本发明属于环境治理技术领域，具体涉及一种光增强臭氧合成装置。
背景技术：
臭氧在环境治理领域的应用越来越受到重视，然而，推广起来却阻力重重，原因是能效太低。由于大气压下电荷运动自由程极短，碰撞频率极高，电场加速电荷距离太短，即使在高电场下电荷也难以获得很高的能量。因此，电荷的非弹性碰撞频率远低于弹性碰撞频率，导致大量能量未被用于等离子体化学反应，而是用于加热气体，使臭氧合成的能效比低下，严重制约了臭氧技术的广泛应用。由此可见，提高等离子体放电能效是解决臭氧合成能效低下问题的关键因素。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种臭氧合成能高的光增强臭氧合成装置。
本发明提供的光增强臭氧合成装置，通过在合成臭氧的放电区发生高强度光辐射，增强放电区能量密度和粒子碰撞频率，可以在不增加装置系统功率的前提下，增加臭氧合成效率，并分解空气放电等离子体的副产物氮氧化物，提高了臭氧合成能效比。
本发明提供的光增强臭氧合成装置，包括灯管、电极i、电极ii、金属管、高压电源和电源适配器，其中，电极i设置在灯管外管壁上，灯管设置在金属管的中轴上，而电极ii设置在金属管内壁上，高压电流输出端分别接电极i和电极ii，电源适配器驱动灯管工作。
所述的电极i是透明性良好的金属丝网，绕制在灯管外管壁上，可以让灯管发出的光可以有效辐射出来。
所述的电极ii是若干条金属网带或者金属网带卷，均匀设置在金属管内壁上，金属网带与金属管轴平行，或者金属网带卷与金属管轴垂直。即电极ii可采用两种设置方式，一种是平行于金属管轴，即金属网带轴向设置在金属管内壁上，与金属管轴平行；另一种是垂直设置方式，即圆环形金属网带卷，套在金属管内壁上，圆环形金属网带卷与金属管同轴设置，金属网带卷的圆环形平面与金属管轴垂直。
所述的电极i和电极ii的金属丝经过表面钝化处理。电极表面经过钝化处理，如铝合金丝表面阳极氧化处理，可提高表面电阻率，抑制尖端电弧，降低热效应，提高能效，也可抗腐蚀，延长电极寿命。
所述的灯管是一支气体放电灯管，如低压汞灯，或者一支设置有led灯条的玻璃管。气体放电灯管辐射光子能量更高，而led灯条的光电效率更高，二者混合使用可满足不同应用案例的需求。
所述的灯管的发射光谱在1.0-8.0ev之间。
所述的金属管内壁上设有反光涂层。
所述的高压电源是交流电源，或者直流电源，或者脉冲电源。
所述的电源适配器是交流电源，或者直流电源，或者脉冲电源。
所述的光增强臭氧合成装置也是废气处理装置，可应用于臭氧合成、废气无害化处理和消毒杀菌等领域。
在同轴设置的电极i和电极ii之间施加高电压，使电极之间发生放电，在两电极之间形成高密度等离子体，设置在装置轴心上的大功率灯管向两电极之间的等离子体区域投射高强度光子，高密度等离子体与高强度光子高度重叠，协同作用于通过该区域的气体，氧气源或者废气从管状装置的一端进入，气流在通过高密度等离子体和高强度光子区域时，将被等离子体子和光子激发，如果是无污染的氧气源，由于没有淬灭臭氧的反应物质，将会合成大量臭氧，有高浓度臭氧从装置的另一端排出；如果是含氧和反应性气体进行装置，则等离子体和光子将优先激发反应性强的废气，如果也有大量氧气存在，即使合成了一定深度的臭氧，由于有污染源与臭氧分子反应，光催化作用反而增强了臭氧与污染物的反应，此时，装置消耗的能量大部分用于降解污染气体，从装置排出的是离解过的废气。
上述光增强臭氧合成装置，通过将半透明的电极i和电极ii分别设置在同轴设置的灯管外壁和金属管内壁上，实现了等离子体放电区与光线辐射区的高度重合，即集中在金属管与灯管之间的区域，在此区域中，光子与等离子体协同作用合成臭氧。其原理是，利用光子能量叠加效应来增强等离子体对氧分子的分解，即等离子体激发的带电粒子、激发态原子和分子的能量叠加上光子的能量，使低能电荷（电子和离子）叠加上光子能量后，便达到电离、激发氧原子和分子的能量阈值，或者达到分解氧分子的能量阈值，一方面提高了活化能，另一方面也增大了电离、激发、分解氧分子的有效碰撞截面，使等离子体中的氧分子加速分解，氧原子浓度提高，即增强了等离子体的产出氧原子的效率，氧原子是合成臭氧的前驱物，氧原子最终与氧分子合成臭氧；此外，等离子体中的副产物氮氧化物在光催化下转化成臭氧分子。具体来说，光增强臭氧合成原理包括以下三个效应：
光子能量叠加效应：等离子体中的低能电子协同光子能量共同作用于氧原子和分子，使其电离、激发或者分解，增加臭氧合成所需的前驱物浓度，即提高臭氧合成反应速率；
光子碰撞效应：高强度的光子参与碰撞过程，使碰撞频率大幅提高，并且，在等离子体中处于电离态或者激发态的原子和分子吸收光子后具有强反应活性和更大的反应截面，因此，电离态或者激发态的氧原子和分子有效寿命缩短，合成臭氧的反应速率提高；
光子催化效应：等离子体中的副产物氮氧化物在光催化下与氧分子碰撞合成臭氧，增加了臭氧合成通道，并且降低了有害副产物氮氧化物的浓度。
所述的光子能量在1.0-8.0ev范围内，高能光子的能量效应作用更大，而低能光子也对提高碰撞频率有贡献。
附图说明
图1为光增强臭氧合成装置示意图。
图中标号：1为灯管，2为电极i，3为电极ii，4为金属管，5为高压电源，6为电源适配器。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本发明。
灯管：在金属管中轴设置一支功率为100w的低压汞灯灯管，灯管直径25mm，中心波长在253.7nm，灯管被电源适配器驱动发光。
电极i：透明性良好的金属网带绕制在灯管外管壁构成电极i，电极i与800w高压电源的低压输出端连接。
金属管：金属管内直径65mm，每支金属管的内壁上均匀设置有10条金属网带充当电极ii，网带平行管轴，金属管以及金属网带与800w高压电源的高压输出端连接。
本实施例装置应用光增强臭氧合成装置，采用干燥清洁的空气源做氧气源时，出口臭氧浓度达13mg/l，与不设光增强的臭氧合成装置(<10mg/l)相比，本实施例的臭氧产率提高了30%，由于更低的热量和介质损耗，能效比显著提高了35%。