一种低温等离子体发生装置及其制备活化水的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种低温等离子体发生装置及其制备活化水的方法，包括电源、绝缘容器以及设置于所述绝缘容器内部的等离子发生机构；等离子发生机构包括电极阵列板、多孔电极柱以及阻挡介质管；电极阵列板与电源的高压输出端相连，多孔电极柱与电源的低压输入端相连且通过接地线接地；电极阵列板包括连接板与设置于连接板底部的由高压电极柱组成的电极柱阵列组；多孔电极柱内分布有与高压电极柱相适配的通孔，通孔与高压电极柱之间设置有阻挡介质管；绝缘容器壁侧壁上部对称设置有至少两个用于载入工作气体的进气孔；本发明专利技术的活化水对于细菌、真菌均可高效灭活，对特定种属真菌的灭活效果显著，在1min内高效杀灭液体中大部分的真菌(>85.2％)。

A low temperature plasma generator and its preparation method of activated water

The invention discloses a low-temperature plasma generating device and a method for preparing activated water, including a power supply, an insulated container and a plasma generating mechanism arranged inside the insulated container; the plasma generating mechanism includes an electrode array plate, a porous electrode column and a barrier medium tube; the electrode array plate is connected with the high-pressure output end of the power supply, and the porous electrode column is connected with the low-pressure transmission of the power supply The electrode array plate comprises a connecting plate and an electrode column array group composed of a high-pressure electrode column arranged at the bottom of the connecting plate; the porous electrode column is provided with a through hole which is matched with the high-pressure electrode column, and a barrier medium pipe is arranged between the through hole and the high-pressure electrode column; at least two working gases are symmetrically arranged at the upper part of the side wall of the insulating container for loading the working gas The activated water of the invention can effectively inactivate bacteria and fungi, and has significant inactivation effect on specific species of fungi, and can effectively kill most of the fungi in the liquid within 1 min (& gt; 85.2%).

【技术实现步骤摘要】
一种低温等离子体发生装置及其制备活化水的方法
本专利技术涉及低温等离子体
，特别是涉及一种低温等离子体发生装置及其制备活化水的方法。
技术介绍
等离子体是近年来兴起的一个新兴研究领域，等离子体在1879年首先被英国著名物理学家和化学家WilliamCrookes所发现，随后逐渐出现的大气压低温、甚至是常温等离子体射流，都大大地促进人们对等离子体医学应用的研究。等离子体是气体在受到高能量作用时电离产生的，主要由电子、正负离子、基态原子、激发态原子、活性自由基(如单原子氧，臭氧，过氧化氢等)、UV辐照等组成。这些成分具有很强的物理化学活性，可使得细胞骨架的微观结构或者蛋白质等大分子物质、遗传物质(DNA，RNA等)的结构或性质、微生物体内的细胞质体等发生改变，进而促其遗传物质性状发生改变或者使微生物失活，或者通过改变微生物相关的酶活性，促其组织的新陈代谢发生改变，从而对微生物具有杀灭作用。Bialasiewica在1995年研究了低温等离子体对农作物表面的霉菌进行处理，发现其对霉菌有着良好的杀灭效果。其还可以被用来对水进行消毒处理等，尤其是近年来大气压低温等离子体活化水的研究成为等离子体领域的热点，有关低温等离子体活化水的应用越来越多。等离子体水广泛应用在清洗、杀菌消毒、污水处理、果蔬消毒保鲜上。传统大气压等离子体活化水发生装置存在制备效率低、发生装置不稳定易损坏、制备得到的等离子体活化水杀菌效率低下等问题，而且单位时间内制备的等离子体水量有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低温等离子体发生装置及其制备活化水的方法，以解决上述现有技术存在的问题，其制备方法操作简单、成本低廉、可随用随制，能够作为一种新型、高效、稳定的消毒剂使用，实现广谱性、大面积、不规则空间的消毒灭菌。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种低温等离子体发生装置，包括电源、绝缘容器以及设置于所述绝缘容器内部的等离子发生机构；所述等离子发生机构包括电极阵列板、多孔电极柱以及阻挡介质管；所述电极阵列板与所述电源的高压输出端相连，所述多孔电极柱与所述电源的低压输入端相连且通过接地线接地；所述电极阵列板包括连接板与设置于所述连接板底部的由高压电极柱组成的电极柱阵列组；所述多孔电极柱内分布有与高压电极柱相适配的通孔，所述通孔与所述高压电极柱之间设置有阻挡介质管；所述绝缘容器壁侧壁上部对称设置有至少两个用于载入工作气体的进气孔。进一步地，所述电源为高频高压交流电源，频率范围为6-19KHz，功率为11-95W，输出电压为11-45kV。进一步地，所述高压电极阵列板、高压电极和多孔电极柱为金属材质，所述阻挡介质管为绝缘材料。进一步地，所述阻挡介质管材质为玻璃、石英、陶瓷或薄搪瓷。进一步地，所述工作气体为氩气、氦气、氧气、空气或其混合气体。进一步地，所述工作气体流量为8-15L/min。本专利技术还提供了一种利用上述的低温等离子体发生装置制备低温等离子体活化水的方法，包括以下步骤：(1)通入工作气体，待气流稳定后，启动电源，激发低温等离子体发生装置；(2)使低温等离子体发生装置喷射口与无菌水水面呈45-75°角喷射处理无菌水，喷射口与无菌水水面相距1-5cm，即可得到低温等离子体活化水。进一步地，所述无菌水体积为160-180mL。进一步地，所述处理时间为3-15min。本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术的低温等离子体活化水发生装置，可在氩气、氦气、氧气、空气或其混合气体的工作气体环境中通过激发介质阻挡放电(APDBD)，产生大尺寸、长距离、室温的低温等离子体，生成的等离子体可观察到多脉冲放电电流，火焰稳定不会出现电弧放电，强度可通过改变高压电源电压调节，长度可通过改变工作气体流速调节。以红外测温仪(GM900，Benetech)测得生成的低温等离子体温度为30-35℃，人体可触，这使得其有更大应用前景。本专利技术的高压电极与阻挡介质管之间留有孔隙，以供工作气体流入，采用多孔电极柱将工作气流分散成若干份，可以使工作气流更均匀，再以与多孔电极柱上的通孔相匹配的高压电极激发，相比传统的单一电极而言，本专利技术制备的低温等离子体具有更低的温度，处理得到的低温等离子体活化水，pH最低为3.4，氧化还原电位值543.2mV，NO2-含量8.35μM，NO3-含量2.95μM，H2O2含量86.24μM，放置5d后，低温等离子体活化水pH值稳定在3.40左右，氧化还原电位值略回落至527.7mV，NO2-含量持续下降至nM级，NO3-含量上升至14.41μM，H2O2含量持续下降至67.55μM。新制备的活化水及放置5d后的活化水对于细菌、真菌均可高效灭活，对特定种属真菌的灭活效果显著，在1min内高效杀灭液体中大部分的真菌(>85.2％)，30min后真菌菌丝、孢子被“蚀刻”和“击扁”，细胞膜、细胞壁破裂，细胞质释放，细胞不能维持结构稳定及细胞膜通透性，最终导致真菌孢子细胞代谢紊乱、凋亡甚至坏死。活化水的灭活机理主要是酸性条件下NO2-/HNO2分解及被氧化最终生成细胞毒性物质NO·、·OH，和H2O2的强氧化性，及高氧化还原电位值特性的协同作用。本专利技术在制备活化水过程中，以45-75°角喷射处理无菌水，低温等离子体斜射入无菌水中，引起无菌水的涓流运动，在无菌水中起到类似“空化”的作用，可以提高氧化还原电位值，增加活性粒子含量，增强对细菌和真菌的灭杀作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术低温等离子体发生装置示意图；图2为多孔电极柱结构示意图；图3为实施例中阻挡介质管多层结构示意图；其中，1-电源，2-高压电极阵列板，3-多孔电极柱，4-绝缘容器，5-多孔电极柱接地线，6-进气孔，7-高压电极柱，8-阻挡介质管，9-喷射口。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术提供一种低温等离子体发生装置，包括包括电源1、绝缘容器4以及设置于所述绝缘容器4内部的等离子发生机构；所述等离子发生机构包括电极阵列板2、多孔电极柱3以及阻挡介质管8；所述绝缘容器4上有用于导线通过的导线孔，所述电极阵列板2通过导线孔用导线与所述电源1的高压输出端相连，所述多孔电极柱3通过导线孔用导线与所述电源1的低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温等离子体发生装置，其特征在于，包括电源(1)、绝缘容器(4)以及设置于所述绝缘容器(4)内部的等离子发生机构；所述等离子发生机构包括电极阵列板(2)、多孔电极柱(3)以及阻挡介质管(8)；所述电极阵列板(2)与所述电源(1)的高压输出端相连，所述多孔电极柱(3)与所述电源(1)的低压输入端相连且通过接地线(5)接地；/n所述电极阵列板(2)包括连接板与设置于所述连接板底部的由高压电极柱(7)组成的电极柱阵列组；所述多孔电极柱(3)内分布有与高压电极柱(7)相适配的通孔，所述通孔与所述高压电极柱(7)之间设置有阻挡介质管(8)；所述绝缘容器壁(4)侧壁上部对称设置有至少两个用于载入工作气体的进气孔(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种低温等离子体发生装置，其特征在于，包括电源(1)、绝缘容器(4)以及设置于所述绝缘容器(4)内部的等离子发生机构；所述等离子发生机构包括电极阵列板(2)、多孔电极柱(3)以及阻挡介质管(8)；所述电极阵列板(2)与所述电源(1)的高压输出端相连，所述多孔电极柱(3)与所述电源(1)的低压输入端相连且通过接地线(5)接地；
所述电极阵列板(2)包括连接板与设置于所述连接板底部的由高压电极柱(7)组成的电极柱阵列组；所述多孔电极柱(3)内分布有与高压电极柱(7)相适配的通孔，所述通孔与所述高压电极柱(7)之间设置有阻挡介质管(8)；所述绝缘容器壁(4)侧壁上部对称设置有至少两个用于载入工作气体的进气孔(6)。


2.根据权利要求1所述的低温等离子体发生装置，其特征在于，所述电源(1)为高频高压交流电源，频率范围为6-19KHz，功率为11-95W，输出电压为11-45kV。


3.根据权利要求1所述的低温等离子体发生装置，其特征在于，所述高压电极阵列板(2)、高压电极(7)和多孔电极柱(3)为金属材质，所述阻挡介质管(8)为绝缘材料。

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【专利技术属性】
技术研发人员：董黎明，周恋彤，赵钰，秦泽敏，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：北京;11