低压电极接地，在两电极间进行放电，所述高压交流/脉冲电源通过变压器连接市电，并且连接一个示波器；所述示波器分别连接高压探头和电流探头来采集电压和电流数据，所述超声波电源为环形压电换能器供电；
通过控制阀门组的通断来选择气体的种类，选择单一气体或者混合气体；
放电结束后，取一定量收集到的溶液为待检测水样，进行活性成分生成量的检测，结合放电时间计算一个放电周期内活性成分产量；
用高压探头、电流探头采集电压、电流信号并输送到示波器上，存储电压、电流数据；
采用瞬时功率法，将步骤（7‑7）中采集到的电压、电流数据导入Origin进行数据处理，绘制出功率谱图，再用半峰全宽法计算出一个供电周期的能量；一个放电周期活性成分生成量除以一个放电周期的能量就得到了能效比；
再以通入催化区的气体种类为横坐标，分别以活性成分生成量与能效比为纵坐标绘制柱状图。
2.一种不同超声电功率对催化区液相活性成分生成特性的实验方法，其特征在于利用一种催化协同放电活性成分生成特性实验研究装置，所述装置包括缓冲气室A、缓冲气室B、分离箱、超声波电源、示波器、高压交流/脉冲电源、变压器以及一种高压电极放电反应器；
所述高压电极放电反应器包括第一进气口、第二进气口、第一进水口、第二进水口、出气口、出水口、雾化喷嘴、旋风叶片、金属垫片、高压电极、石英管、催化剂腔、金属底板、环形超声换能器、低压电极、负载TiO2的石英小球以及固定套；
所述放电反应器分为三个区域，分别为雾化区、放电区以及协同作用区；
雾化喷嘴及其下方区域组成雾化区，所述第一进气口位于雾化喷嘴的顶部，第一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；
催化剂腔、石英小球、以及底部的环型超声换能器组成紫外线、超声波、催化剂协同作用区；所述催化剂腔包裹在石英管的外部，内部填充满石英小球，环形超声换能器位于催化剂腔下方，同样包裹在石英管的外部，第二进水口和出气口位于催化剂腔的顶部，第二进气口和出水口位于催化剂腔的底部，所述金属底板位于催化剂腔的底部，所述石英管的底部设有固定套；
所述缓冲气室A的进口通过若干气源供气，出口连接放电反应器的第一进气口；所述缓冲气室B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第二进气口，出口还连接分离箱，分离箱内的水箱A储存经放电区收集到的溶液，分离箱内的水箱A通过液泵连接第二进水口；水箱C中待处理的水通过液泵连接第一进水口，出水口连接水箱B，水箱B中存储经催化区收集到的溶液；
所述金属垫片连接高压交流/脉冲电源的输出端，低压电极接地，在两电极间进行放电，所述高压交流/脉冲电源通过变压器连接市电，并且连接一个示波器；所述示波器分别连接高压探头和电流探头来采集电压和电流数据，所述超声波电源为环形压电换能器供电；
根据拟定好的超声电功率实验点设置超声波电源改变超声电功率；
放电结束后，取一定量收集到的溶液为待检测水样，进行活性成分生成量的检测，结合放电时间计算一个放电周期内活性成分产量；
用高压探头、电流探头采集电压、电流信号并输送到示波器上，存储电压、电流数据；
采用瞬时功率法，将步骤（8‑6）中采集到的电压、电流数据导入Origin进行数据处理，绘制出功率谱图，再用半峰全宽法计算出一个供电周期的能量；一个放电周期活性成分生成量除以一个放电周期的能量就得到了能效比；
再以超声电功率为横坐标，分别以活性成分生成量与能效比为纵坐标绘制柱状图。
3.根据权利要求1或2任一权利要求所述的方法，其特征在于：其特征在于所述低压电极为螺旋状结构。
4.根据权利要求1或2任一权利要求所述的方法，其特征在于：所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。
5.根据权利要求1或2任一权利要求所述的方法，其特征在于：所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。
6.根据权利要求1或2任一权利要求所述的方法，其特征在于所述石英小球的TiO2负载工艺如下：选用粒径为0.50‑5.00mm的石英小球烧成具有多孔的石英小球,然后将小球浸入钛酸丁酯酒精溶液中，再慢慢向上提，并使用风扇对吹促进酒精挥发，使溶液在石英小球表面生成钛酸薄膜，然后再将多孔石英小球放350‑400℃的炉内高温焙烧脱水2小时，形成TiO2薄膜。
催化协同放电活性成分生成特性实验研究装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种在超声、催化、紫外、臭氧协同下，通过改变通入催化区气体种类、催化剂腔底部超声电功率等催化区输入参量下放电液相活性成分生成特性实验研究装置及方法，属于高压电极放电技术领域。
背景技术
[0002] 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7
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1.6×10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HNOx、NOx、·OH、H2O2、O3、·O等物质。
[0003] 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HNOx、NOx、·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
[0004] 本发明提供了一种在超声、催化、紫外、臭氧协同下，通过改变通入催化区气体种类、催化剂腔底部超声电功率等催化区输入参量下放电液相活性成分生成特性实验研究装置及方法。本发明的技术方案如下：
[0005] 一种高压电极放电反应器，所述放电反应器包括第一进气口、第二进气口、第一进水口、第二进水口、出气口、出水口、雾化喷嘴、旋风叶片、金属垫片、高压电极、石英管、催化剂腔、金属底板、环形超声换能器、低压电极、负载TiO2的石英小球以及固定套；
[0006] 所述放电反应器分为三个区域，分别为雾化区、放电区以及协同作用区；
[0007] 雾化喷嘴及其下方区域组成雾化区，所述第一进气口位于雾化喷嘴的顶部，第一进水口位于雾化喷嘴的侧壁；
[0008] 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；
[0009] 催化剂腔、石英小球、以及底部的环型超声换能器组成紫外线、超声波、催化剂协同作用区；所述催化剂腔包裹在石英管的外部，内部填充满石英小球，环形超声换能器位于催化剂腔下方，同样包裹在石英管的外部，第二进水口和出气口位于催化剂腔的顶部，第二进气口和出水口位于催化剂腔的底部，所述金属底板位于催化剂腔的底部，所述石英管的底部设有固定套。
[0010] 优选地，上述低压电极为螺旋状结构。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 优选地，上述石英小球的TiO2负载工艺如下：
[0014] 选用粒径为0.50‑5.00mm的石英小球烧成具有多孔的石英小球,然后将小球浸入钛酸丁酯酒精溶液中，再慢慢向上提，并使用风扇对吹促进酒精挥发，使溶液在石英小球表面生成钛酸薄膜，然后再将多孔石英小球放350‑400℃的炉内高温焙烧脱水2小时，形成TiO2薄膜。
[0015] 一种在超声、催化、紫外、臭氧协同下，通过改变通入催化区气体种类、催化剂腔底部超声电功率等催化区输入参量下放电液相活性成分生成特性实验研究装置，上述装置包括缓冲气室A、缓冲气室B、分离箱、超声波电源、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；
[0016] 所述缓冲气室A的进口通过若干气源供气，出口连接放电反应器的第一进气口；所述缓冲气室B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第二进气口，出口还连接分离箱，分离箱内的水箱A放置经放电区收集到的溶液，分离箱内中水箱A内储存经放电区收集的待检测溶液通过液泵连接第二进水口；水箱C中的待处理水通过液泵连接第一进水口，出水口连接水箱B，水箱B中储存经催化区收集到的溶液；
[0017] 所述金属垫片连接高压交流/脉冲电源的输出端，低压电极接地，在两电极间进行放电，所述高压交流/脉冲电源通过变压器连接市电，并且连接一个示波器；所述示波器分别连接高压探头和电流探头来采集电压和电流数据，所述超声波电源为环形压电换能器供电。
[0018] 一种在超声、催化、紫外、臭氧协同下，不同催化区气体种类对放电液相活性成分生成特性的实验方法，利用上述的装置，其步骤如下：
[0019] (7‑1)放电区水、气流量设置；
[0020] (7‑2)催化区水、气流量设置；
[0021] (7‑3)高压交流/脉冲电源电压设置；
[0022] (7‑4)超声电功率设置；
[0023] (7‑5)改变催化区气体种类
[0024] 通过控制阀门组的通断来选择气体的种类，选择单一气体或者混合气体；
[0025] (7‑6)活性成分检测
[0026] 放电结束后，取一定量收集到的溶液为待检测水样，进行活性成分生成量的检测，结合放电时间计算一个放电周期内活性成分产量；
[0027] (7‑7)电信号采集
[0028] 用高压探头、电流探头采集电压、电流信号并输送到示波器上，存储电压、电流数据；
[0029] (7‑8)能效比计算
[0030] 采用瞬时功率法，将步骤(7‑7)中采集到的电压、电流数据导入Origin进行数据处理，绘制出功率谱图，再用半峰全宽法计算出一个供电周期的能量；一个放电周期活性成分生成量除以一个放电周期的能量就得到了能效比；
[0031] (7‑9)图像绘制
[0032] 再以通入催化区的气体种类为横坐标，分别以活性成分生成量与能效比为纵坐标绘制柱状图。
[0033] 一种在超声、催化、紫外、臭氧协同下，不同超声电功率对催化区液相活性成分生成特性的实验方法，利用上述的装置，其步骤如下：
[0034] (8‑1)放电区水、气流量设置；
[0035] (8‑2)催化区水、气流量设置；
[0036] (8‑3)高压交流/脉冲电源电压设置；
[0037] (8‑4)超声电功率设置
[0038] 根据拟定好的超声电功率实验点设置超声波电源改变超声电功率；
[0039] (8‑5)活性成分检测
[0040] 放电结束后，取一定量收集到的溶液为待检测水样，进行活性成分生成量的检测，结合放电时间计算一个放电周期内活性成分产量；
[0041] (8‑6)电信号采集
[0042] 用高压探头、电流探头采集电压、电流信号并输送到示波器上，存储电压、电流数据；
[0043] (8‑7)能效比计算
[0044] 采用瞬时功率法，将步骤(8‑6)中采集到的电压、电流数据导入Origin进行数据处理，绘制出功率谱图，再用半峰全宽法计算出一个供电周期的能量；一个放电周期活性成分生成量除以一个放电周期的能量就得到了能效比；
[0045] (8‑8)图像绘制
[0046] 再以超声电功率为横坐标，分别以活性成分生成量与能效比为纵坐标绘制柱状图。
[0047] 本发明所达到的有益效果：
[0048] 专利CN102583278A公开了一种介质阻挡放电固定氮气制硝酸的装置设计，但是该装置利用放电产生等离子体后需要再次进入二次反应器与水反应，固氮效率低而且获取的硝酸溶液还需要有进一步工艺流程才能应用，但是本专利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。
[0049] 专利CN205812485U公开了一种滑动弧放电等离子体射流装置，但是放电产生的强烈的紫外线能量没有充分利用，本专利设计了气液两相旋转滑动弧放电装置，一次反应器外壳为石英管，放电产生的强烈的紫外线透过石英管进入外围二次反应器，并与负载TiO2薄膜的石英小球催化和底部的超声协同作用是反应更加充分。
[0050] 专利CN105294175A公开了一种用于设施农业叶面施肥的滑动弧放电固氮发生装置，利用高压放电激发空气产生等离子体与水混合产生含氮溶液，但是本装置在实际使用中结合超声波系统协同催化剂使得活性成分浓度更高，施肥更加稳定、可调。
[0051] 专利CN109621715A公开了一种与催化剂结合的滑动弧等离子体有机物处理装置，利用高压放电激发空气产生等离子体并填充催化剂处理有机物，但是本装置在使用中结合超声波系统协同二次反应器中的催化剂使得活性成分浓度更高，施肥更加稳定、可调。
附图说明
[0052] 图1是高压电极放电反应器的结构示意图；
[0053] 图2为放电反应器雾化区结构图；
[0054] 图3为石英管的结构图；
[0055] 图4为低压电极的结构图；
[0056] 图5为高压电极的结构图；
[0057] 图6为固定套的结构图；
[0058] 图7为实施例一的结构图；
[0059] 图8为实施例二的流程图；
[0060] 图9为实施例三的流程图。
具体实施方式
[0061] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0062] 如图1所示，一种高压电极放电反应器，所述放电反应器包括第一进气口1、第二进气口2、第一进水口3、第二进水口4、出气口5、出水口6、雾化喷嘴7、旋风叶片8、金属垫片9、高压电极10、石英管11、催化剂腔12、金属底板13、环形超声换能器14、低压电极15、负载TiO2的石英小球16以及固定套17；
[0063] 所述放电反应器分为三个区域，分别为雾化区、放电区以及协同作用区；
[0064] 雾化喷嘴7及其下方区域组成雾化区，所述第一进气口1位于雾化喷嘴的顶部，第一进水口3位于雾化喷嘴7的侧壁；
[0065] 金属垫片9、高压电极10、石英管11和低压电极15组成的放电区，其中金属垫片外接高压电源，内与高压电极10接触，低压电极15接地，实现两电极之间的放电，金属垫片9外侧设有密封圈18和抱箍19；旋风叶片8与低压电极15同轴放置，位于低压电极15正上方，轴向位于两个金属垫片9中央。
[0066] 催化剂腔12、石英小球16、以及底部的环型超声换能14器组成紫外线、超声波、催化剂协同作用区；所述催化剂腔12包裹在石英管11的外部，内部填充满石英小球16，环形超声换能器14位于催化剂腔12下方，同样包裹在石英管11的外部，第二进水口4和出气口5位于催化剂腔的顶部，第二进气口2和出水口6位于催化剂腔12的底部，所述金属底板13位于催化剂腔12的底部，所述石英管11的底部设有固定套17。
[0067] 如图2所示，放电反应器雾化区结构。雾化喷嘴产生水雾，型号可选择PNR公司的BD30‑316SS等，喷嘴关键参数为水雾锥角θ，水雾为实心锥型分布。喷嘴旋进套筒上部，尖端到套筒底部高度为h，套筒内直径为d，h、d和θ有如下关系：
[0068]
[0069] 图3为石英管，用来放置螺旋状的低压电极，内直径为d。
[0070] 以下为尺寸d设计计算过程：
[0071]
[0072] Q＝Ql+Qg (3)
[0073]
[0074]
[0075] 上式中v为水雾流速，Q为水气总流量，Ql为水流量，Qg为空气流量，P为含水率，S为水雾通过处横截面积。通过经验确定最佳流速v和最佳Q来计算S，通过式(4)计算d。实际实验时保持Q不变，通过改变Ql、Qg来改变含水率P通过实验可以确定最佳含水率参数使得活性成分产量最多，产率最高。
[0076] 如图4所示，上述低压电极15为螺旋状结构。材质可选择钛、钨、镍铬等。选择螺旋状电极是由于在两电极放电过程中放电区域会缩小，不利于放电进行，螺旋状电极可以使电弧快速旋转，利于放电。
[0077] 如图5所示，上述高压电极10包括金属套筒10‑1、梭形电极10‑2和叶片10‑3，梭形电极10‑2位于金属套筒10‑1内，四周通过倾斜设计的叶片10‑3与金属套筒10‑1内壁连接。
[0078] 如图6所示，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。为进一步提高放电区液相活性成分生成量，设计了催化剂腔，催化剂腔为双层结构，材料为石英玻璃，其内部填充负载催化剂TiO2的石英小球，作为催化剂，气液两相放电区放电产生的紫外线几乎可以完全透过石英玻璃并作用在催化剂表面，催化剂腔底部是环形金属底板，金属材料可选择传导超声波效果较好的铝，环型超声换能器紧贴在金属底板下部，产生超声波，经放电区收集到的含有臭氧的溶液以及循环利用的含有臭氧的气体通入催化剂腔内部，从而构建了催化、超声、紫外、臭氧协同作用的反应环境，达到进一步提高放电区液相活性成分生成量的目的。催化剂开有四个口，分别是进水口、出水口、进气口和出气口，内部填充负载TiO2的石英小球，小球上面负载的催化剂常用二氧化钛，也可使用Fe‑TiO2、镍或钴等作为催化剂，石英小球也可用氧化铝小球、陶粒、活性炭等替换。二氧化钛在放电产生的紫外线的激发下，进一步反应产生活性粒子，提高液相活性成分生成量。
[0079] 上述石英小球的TiO2负载工艺如下：
[0080] 选用粒径为0.50‑5.00mm的石英小球烧成具有多孔的石英小球,然后将小球浸入钛酸丁酯酒精溶液中，再慢慢向上提，并使用风扇对吹促进酒精挥发，使溶液在石英小球表面生成钛酸薄膜，然后再将多孔石英小球放350‑400℃的炉内高温焙烧脱水2小时,形成TiO2薄膜。
[0081] 实施例一：
[0082] 如图7所示，一种在超声、催化、紫外、臭氧协同下，通过改变通入催化区气体种类、催化剂腔底部超声电功率等催化区输入参量下放电液相活性成分生成特性实验研究装置，上述装置包括缓冲气室A、缓冲气室B、分离箱、超声波电源、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；
[0083] 缓冲气室A的进口通过若干气源供气，出口连接放电反应器的第一进气口；所述缓冲气室B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第二进气口，出口还连接分离箱，分离箱内放置储存经放电区收集到的溶液，分离箱内水箱A中储存的的经放电区收集到的溶液通过液泵连接第二进水口；水箱C中储存的待处理水通过液泵连接第一进水口，出水口连接水箱B，水箱B中储存经催化区收集到的溶液；
[0084] 所述金属垫片连接高压交流/脉冲电源的输出端，低压电极接地，在两电极间进行放电，所述高压交流/脉冲电源通过变压器连接市电，并且连接一个示波器；所述示波器分别连接高压探头和电流探头来采集电压和电流数据，所述超声波电源为环形压电换能器供电。
[0085] 待处理水样通过液泵M1从雾化喷嘴进水口泵入雾化喷嘴，水流量用液体流量计FL1监测。水箱A中存储的是直接经过放电处理的水，将其中的水再由液泵M2泵入催化剂腔内进行第二次反应，提高水中活性成分含量，其流量用液体流量计FL2监测，液泵可以选用Pascalpump，MG1015AD‑ZWX‑90/24等，液体流量计可以选择Gems，FT‑210等。气瓶1到n储存着不同种类的气体，例如O2、N2、Ar等，进行试验时可以选择单一气体，也可以选择多种气体混合通入雾化喷嘴进气口，其中阀门V1‑Vn用来调节直接进入放电反应器内部的气体种类及各流量，气体流量计FG监测气体总流量。阀门V1’‑Vn’用来调节直接进入催化剂腔的气体种类及各流量，阀门V’只起通断作用，总流量为各气瓶串联的气体流量计FG1’‑FGn’流量之和，气体流量计可以选择SIARGO，MF5706等。水气在雾化喷嘴的作用下成为水雾进入反应器中参与放电反应。将反应器底部伸入分离箱中，分离箱的下层为水箱A，水箱A中储存经放电区收集到的溶液，分离箱上层为反应后含有O3等活性成分的气体，气泵M3将上层气体泵入缓冲气室，进而又通入催化剂腔中进行充分利用，在选择催化剂腔气源时可以选择气瓶中的气体，也可以选择反应后的气体，或者二者混合使用。
[0086] 活性成分生成量检测方法
[0087] 本发明使用吸光度法检测活性成分的生成量。取一定量收集到的溶液加入显色试剂充分混合后静置，待显色试剂与被检测活性成分充分反应后用紫外可见光分光光度计进行检测，即可得出反应后生成物质的吸光度特征峰，此特征峰波长不同于原被检测物质，用特征峰的强度经计算即可得到被检测活性成分的生成量。显色反应可使用吉大.小天鹅的臭氧、亚硝酸盐氮显色试剂。此外还可直接用液相浓度仪器测量活性成分的生成量，如可用吉大·小天鹅的臭氧测定仪(GDYS‑101SC2)、亚硝酸盐氮测定仪(GDYS‑101SX3)、和Kyoritsu chemical‑check Lab.Corp的过氧化氢测定仪(DPM‑H2O2)；也可用光谱检测的方法对活性成分生成的浓度进行检测，在收集到的一定量含有活性成分的放电后的溶液中加入检测试剂，可以通过检测反应成物的特征峰峰值来计算其浓度的数值，以NOx为例，NOx与长春吉大·小天鹅仪器有限公司的NOx专用检测试剂反应后的产物的特征峰波长在530nm处。
[0088] 实施例二：
[0089] 一种在超声、催化、紫外、臭氧协同下，不同催化区气体种类对催化区液相活性成分生成特性的实验方法，利用实施例一的装置，其步骤如下，如图8所示：
[0090] (1)放电区输入参量水、气流量设置；调节液泵M1，阀门组V1‑Vn，将放电区水、气流量设置为最佳参数。
[0091] 水气混合比的最佳参数是通过一种不同水气混合比的放电活性成分生成特性的实验方法获得，包括如下步骤：
[0092] (1‑1)水流量设置；
[0093] 使水气总流量恒定，根据水气混合比实验点分别计算水流量与气流量实验点，调节水流量达到计算值；
[0094] 水气混合比实验点：找到能使放电反应器正常工作的水气混合比临界值，确定所做实验的数目，将临界水气混合比所构成的区间均等分得出的水气混合比点即为水气混合比实验点。
[0095] (1‑2)气流量设置；
[0096] 使水气总流量恒定，根据水气混合比实验点分别计算水流量与气流量，调节气体流量计达到计算值。
[0097] (1‑3)电压设置；
[0098] 确定最优电压数值，调节隔离变压器使电源输出为最优电压；确定最优电压数值由下列步骤(3‑1)‑(3‑7)确定。
[0099] (1‑4)活性成分检测
[0100] 放电结束后，取一定量收集到的溶液为待检测水样，进行活性成分生成量的检测，结合放电时间计算一个放电周期内活性成分产量。
[0101] (1‑5)电信号采集
[0102] 采集电压、电流信号。
[0103] (1‑6)能效比计算
[0104] 采用瞬时功率法，将步骤(1‑5)中采集到的电压、电流数据导入Origin进行数据处理，绘制出功率谱图，再用半峰全宽法计算出一个供电周期的能量；一个放电周期活性成分生成量除以一个放电周期的能量就得到了能效比。
[0105] (1‑7)图像绘制
[0106] 再以水气混合比为横坐标，分别以活性成分生成量与能效比为纵坐标绘制柱状图。
[0107] (2)催化区输入参量水、气流量设置；调节液泵M2，阀门组V1’‑Vn’，将催化区水、气流量设置为最佳参数。此处最佳参数是通过控制变量法研究，只改变催化区水气流量，得出最佳能效比对应的水气流量即为水气流量最佳。
[0108] (3)高压交流/脉冲电源电压设置；将高压交流/脉冲电源电压调节至最佳参数。
[0109] 最佳参数的确定是通过一种不同供电电压的活性成分生成特性的实验方法获得，包括如下步骤：
[0110] (3‑1)水流量设置；
[0111] 根据最佳水气混合比和水气总流量分别计算水流量与气流量，调节流量使水流量达到计算值；
[0112] 最佳水气混合比：控制变量法，只改变水气混合比，得到最佳能效比的峰值所对应的水气混合比即为最佳水气混合比。
[0113] (3‑2)气流量设置；
[0114] 根据最佳水气混合比和水气总流量分别计算水流量与气流量，调节气体流量计达到计算值。
[0115] (3‑3)电压设置；
[0116] 确定电压实验点，找到能使放电反应器正常工作的电压临界值，确定所做实验的数目，将临界电压点所构成的区间均等分得出的电压点即为电压实验点。
[0117] (3‑4)活性成分检测；
[0118] 放电结束后，取一定量收集到的溶液为待检测水样，进行活性成分生成量的检测，结合放电时间计算一个放电周期内活性成分产量。
[0119] (3‑5)电信号采集
[0120] 采集电压、电流信号。
[0121] (3‑6)能效比计算
[0122] 采用瞬时功率法，将步骤(3‑5)中采集到的电压、电流数据导入Origin进行数据处理，绘制出功率谱图，再用半峰全宽法计算出一个供电周期的能量；一个放电周期活性成分生成量除以一个放电周期的能量就得到了能效比。
[0123] (3‑7)图像绘制
[0124] 再以电压为横坐标，分别以活性成分生成量与能效比为纵坐标绘制柱状图。
[0125] (4)超声电功率设置；将超声电功率设置为最佳参数。此处最佳参数是通过控制变量法研究，只改变超声电功率，得出催化区最佳能效比对应的超声电功率即为最佳参数。
[0126] (5)改变催化区气体种类
[0127] 通过控制阀门组V1’‑Vn’的通断来选择气体的种类，单次实验可以只开一个阀门，选择单一气体，也可打开多个阀门，选择混合气体，但是要使气体总流量保持一致，此处以单一气体举例。除了直接使用气瓶中的气体外，还可以将放电区的气体进行循环利用。
[0128] (6)活性成分检测
[0129] 放电结束后，取一定量收集到的溶液为待检测水样，进行活性成分生成量的检测，结合放电时间计算一个放电周期内活性成分产量。
[0130] (7)电信号采集
[0131] 用高压探头、电流探头采集电压、电流信号并输送到示波器上，存储电压、电流数据。
[0132] (8)能效比计算
[0133] 采用瞬时功率法，将步骤(7)中采集到的电压、电流数据导入Origin进行数据处理，绘制出功率谱图，再用半峰全宽法计算出一个供电周期的能量；一个放电周期活性成分生成量除以一个放电周期的能量就得到了能效比。
[0134] (9)图像绘制
[0135] 再以通入催化区的气体种类为横坐标，分别以活性成分生成量与能效比为纵坐标绘制柱状图。
[0136] 实施例三：
[0137] 一种在超声、催化、紫外、臭氧协同下，不同超声电功率对催化区液相活性成分生成特性的实验方法，利用实施例一的装置，其步骤如下，如图9所示：
[0138] (1)放电区水、气流量设置；调节液泵M1，阀门组V1‑Vn，将放电区水、气流量设置为最佳参数；此处最佳参数同实施例二。
[0139] (2)催化区水、气流量设置；调节液泵M2，阀门组V1’‑Vn’,将催化区水、气流量设置为最佳参数；此处最佳参数同实施例二。
[0140] (3)高压交流/脉冲电源电压设置；将高压/交流电源电压调节至最佳参数；此处最佳参数同实施例二。
[0141] (4)超声电功率设置
[0142] 根据拟定好的超声电功率实验点设置超声波电源改变超声电功率；
[0143] 超声电功率实验点：选定一个超声电功率区间，确定所做实验个数，均分此区间所得到的超声电功率点即为实验点。
[0144] (5)活性成分检测
[0145] 放电结束后，取一定量收集到的溶液为待检测水样，进行活性成分生成量的检测，结合放电时间计算一个放电周期内活性成分产量。
[0146] (6)电信号采集
[0147] 用高压探头、电流探头采集电压、电流信号并输送到示波器上，存储电压、电流数据。
[0148] (7)能效比计算
[0149] 采用瞬时功率法，将步骤(6)中采集到的电压、电流数据导入Origin进行数据处理，绘制出功率谱图，再用半峰全宽法计算出一个供电周期的能量；一个放电周期活性成分生成量除以一个放电周期的能量就得到了能效比。
[0150] (8)图像绘制
[0151] 再以超声电功率为横坐标，分别以活性成分生成量与能效比为纵坐标绘制柱状图。
[0152] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
