本发明属于等离子体活化水制备领域，涉及一种水下气泡放电制备等离子体活化水的装置。
背景技术：
1、等离子体活化水(paw)，因其具有显着的瞬态广谱生物活性的产物，使paw成为从水净化到生物医学的广泛生物技术应用的绿色前景解决方案。在农业应用方面，paw被用于提高种子的发芽率和幼苗的生长，并治疗真菌感染的植物。在生物医学领域，paw的应用范围包括生物膜去除、伤口愈合、细菌和病毒的灭活、牙科以及癌症治疗。
2、paw的生化活性与溶液中高活性物质的存在直接相关，特别是长寿命物质，如亚硝酸盐(no2-)、硝酸盐(no3-)、过氧化氢(h2o2)和臭氧(o3)，以及短寿命物质，如羟基自由基(•oh)、超氧自由基(•o2−)、过氧亚硝酸盐(onoo−)等，使得paw在杀菌消毒、果蔬清洗、种子萌发、食品保鲜具有良好的效果。而溶液中rons的化学性质和相对浓度与反应器的结构有着紧密的联系，采用不同反应器在水处理过程中会使paw参数发生变化，从而影响paw在农业和生物医学等领域的应用效果。目前主流的paw的制备方法有等离子体射流、滑动弧放电、同轴dbd等形式。尽管这些类型的放电等离子体可以将rons从气态等离子体输送到液相，但总体还存在着传质效率低，单次处理量有限，等离子体与液体接触不充分，所需功率较大，对电源要求较高，结构复杂的缺点。
3、例如同轴dbd反应器产生活性粒子的浓度受制于内介质管壁厚以及外介质管内径。其中内介质管壁厚决定着放电电压的大小，壁厚过厚对电源要求较高，过薄则容易击穿内介质管导致丝状放电，放电不均匀。而外介质管内径决定活性粒子的浓度以及传质效率。内径过大，导致放电间隙增大，放电强度降低，从而使得等离子体中物种的活性降低且产量减少。此外，更大的间隙导致活性物种进入水相的时间增长，不利于寿命较短的物种与水的反应。内径较小，使得介质管内部均匀放电，但产生的活性物种仅能在开孔侧随气体传及时的输至液相中，而外介质管未开孔的部分则会不可避免的造成多余放电。滑动弧反应器放电过程中主要产生rns，因为o3在滑动弧工作时的高温下迅速淬灭，这使得溶液中ros浓度较低。同时由于放电过程中热量的传输，其规模扩大也受到阻碍。针—水电极结构，在制备paw时，高压针电极容易腐蚀，并且一次处理的量很少，能量损耗高。这限制了等离子体活化的效率并阻碍了paw应用的发展。
技术实现思路
1、1.所要解决的技术问题：
2、目前常见的制备paw装置受到水电导率严重影响，无法长时间稳定放电，成能源浪费和快速加热，传质效率低，单次处理量有限等问题。
3、2.技术方案：
4、为了解决以上问题，本发明提供了一种水下气泡放电制备等离子体活化包括等离子体源，水箱，以及驱动电源，等离子体源使用时位于水面之下，采用电极非对称偏轴结构，此外还包括外介质管和内介质管，所述外介质管和内介质管之间存在1 mm放电间隙，所述内介质管两端穿过水箱壁和支撑柱，从水箱中伸出，高压电极被内介质管紧密地嵌套，所述地电极设置在水池底端，所述高压电极的轴线与外介质管的轴线平行，但不重合。
5、所述内介质管的中心轴位于外介质管的中心轴的下方。
6、所述外介质管位于高压电极正下方设有多个微气泡开孔。
7、多个所述微气泡孔沿外介质管轴线下方每隔4 mm形成0.05 mm的微孔。
8、还包括气体流量控制器，气体经过流量控制器注入等离子体源中，注入的空气在1mm的放电间隙中被电场电离。产生的等离子体随气流通过微气孔进入液体中。
9、所述水箱近底部的两侧开孔，孔直径和外介质管外径相同，所述开孔外侧处设有密封橡胶圈覆盖开孔，支撑柱设置在所述密封橡胶圈外侧，所述支撑柱开有圆环孔，所述外圆环孔和开孔位置一致，直径相同，内圆环外侧和外圆环内侧之间的距离和外介质管的厚度一致，所述内圆环中内介质管位置开有通孔，所述通孔的直径和内介质管的外径相同。
10、还包括多个紧定螺钉，所述紧定螺钉穿过水箱壁压紧密封项圈。
11、还包括水阀，所述水阀设置在水箱上方，用于加入未处理的水。
12、还包括出水阀，所述出水阀设置于水箱底端出水口处。
13、3.有益效果：
14、本发明采用水下气泡放电的形式，活化水制备装置采用的是电极非对称的偏轴结构，高压电极的轴线在外介质管的轴线下方。这种电极结构使得放电区域形成了较强的非均匀电场，在相同的电极和介质尺寸以及相同的电源条件下降低了放电要求并且增强了介质管内产生的活性物种浓度，例如在相同的处理条件下，相比于同轴结构，电极采用偏轴结构使得处理后的paw中no3-浓度由105mg/l提升至140.6mg/l，提升了34%。此外，外介质管上的孔径大小在增加等离子体羽流与水的接触起着关键作用，本发明采用微气泡发生结构，微气孔位于高压电极正下方，使得等离子体能随气体快速吹出，并直接进入至液相与水分子反应生成rons。并且放电发生在微气孔一侧，减少能量损失，提高paw的制备效率。
1.一种水下气泡放电制备等离子体活化水的装置，包括等离子体源（3），水箱（1），以及驱动电源（3），等离子体源（3）使用时位于水面之下，采用电极非对称偏轴结构，此外还包括外介质管（11）和内介质管（14），所述外介质管（11）和内介质管14之间存在1mm放电间隙，所述内介质管14两端穿过水箱壁和支撑柱12，从水箱中伸出，高压电极（8）被内介质管（14）紧密地嵌套，所述地电极设置在水箱（1）底端，其特征在于：所述高压电极（8）的轴线与外介质管（11）的轴线平行，但不重合。
2.如权利要求1所述的水下气泡放电制备等离子体活化水的装置，其特征在于：所述内介质管（14）的中心轴位于外介质管（11）的中心轴的下方。
3.如权利要求1或2所述的水下气泡放电制备等离子体活化水的装置，其特征在于：所述沿外介质管（14）的轴线下方设有多个微气泡开孔（15）。
4.如权利要求3所述的水下气泡放电制备等离子体活化水的装置，其特征在于：多个所述微气泡开孔（15）位于高压电极（8）正下方，沿外介质管轴线下方每隔4mm形成0.05mm的微孔。
5.如权利要求1或2所述的水下气泡放电制备等离子体活化水的装置，其特征在于：还包括气体流量控制器（2），气体经过流量控制器注入等离子体源（3）中，注入的空气在1mm的放电间隙中被电场电离，产生的等离子体随气流通过微气孔（15）进入液体中。
6.如权利要求1或2所述的水下气泡放电制备等离子体活化水的装置，其特征在于：所述水箱近底部的两侧开孔，孔直径和外介质管（11）外径相同，所述开孔外侧处设有密封橡胶圈（9）覆盖开孔，支撑柱（12）设置在所述密封橡胶圈（9）外侧，所述支撑柱（12）开有圆环孔，所述外圆环孔位置和外介质管位置一致，直径相同，厚度一致，所述内圆环中内介质管（14）位置开有通孔，所述通孔的直径和内介质管（14）的外径相同。
7.如权利要求6所述的水下气泡放电制备等离子体活化水的装置，其特征在于：还包括多个紧定螺钉（10），所述紧定螺钉（10）穿过水箱壁压紧密封橡胶圈（9）。
8.如权利要求1或2所述的水下气泡放电制备等离子体活化水的装置，其特征在于：还包括水阀（7），所述水阀设置在水箱（1）上方，用于加入未处理的水。
9.如权利要求1或2所述的水下气泡放电制备等离子体活化水的装置，其特征在于：还包括出水阀（4），所述出水阀（4）设置于水箱（1）底端出水口处。
