大气压等离子体射流制备等离子体活化水的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大气压等离子体射流制备等离子体活化水的装置及方法，该装置包括电源、液相玻璃反应器和同轴电极等离子体射流反应器，所述同轴电极等离子体射流反应器的输入端与电源连接，所述同轴电极等离子体射流反应器的输出端插入至所述液相玻璃反应器内；所述同轴电极等离子体射流反应器包括铜管、铜棒和绝缘体，所述铜棒位于所述铜管内，所述铜管通过接地线接地，所述铜棒与所述电源的高压输出端相连；所述铜管的侧壁设置有连通其内部的凸起管段，所述凸起管道内形成有进气孔，所述进气孔与所述铜管的内部连通。本发明专利技术结构简单，制备PAW操作简便、激发电压低，而且生成PAW富含活性粒子，处理效率高，且不易产生二次污染。且不易产生二次污染。且不易产生二次污染。

【技术实现步骤摘要】
大气压等离子体射流制备等离子体活化水的装置及方法


[0001]本专利技术涉及大气压等离子体射流制备等离子体活化水的装置及方法，属于低温等离子体


技术介绍

[0002]等离子体，不同于固态、液态和气态的物质第四态，是指高度电离的离子化气体状物质，气体在加热或强电磁场作用下电离产生，主要由分子、原子、离子、电子、自由基及射线等组成。这些成分具有很强的物理化学活性，其中，自由基及射线，如紫外线、γ射线等对微生物具有很强的灭活作用。大气压等离子体技术是一种新型的杀菌技术，在杀菌消毒领域具有广泛的应用，是目前研究和应用领域的热点，尤其是近年来大气压低温等离子体活化水的研究更是成为等离子体领域的热门，有关低温等离子体活化水的应用越来越多。等离子体活化水广泛应用在清洗、杀菌消毒、污水处理、果蔬消毒保鲜上。
[0003]目前等离子体活化水的常规制备方式有水中放电，水中添加导电的盐或其他成分，另外一种就是等离子体对液面直吹放电，这种方式一方面会将热量添加至水面，导致水蒸发严重，同时一次电离后形成的等离子体中的活性成分浓度较低，制备的活化水中的活性成分较低，效果不明显。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了大气压等离子体射流制备等离子体活化水(PAW)的装置及方法，本专利技术采用大气压等离子体射流(APPJ)放电技术，APPJ是气流和电场作用下，将放电区内产生的等离子体以射流的形式从喷口射出，使得等离子体中活性物质和带电粒子可以直接作用于处理对象表面或内部，这些活性物质和带点粒子通入水中形成等离子体活化水。该装置制备PAW操作简便、激发电压低，而且生成PAW富含活性粒子，处理效率高，且不易产生二次污染。
[0005]本专利技术的第一个目的在于提供大气压等离子体射流制备等离子体活化水的装置，包括电源、液相玻璃反应器和同轴电极等离子体射流反应器，所述同轴电极等离子体射流反应器的输入端与电源连接，所述同轴电极等离子体射流反应器的输出端插入至所述液相玻璃反应器内；所述同轴电极等离子体射流反应器包括铜管、铜棒和绝缘体，所述铜棒位于所述铜管内，所述铜管通过接地线接地，所述铜棒与所述电源的高压输出端相连；所述铜管的侧壁设置有连通其内部的凸起管段，所述凸起管道内形成有进气孔，所述进气孔与所述铜管的内部连通；所述液相玻璃反应器包括液相玻璃反应器盖、玻璃夹层和容水空间，所述液相玻璃反应器盖盖设在玻璃夹层上，所述容水空间位于玻璃夹层内，所述玻璃夹层的侧壁设置有冷却水入口和冷却水出口。
[0006]本专利技术的一种实施方式中，所述铜管的一端与所述绝缘体连接，另一端设置有向内折弯的尖端；所述铜棒的一端穿过所述绝缘体并伸向其外侧，且与电源的高压输出端相连，铜棒的另一端位于所述铜管的尖端位置。
[0007]本专利技术的一种实施方式中，所述玻璃夹层的底部设置有与所述容水空间连通的若干个阵列式排布的圆孔，所述同轴电极等离子体射流反应器的铜管的尖端以及铜棒的端部从所述圆孔伸入至所述容水空间内的水中。
[0008]本专利技术的一种实施方式中，所述液相玻璃反应器盖设有开孔，所述同轴电极等离子体射流反应器的铜管的尖端以及铜棒的端部从所述液相玻璃反应器盖的开孔伸入至所述容水空间内的水中。
[0009]本专利技术的一种实施方式中，所述玻璃夹层内设置有搅拌机构，所述搅拌机构为机械搅拌机构或磁力搅拌机构，所述磁力搅拌机构包括磁力搅拌器和磁力搅拌子，所述磁力搅拌器位于所述玻璃夹层的下方，所述磁力搅拌子位于所述玻璃夹层内的容水空间中。
[0010]本专利技术的一种实施方式中，所述进气孔通入有工作气体，所述工作气体为氩气、氮气、氧气、空气或其混合气体；工作气体流量为2
‑
8L/min。
[0011]本专利技术的一种实施方式中，所述电源包括调压器、高压射流电源，所述调压器与所述高压射流电源相连。
[0012]本专利技术的一种实施方式中，所述电源为低频高压交流电源，输出电压为0
‑
10kV。
[0013]本专利技术的第二个目的在于提供一种所述的装置制备低温等离子体活化水的方法，包括以下步骤：
[0014]步骤一、从进气孔通入工作气体，待气流稳定后，启动电源，激发同轴电极等离子体射流反应器；
[0015]步骤二、使同轴电极等离子体射流反应器的喷射口与容水空间内的去离子水水面呈90
°
角喷射处理去离子水，即可得到低温等离子体活化水。
[0016]本专利技术的一种实施方式中，所述容水空间中去离子水体积为0
‑
300mL；处理时间为0
‑
60min。
[0017]有益效果
[0018](1)本专利技术采用去离子水更容易接受等离子体中的羟基自由基、过氧化氢、臭氧、氧/氮自由基(RONS)等有效活性成分，容易形成具有极强杀菌效果的等离子体活化水。
[0019](2)本专利技术同轴电极等离子体射流反应器，启动放电后与流入气体形成等离子体射流，能够在腔体中产生大量的活性物质成分，如羟基自由基、臭氧、过氧化氢、氧/氮自由基等，这些含有高浓度活性成分的射流从液相玻璃反应器底部(或上部)通入水中形成等离子体活化水，相比传统的吹入方式，从底部(或上部)吹入能够使活性物质更均匀分布在水中，更容易产生PAW。
[0020](3)本专利技术的液相玻璃反应器底部可同时安装多个同轴电极等离子体射流反应器，这些同轴电极等离子体射流反应器可以阵列排布采用串联或并联的方式通电，能够提升PAW的产率。
[0021](4)本专利技术通过控制等离子体放电时间、放电电压、放电气体种类以及其气体流速等参数，进一步优化活化水的杀菌效果，对大肠杆菌的杀菌效果最高可达到99.7％，该活化水制备成本低、安全可靠且使用方便。
附图说明
[0022]图1为本专利技术制备等离子体活化水的装置第一种实施方式的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术制备等离子体活化水的装置第二种实施方式的结构示意图；
[0024]图3为本专利技术同轴电极等离子体射流反应器的结构示意图；
[0025]图4为本专利技术等离子体射流反应器第一种排布方式的示意图；
[0026]图5为本专利技术等离子体射流反应器第二种排布方式的示意图；
[0027]图6为本专利技术等离子体射流反应器第三种排布方式的示意图；
[0028]图7为本专利技术等离子体射流反应器第四种排布方式的示意图。
[0029]图中：1
‑
电源，2
‑
液相玻璃反应器，3
‑
同轴电极等离子体射流反应器，4
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玻璃夹层，5
‑
冷却水入口，6
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冷却水出口，7
‑
容水空间，8
‑
圆孔，9
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进气孔，10
‑
铜管，11
‑
铜棒，12
‑
绝缘体，13
‑
磁力搅拌器，14
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大气压等离子体射流制备等离子体活化水的装置，其特征在于，包括电源、液相玻璃反应器和同轴电极等离子体射流反应器，所述同轴电极等离子体射流反应器的输入端与电源连接，所述同轴电极等离子体射流反应器的输出端插入至所述液相玻璃反应器内；所述同轴电极等离子体射流反应器包括铜管、铜棒和绝缘体，所述铜棒位于所述铜管内，所述铜管通过接地线接地，所述铜棒与所述电源的高压输出端相连；所述铜管的侧壁设置有连通其内部的凸起管段，所述凸起管道内形成有进气孔，所述进气孔与所述铜管的内部连通；所述液相玻璃反应器包括液相玻璃反应器盖、玻璃夹层和容水空间，所述液相玻璃反应器盖盖设在玻璃夹层上，所述容水空间位于玻璃夹层内，所述玻璃夹层的侧壁设置有冷却水入口和冷却水出口。2.根据权利要求1所述的大气压等离子体射流制备等离子体活化水的装置，其特征在于，所述铜管的一端与所述绝缘体连接，另一端设置有向内折弯的尖端；所述铜棒的一端穿过所述绝缘体并伸向其外侧，且与电源的高压输出端相连，铜棒的另一端位于所述铜管的尖端位置。3.根据权利要求2所述的大气压等离子体射流制备等离子体活化水的装置，其特征在于，所述玻璃夹层的底部设置有与所述容水空间连通的若干个阵列式排布的圆孔，所述同轴电极等离子体射流反应器的铜管的尖端以及铜棒的端部从所述圆孔伸入至所述容水空间内的水中。4.根据权利要求2所述的大气压等离子体射流制备等离子体活化水的装置，其特征在于，所述液相玻璃反应器盖设有开孔，所述同轴电极等离子体射流反应器的铜管的尖端以及铜棒的端部从所述液相玻璃反应器盖的开孔伸入至所述容水空间内的水中。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝小龙，缪龙宇，石朝阳，张一波，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：