CN106241963A - 液体处理方法、对象物处理方法、液体处理装置及等离子体处理液 - Google Patents

液体处理方法、对象物处理方法、液体处理装置及等离子体处理液 Download PDF

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Abstract

本发明提供能生成具有高分解能力、其持续性优异的处理液的液体处理方法、对象物处理方法、液体处理装置及等离子体处理液。本发明的一方式的液体处理方法包括：准备pH为9以上的液体的步骤、和通过在液体的附近或液体中产生等离子体而生成pH为9以上的等离子体处理液的步骤。

Description

液体处理方法、对象物处理方法、液体处理装置及等离子体处 理液
技术领域
本发明涉及液体处理方法、对象物处理方法、液体处理装置及等离子体处理液。
背景技术
以往，已知有利用等离子体进行水的净化和杀菌的杀菌装置。例如，专利文献1中公开了通过利用等离子体在水中生成的活性种对微生物和细菌进行杀菌的杀菌装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-255027号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，通过等离子体生成的活性种的寿命短，含有活性种的水的活性会立刻降低。即，通过等离子体生成活性种的水不能维持较高的活性。因此，在以往技术中，例如在杀菌时，必须将含有菌的对象物置于通常用高电压驱动的等离子体生成装置的附近。
于是，本发明提供能够生成具有高活性、其持续性优异的处理液的液体处理方法、对象物处理方法、液体处理装置、等离子体处理液。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的一方式的液体处理方法包括：准备pH为9以上的液体的步骤、和通过在所述液体的附近或所述液体中产生等离子体而生成pH为9以上的等离子体处理液的步骤。
此外，本发明的一方式的液体处理装置具备：用于收纳液体的容器，包含电极对和对所述电极对施加电压的电源、在所述液体的附近或所述液体中产生等离子体的等离子体产生器，以及控制所述等离子体产生器的控制电路；所述控制电路使所述等离子体产生器开始产生所述等离子体，在所述液体的pH的每单位时间的平均值被包含在9以上的规定范围内时，停止产生所述等离子体。
发明效果
根据本发明，能够生成具有高活性、其持续性优异的等离子体处理液。
附图说明
图1为表示实施方式的处理液生成装置的构成例的图。
图2为表示实施方式的处理液生成方法的一例子的流程图。
图3为表示实施方式的准备第1处理液的步骤的流程图。
图4A为表示实施方式的对象物处理方法的一例子的流程图。
图4B为表示实施方式的对象物处理方法的一例子的流程图。
图5为表示实施例1和3以及比较例4的液体试样的靛蓝胭脂红分解试验的结果的图。
图6为表示实施例1和3以及比较例4的放置24小时后的液体试样的靛蓝胭脂红分解试验的结果的图。
图7为表示实施例2和4以及比较例4的液体试样的靛蓝胭脂红分解试验的结果的图。
图8为表示比较例1的放置规定期间后的液体试样的靛蓝胭脂红分解试验的结果的图。
图9为表示比较例2、4和5的液体试样的靛蓝胭脂红分解试验的结果的图。
图10为表示实施方式的变形例的处理液生成装置的构成的图。
具体实施方式
(术语的定义)
“碱性”是指pH(氢离子指数)为9以上，“酸性”是指pH比6低。
“碱性化”是指使pH为9以上，“酸性化”是指使pH比6低。
“等离子体处理”是指使等离子体与液体接触，或是指使含有通过等离子体产生的活性种的气体与液体接触。
“未处理液”是指通过等离子体处理之前的液体。
“等离子体处理液”是指通过等离子体处理之后的液体。等离子体处理液例如可作为用于将对象物分解和/或杀菌的处理液发挥作用。为了说明简便，可将pH调整前的等离子体处理液称为第1处理液，将pH调整后的等离子体处理液称为第2处理液。
“液体处理方法”是指对液体进行等离子体处理、和/或使液体的pH变更的方法。通过液体处理方法进行处理后的液体被作为用于将对象物分解和/或杀菌的处理液利用时，该液体处理方法可称为处理液生成方法。即，“处理液生成方法”为液体处理方法的一例子。同样地，“处理液生成装置”为液体处理装置的一例子。
“对象物”是指通过等离子体处理液进行分解和/或杀菌的物质。
“准备液体”不仅包括生成液体，还包括供应液体。
“液体的附近”是指在通过等离子体产生的活性种能够接触到水的范围内离开液面的区域。液体的附近例如是指距离液面为2cm以内的区域。
“将A添加到B中”，只要没有特别说明，则不仅包括通过将A供给到B中进行混合的情况，还包括通过将B供给到A中进行混合的情况。
(实施方式的概要)
本发明的一方式的处理液生成方法通过准备pH为9以上的液体，在所述液体的附近或所述液体中产生等离子体，生成pH为9以上的处理液。
该方法生成的碱性的处理液具有高活性，其持续性优异。因此，能够将该处理液用于例如有机物、微生物或细菌等对象物的分解和/或消灭。
例如，也可以通过准备作为通过上述处理液生成方法生成的处理液的第1处理液，并调整所述第1处理液的pH，从而生成pH比6低的第2处理液。
该方法生成的酸性的第2处理液具有高活性。因此，能够通过酸性的第2处理液将难以用例如碱性的第1处理液分解和/或杀菌的对象物进行分解和/或杀菌。
例如，在所述第1处理液的pH调整中，可以通过在所述第1处理液中添加(i)酸或盐、(ii)含有酸或盐的至少一种的溶液、(iii)溶解后形成酸的气体或固体、或(iv)含有产生该气体或该固体的微生物的溶液，生成所述第2处理液。
由此，能够容易地生成第2处理液。即，作为从第1处理液生成第2处理液时的材料，可以从多种材料中选择。因此，在选择例如廉价的材料时，能够降低成本。
本发明的一方式的对象物处理方法为包括上述处理液生成方法的对象物处理方法，使生成的处理液与对象物接触。
生成的处理液能够将对象物有效地分解和/或杀菌。因而，能够缩短对例如微生物或细菌等进行分解和/或杀菌所需的时间。
本发明的一方式的对象物处理方法为包括上述处理液生成方法的对象物处理方法，其中，使所述液体与对象物接触，通过在使所述液体与所述对象物接触的状态下在所述液体的附近或所述液体中产生等离子体，生成pH为9以上的所述处理液。
由此，能够一边生成处理液，一边使处理液与对象物接触。因此，能够将对象物有效地分解和/或杀菌。因而，能够缩短对例如微生物或细菌等进行分解和/或杀菌所需的时间。
本发明的一方式的处理液为通过上述处理液生成方法生成的处理液。
该处理液能够将对象物有效地分解和/或杀菌。因而，能够缩短对例如微生物或细菌等进行分解和/或杀菌所需的时间。
本发明的一方式的处理液生成装置具备：用于收纳液体的容器，具有至少一对电极对和对所述电极对施加电压的电源、在所述容器内的液体的附近或液体中产生等离子体的等离子体产生器，以及控制所述等离子体产生器的控制电路，所述控制电路通过所述等离子体产生器开始产生等离子体，在所述容器内的液体的pH的每单位时间的平均值被包含在9以上的规定范围内时，停止产生所述等离子体。
等离子体产生后的碱性的处理液由于含有离子、分子、自由基等活性种，具有高活性，其持续性优异。因此，能够将该处理液用于例如有机物、微生物或细菌等对象物的分解和/或杀菌等。
本发明的一方式的处理液生成装置可以具备：用于收纳液体的容器、将用于调整所述容器内的液体的pH的pH调整物质供给到所述容器内的供给部、以及控制所述供给部的控制电路，所述控制电路在将通过在液体的附近或液体中产生等离子体而生成的pH为9以上的第1处理液加入到所述容器中时，通过使所述供给部供给所述pH调整物质来调整所述容器内的所述第1处理液的pH，生成pH比6低的第2处理液。
生成的酸性的第2处理液由于含有离子、分子、自由基等活性种，具有高活性。因此，能够将难以用例如碱性的第1处理液进行分解和/或杀菌的对象物通过酸性的第2处理液进行分解和/或杀菌。
以下，参照附图对实施方式进行具体地说明。
另外，以下说明的实施方式均表示总括性的或具体的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接方式、步骤、步骤的顺序等仅为一例子，其主旨并非限定本发明。此外，以下的实施方式中的构成要素中，对于表示最上位概念的独立权利要求中未记载的构成要素，作为任选的构成要素进行说明。另外，本实施方式中，处理液生成方法以处理液生成装置的动作例进行了说明，但处理液生成方法并不限定于特定的装置构成。
(实施方式)
[1.处理液生成装置]
使用图1对实施方式的处理液生成装置的概要进行说明。图1表示本实施方式的处理液生成装置10的构成的一例子。
处理液生成装置10为通过在碱性的液体的附近或液体中产生等离子体，从而生成碱性的第1处理液的装置。如图1所示，处理液生成装置10具备：容器20、控制电路40、等离子体产生器50、循环泵80、以及配管81。
处理液生成装置10也可以进一步通过调整第1处理液的pH，生成酸性的第2处理液。例如，如图1所示，处理液生成装置10进一步具备将pH调整物质供给到容器20内的供给部30。
处理液生成装置10可以进一步使碱性的第1处理液或酸性的第2处理液与对象物接触。例如，如图1所示，处理液生成装置10进一步具备使处理液与对象物接触的接触部60和阀61。
以下，对本实施方式的处理液生成装置10具备的各构成要素的例子进行详细地说明。
[1-1.容器]
容器20为用于收纳液体的容器。容器20中设置有用于供给液体的供给口21和用于排出液体的排出口22。
容器20例如由具有耐酸性或耐碱性的材料形成。例如，容器20由聚氯乙烯、聚四氟乙烯(PFA)等树脂材料、不锈钢等金属材料、或陶瓷等形成。容器20的大小和形状没有特别限定。
在容器20中作为未处理液加入pH为9以上的液体90。如图1所示，容器20与等离子体产生器50连接。等离子体产生器50对液体90进行等离子体处理。例如，等离子体产生器50通过在液体90的附近或液体90中产生等离子体，生成pH为9以上的第1处理液。第1处理液储存在容器20内。
液体90例如为磷酸缓冲液等缓冲液、或氢氧化钠水溶液等。另外，液体90为缓冲液时，能够使pH缓慢地变化，能够容易地调整至所希望的pH。
[1-2.供给部]
供给部30将用于调整容器20内的液体90的pH的pH调整物质供给到容器20内。供给部30例如根据来自于控制电路40的指示，在规定的时刻将规定量的pH调整物质供给到容器20中。供给部30通过例如将含有酸或盐的溶液作为pH调整物质添加到碱性的第1处理液中，将该处理液的pH调整为比6小。
pH调整物质为(i)酸或盐、(ii)含有酸或盐的至少一种的溶液、(iii)溶解后形成酸的气体或固体、或(iv)含有产生该气体或该固体的微生物的溶液等。例如，pH调整物质为硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、或硫酸铝(Al2(SO4)3)或氯化镁(MgCl2)等盐。另外，这些只不过是一例子，只要是可调整液体的pH的物质，pH调整物质可以为固体、液体、气体等任意的物质。或者，pH调整物质也可以为产生能调整pH的物质的微生物。
供给部30也可以在等离子体处理期间添加作为用于抑制液体90的pH变得比9小的pH调整物质的含有碱的溶液。此时，pH调整物质可以为(i)碱、(ii)含有碱的溶液、(iii)溶解后形成碱的气体或固体、或(iv)含有产生该气体或该固体的微生物的溶液等。例如，pH调整物质可以为氢氧化钠(NaOH)水溶液、氨(NH3)水溶液等。
供给部30例如具备：用于收纳pH调整物质的容器；和与该容器连接，用于将pH调整物质供给到容器20中的泵和/或阀。例如，控制电路40通过控制泵，调整收纳有pH调整物质的容器与收纳有液体90的容器20之间的压力差。例如，控制电路40控制阀的开闭动作。
[1-3.控制电路]
控制电路40控制等离子体产生器50。
控制电路40例如控制等离子体产生器50具备的电源51和气体供给器56。控制电路40控制电源51在第1电极52与第2电极53之间施加电压的时刻及其期间。即，控制电路40控制在液体90中产生等离子体92的时刻及其期间(即等离子体处理的持续时间)。此外，控制电路40例如控制气体供给器56向液体90中供给气体的时刻及气体的量等。
例如，控制电路40在将碱性的未处理液加入到容器20内后，使等离子体产生器50开始产生等离子体92，经过规定时间后停止产生等离子体92。例如，控制电路40具有计测从开始等离子体处理的时刻起的经过时间的计时器。控制电路40在等离子体处理的持续时间达到规定的时间时，停止产生等离子体。
控制电路40也可以进一步控制供给部30。例如，在容器20中加有碱性的第1处理液时，控制电路40可以使供给部30将pH调整物质供给到容器20内，调整容器20内的第1处理液的pH。由此，生成酸性的第2处理液。即，第2处理液是通过调整碱性的等离子体处理液的pH而生成的酸性的等离子体处理液。第2处理液也可以根据需要从容器20的排出口22排出到外部，例如用于对象物的分解和/或杀菌等。
控制电路40也可以在使等离子体产生器50产生等离子体时，使供给部30向容器20内供给pH调整物质。例如，在等离子体产生器50内的气体供给器56供给空气时，空气中的氮的一部分被氧化变成硝酸而溶入液体中，可使液体90的pH降低。因此，控制电路40例如通过使作为pH调整物质的含有碱的溶液向容器20内供给，能够抑制液体的pH变得比9小。
或者，控制电路40也可以在使等离子体产生器50停止产生等离子体92之后，使供给部30向容器20内供给pH调整物质。由此，在容器20内生成碱性的第1处理液。
或者，控制电路40也可以在使等离子体产生器50产生等离子体92的期间，以使容器20内的液体90的pH的每单位时间的平均值变为9以上的方式，逐步调整pH。由此，在容器20内生成碱性的第1处理液。
控制电路40例如具备存储有程序的非易失性存储器和执行程序的处理器。控制电路40也可以进一步具备作为用于执行程序的临时存储区域的易失性存储器、和输出输入端口。控制电路40例如为微型计算机。
[1-4.等离子体产生器]
等离子体产生器50为在液体90中产生等离子体92的装置。如图1所示的等离子体产生器50在液体90中生成的气泡91内产生等离子体92。气泡91例如由通过气体供给器56供给的气体形成。
如图1所示，等离子体产生器50具备电源51、第1电极52、第2电极53、绝缘体54、保持块55、气体供给器56、以及反应槽57。以下，对等离子体产生器50具备的各构成要素的例子进行详细地说明。
电源51连接于第1电极52与第2电极53之间。电源51在第1电极52与第2电极53之间施加规定的电压。规定的电压例如为脉冲电压或交流电压。规定的电压例如为1kV～50kV、1Hz～100kHz的高电压脉冲。电压波形例如为脉冲状、正弦半波形及正弦波状中的任意一种。此外，在第1电极52与第2电极53之间流通的电流值例如为1mA～3A。例如，电源51在第1电极52与第2电极53之间施加峰值电压为4kV、脉冲宽度为1μsec、频率为30kHz的脉冲电压。例如，电源51的输入电力为10W～100W。
第1电极52为电极对中的一者，以贯通反应槽57的壁的方式配置，至少一部分与液体90接触。第1电极52例如为棒状电极。第1电极52例如由铜、铝或铁等导电性的金属材料形成。
第2电极53为电极对中的另一者，以贯通反应槽57的壁的方式配置。第2电极53在没有从电源51供给电力时，至少一部分与液体90接触。第2电极53作为反应电极使用。在第1电极52与第2电极53之间施加规定的电压时，在第2电极53的周围产生等离子体92。等离子体92例如在气泡91内产生。
在图1所示的例子中，第2电极53具备金属电极部53a和金属螺栓部53b。
金属电极部53a可通过压入金属螺栓部53b而一体化地形成。金属电极部53a以不从绝缘体54的开口突出的方式设置。金属电极部53a例如为棒状电极，由钨等耐等离子体性的金属材料形成。另外，虽然耐久性会恶化，但金属电极部53a也可以由铜、铝或铁等形成。
金属螺栓部53b支撑被压入的金属电极部53a。金属螺栓部53b例如为棒状部件，由铁形成。另外，金属螺栓部53b并不限于铁，也可以为铜、锌、铝、锡或黄铜等。
金属螺栓部53b具有与设置于保持块55上的螺纹部(例如内螺纹)螺合的螺纹部(例如外螺纹)。由此，能够调整金属电极部53a和绝缘体54的位置关系。
金属螺栓部53b例如设置有在轴向上贯通的贯通孔(未图示)。贯通孔的一端与位于金属电极部53a与绝缘体54之间的空隙连通。贯通孔的另一端与气体供给器56连接。因此，从气体供给器56供给的气体经由该贯通孔和空隙供给到液体90中，在液体90中形成气泡91。
绝缘体54以围住金属电极部53a的外周面的方式设置。绝缘体54例如具有圆筒形状。绝缘体54的内径比金属电极部53a的外径大。因此，在绝缘体54的内周面与金属电极部53a的外周面之间形成空隙。
绝缘体54例如可以由氧化铝陶瓷形成，也可以由氧化镁、石英或氧化钇等形成。
保持块55为用于保持金属螺栓部53b和绝缘体54的部件。保持块55上设置有螺纹部(例如内螺纹)。通过使金属螺栓部53b绕轴旋转，能够调节保持块55与金属螺栓部53b的位置关系，由此，能够调整绝缘体54与金属电极部53a的位置关系。例如，能够以金属电极部53a的前端不从绝缘体54的开口突出的方式进行调整。
气体供给器56通过向液体90中供给气体，在液体90中形成气泡91。气泡91从绝缘体54的开口释放到反应槽57的液体90中。气体供给器56例如为泵。
气体供给器56例如取入存在于等离子体产生器50周围的空气，将该空气供给到反应槽57内的液体90中。另外，气体供给器56供给的气体并不限于空气，也可以为氮气、氧气、氩气等稀有气体、或水蒸气等，只要是可形成等离子体状态就没有特别的限定。气体经由在金属螺栓部53b上设置的贯通孔、及金属电极部53a与绝缘体54之间的空隙供给到液体90中，在液体90中形成气泡91。金属电极部53a例如被气泡91覆盖，并且能够维持不与液体90直接接触的状态。在该状态下，在气泡91内生成等离子体92。
反应槽57为在内部形成用于产生等离子体92的空间的容器。反应槽57与配管81连接。循环泵80使液体90经由配管81在反应槽57与容器20之间循环。另外，反应槽57也可以为配管81的一部分。
例如，将液体90从容器20输送到反应槽57内，在反应槽57内的液体90中产生等离子体92，由此，生成第1处理液。在反应槽57内生成的第1处理液经由供给口21供给到容器20中。
反应槽57例如由具有耐酸性或耐碱性的材料形成。例如，反应槽57由聚氯乙烯、聚四氟乙烯(PFA)等树脂材料、不锈钢等金属材料、或陶瓷等形成。反应槽57的大小和形状没有特别限定。
另外，反应槽57和容器20也可以一体化。换而言之，等离子体产生器50可以不具备反应槽57，在容器20内产生等离子体92。此时，处理液生成装置10可以不具备循环泵80和配管81。
另外，本实施方式的处理液生成装置10也可以不具备等离子体产生器50。此时，例如将在其它地方预先生成的第1处理液加入到容器20中。
[1-5.接触部和阀]
接触部60为用于使第1处理液或第2处理液与对象物接触的部分。接触部60例如经由阀61与容器20的排出口22连接。接触部60例如可以为加入对象物的容器。此时，通过将第1或第2处理液经由排出口22加入该容器内，使第1处理液或第2处理液与对象物接触。或者，接触部60例如也可以为注射器、喷雾器、或扩散器等。此时，喷射器通过将第1处理液或第2处理液向对象物喷出，使第1处理液或第2处理液与对象物接触。
对象物为通过第1处理液或第2处理液被分解和/或杀菌的物质。例如，对象物为有机物、微生物或细菌等。接触部60例如使从排出口22排出的第1处理液或第2处理液与含有对象物的物体接触。含有对象物的物体例如是餐具类等生活用品、医疗器械、或者浴室地板或窗玻璃等建材。或者，含有对象物的物体例如为含有龋齿菌或牙周病菌等的人体口腔、含有腐败细菌等的食品、动植物等。
阀61设置于排出口22，通过控制电路40控制开闭。例如，在阀61打开的情况下，储存在容器20中的液体经由排出口22供给到接触部60，与对象物接触。例如，控制电路40在生成第2处理液之后，通过打开阀61，使第2处理液与对象物接触。或者，控制电路40不控制供给部30，通过打开阀61，使第1处理液与对象物接触。
另外，处理液生成装置10也可以通过接触部60以外的方法使第1处理液或第2处理液与对象物接触。
例如，处理液生成装置10也可以进一步具备向容器20内供给对象物的供给部(未图示)。供给部可以为用于用户将对象物供给到容器20中而设置在容器20上的供给口。供给部可以进一步具有收纳对象物的容器，该容器经由阀与供给口连接。通过该构成，例如，能够通过供给部向容器20内供给对象物，并在对象物和第1处理液混合的状态下，调整该处理液(或第1处理液和对象物的混合液)的pH。由此，能够在生成第2处理液的同时，使第2处理液与对象物接触。
例如，处理液生成装置10也可以具有收纳使对象物和pH调整物质预先混合后的混合物的容器。在该构成中，可以通过将混合物供给到第1处理液中，使混合物与第1处理液接触，也可以通过将第1处理液供给到混合物中，使混合物与第1处理液接触。在任一种情况下，均能够在使第1处理液与对象物接触的同时，调整第1处理液的pH。其结果是，在生成第2处理液的同时，第2处理液与对象物接触。或者，例如也可以将对象物和pH调整物质从不同的容器同时供给到容器20内。
[1-6.循环泵和配管]
循环泵80为在配管81上设置的送液装置的一例子。循环泵80例如为化工泵。
循环泵80使液体90经由配管81在容器20和反应槽57之间循环。即，通过容器20、配管81及反应槽57形成液体90的循环路径。
配管81为用于形成用于使液体90循环的循环路径的管。配管81例如由管道(pipe)、管子(tube)或软管等管状的部件形成。配管81例如由与容器20相同的材料形成。
[2.动作]
[2-1.处理液生成方法]
使用图2～图4B对本实施方式的处理液生成装置10的动作例进行说明。首先，使用图2对本实施方式的处理液生成方法进行说明。
图2表示本实施方式的处理液生成方法的流程图。
首先，处理液生成装置10准备pH为9以上的第1处理液(S10)。将准备的第1处理液收纳于容器20中。
接着，处理液生成装置10通过调整第1处理液的pH，生成pH比6低的第2处理液(S20)。例如，根据来自于控制电路40的指示，供给部30将含有酸或盐的溶液添加到第1处理液中。
本实施方式中，第1处理液的准备(例如，生成)(S10)和第2处理液的生成(S20)可以用不同的方法进行。例如，相对于第1处理液通过等离子体处理生成的情况，第2处理液可以通过向第1处理液中添加pH调整物质来进行。在由第1处理液生成第2处理液时，不进行等离子体处理。
例如，第1处理液保存于保存用容器中。第1处理液在利用到对象物的分解和/或杀菌等时，可以基于例如用户的输入，从保存用容器仅排出所利用的量，供给到反应用容器中。通过在供给到反应用容器中的第1处理液中添加pH调整物质，生成第2处理液。由此，能够将生成的第2处理液利用于对象物的分解和/或杀菌。
[2-2.第1处理液的生成]
接着，作为本实施方式的准备碱性的第1处理液的步骤的一例子，使用图3对生成碱性的第1处理液的步骤进行说明。图3为表示本实施方式的生成第1处理液的步骤的流程图。
首先，将未处理液加入容器20中(S11)。未处理液为未进行等离子体处理的液体90，例如为碱性的缓冲液或水溶液。
接着，开始产生等离子体(S12)。例如，根据来自于控制电路40的指示，气体供给器56向液体90中供给气体。第2电极53被由所供给的气体形成的气泡91覆盖。在该状态下，根据来自于控制电路40的指示，电源51在第1电极52和第2电极53之间施加电压。由此，在气泡91中引起放电，产生等离子体92。等离子体92产生时，等离子体92作用于液体90，通过使液体90的离子组成变化，使pH变化。或者，等离子体92作用于所供给的气体，生成产物，该产物溶入液体90中而使液体90的pH变化。
例如，在气体供给器56供给空气时，空气中所含的氮气的一部分被氧化而形成硝酸。该硝酸溶入液体90中时，液体90的pH降低。因此，在图3所示的流程中，在液体90的pH的每单位时间的平均值变为低于9时(S13中为否)，控制电路40使供给部30将pH调整物质添加到容器20内的液体90中(S14)。此时的pH调整物质为含有碱的溶液等用于增大液体90的pH的物质。
pH为9以上(S13中为是)、且经过规定期间时(S15中为是)，停止产生等离子体92(S16)。例如，控制电路40使电源51停止在第1电极52和第2电极53之间施加电压。此外，控制电路40使气体供给器56停止供给气体。
另外，规定期间为持续等离子体处理的时间，可以任意地设定。规定期间例如为用于使第1处理液(或第2处理液)得到所要求的分解和/或杀菌能力的充分的期间。产生等离子体92的期间(即等离子体处理的持续期间)越长，第1处理液(或第2处理液)的分解和/或杀菌能力变得越大。
容器20中也可以设置用于检测液体90的pH的pH传感器。控制电路40也可以从pH传感器得到液体90的pH的值，基于所得到的值停止产生等离子体92。
pH传感器例如为玻璃电极式pH计。玻璃电极式pH计中，例如使用氯化钾溶液或离子液体盐桥作为液接部，使Ag/AgCl作为电极。pH传感器例如可以为ISFET式pH计。或者，作为pH检测手段，也可以对液体取样，使用pH指示剂或pH试纸进行比色测定。
另外，也可以不设置pH传感器。此时，可以将等离子体处理的持续期间根据例如通过气体供给器56供给的气体的种类、液体90的种类和容量、以及施加的电压，设定为用于将液体90的pH保持为9以上的适当的值。
如以上那样，本实施方式的处理液生成方法能够生成分解和/或杀菌能力高的第2处理液。
[2-3.对象物处理方法]
以下，使用图4A和图4B对利用酸性的第2处理液的对象物的处理方法进行说明。
图4A为表示本实施方式的对象物处理方法的流程图。如图4A所示，直至生成酸性的第2处理液的步骤S10和S20与例如图2所示的步骤S10和S20相同。
处理液生成装置10在生成第2处理液之后，使生成的第2处理液与对象物接触(S30)。例如，控制电路40通过打开阀61，将储存在容器20中的第2处理液经由排出口22供给到接触部60中。接触部60使供给的第2处理液与对象物接触。
也可以将步骤S10和S20一并进行。例如，可以预先将对象物和pH调整物质混合。此时，将由对象物和pH调整物质形成的混合物进一步与第1处理液混合。或者，也可以将对象物、pH调整物质以及第1处理液同时混合。即，本实施方式的对象物处理方法也可以在使第1处理液与对象物接触的同时，调整第1处理液的pH。由此，能够在生成第2处理液的同时，进行第2处理液与对象物的接触。
另外，上述说明中对使酸性的第2处理液与对象物接触的例子进行了例示，但并不限于此。也可以使碱性的第1处理液与对象物接触。
图4B为表示本实施方式的对象物处理方法的流程图。如图4B所示，在步骤S10中准备第1处理液之后，使第1处理液与对象物接触(S30a)。
例如，控制电路40也可以不使供给部30供给用于使液体90酸性化的pH调整物质，通过打开阀61，经由排出口22向接触部60供给储存于容器20中的第1处理液。接触部60使供给的第1处理液与对象物接触。
第1处理液由于能够将对象物分解或杀菌，因此能够进行例如杀菌等。
另外，例示了在准备或生成第1处理液后使其与对象物接触的例子，但并不限定于此。也可以在生成第1处理液的同时，使第1处理液与对象物接触。例如，可以在使液体90与对象物接触的状态下，在液体90的附近或在液体90中产生等离子体而生成pH为9以上的第1处理液。
[3.实施例]
以下，使用附图对本实施方式的处理液生成装置10的实施例进行说明。本发明人为了验证第1处理液和第2处理液的分解能力及其持续性，准备了以下所示的实施例1～4的液体试样和比较例1～5的液体试样，进行了这些液体试样的靛蓝胭脂红分解试验。
[3-1.条件]
首先，使用表1和表2对各实施例和比较例的详细条件进行说明。表1中汇总了实施例1和2以及比较例1～3的条件。表2中汇总了实施例3和4以及比较例4和5的条件。
表1
表2
实施例1～4及比较例1中，使用图1所示的处理液生成装置10对未处理液进行等离子体处理。容器20为PFA制的容器，使用100mL的液体90。容器20中配置pH传感器，持续地对液体90的pH和温度进行监测。
循环泵80为化工泵，配管81内的流量为0.6L/min。气体供给器56以0.3L/min将空气供给到液体90中。电源51供给30分钟、20W的电力。即，产生等离子体92的时间、即等离子体处理的持续时间为30分钟。
另外，产生等离子体92时，液体90的pH变小。为了将pH抑制为比9小，一边适当追加氢氧化钠水溶液等，一边产生等离子体92。
实施例1中，将pH为12的磷酸缓冲液(未处理液)进行等离子体处理，得到pH为11.4的液体(第1处理液)。实施例3中，通过在实施例1的第1处理液中添加硫酸，得到pH为2.58的第2处理液。
实施例2中，将pH为12的氢氧化钠水溶液(未处理液)进行等离子体处理，得到pH为11.2的液体(第1处理液)。实施例4中，通过在实施例2的第1处理液中添加硫酸，得到pH为2.29的第2处理液。
比较例1中，将pH为6的标准水(未处理液)进行等离子体处理，得到pH为2.5的液体(等离子体处理液)。在此，标准水是指将电导率调整成与自来水相同的20mS/m的硫酸钠(Na2SO4)水溶液。标准水是通过将硫酸钠61.3mg用超纯水定容至500mL而生成的。
比较例2中，准备pH为11.5的磷酸缓冲液(非等离子体处理液)。比较例4中，通过在pH为7.2的磷酸缓冲液中添加硫酸，得到pH为2.5的磷酸缓冲液(非等离子体处理液)。比较例5中，准备pH为7.2的磷酸缓冲液(非等离子体处理液)。比较例2、4和5中，没有对磷酸缓冲液进行等离子体处理。
比较例3中，准备pH为11.5的氢氧化钠水溶液。比较例3中，没有对氢氧化钠水溶液进行等离子体处理。
以下，实施例1和2的第1处理液、实施例3和4的第2处理液、比较例1中的等离子体处理液、以及比较例2～5中的非等离子体处理液作为分解试验的液体试样使用。
[3-2.分解试验的结果]
以下，对实施例1～4及比较例1～5的试样的靛蓝胭脂红分解试验的结果进行说明。靛蓝胭脂红对610nm的波长的光具有最大吸收。即，液体试样中存在靛蓝胭脂红时，吸收610nm的波长的光而使吸光度变为高值。另一方面，液体试样中的靛蓝胭脂红被分解时，由于不吸收610nm的波长的光，而使吸光度变为低值。因此，能够将液体试样和靛蓝胭脂红混合时的吸光度的时间变化作为液体试样的分解能力的指标使用。
于是，使用分光测定器对混合了靛蓝胭脂红的各种液体试样对于610nm的波长的光的吸光度的时间变化进行测定。作为测定方法，使用以下2种。
第1测定方法中，将使用超纯水调整为2000ppm的靛蓝胭脂红11μL滴加到分光测定用玻璃比色槽中，加入调整到所希望的pH的液体试样2.2mL之后，立刻进行移液，开始吸光度的测定。即，该测定中的靛蓝胭脂红的初始浓度为10ppm。
第2测定方法中，开始测定吸光度之后，调整液性。即，按照第1测定方法开始对于第1处理液的测定之后，通过添加pH调整物质，生成第2处理液。由此，能够对所生成的第2处理液的靛蓝胭脂红的分解进行精度良好地测定。第2测定方法适于靛蓝胭脂红的分解能力高的情况。
以下说明的实验中，实施例2和4采用第2测定方法，其它的例子采用第1测定方法。
图5表示实施例1和3、以及比较例2的液体试样的靛蓝胭脂红分解试验的结果。
如图5所示，实施例1的情况，在液体试样与靛蓝胭脂红接触之后，吸光度立刻急剧降低。即，经等离子体处理的碱性的磷酸缓冲液使靛蓝胭脂红急剧分解。
实施例3的情况，在液体试样与靛蓝胭脂红接触之后，吸光度立刻降低。即，等离子体处理后进行了酸性化的磷酸缓冲液使靛蓝胭脂红充分分解。另外，靛蓝胭脂红的分解所需的时间与实施例3相比，实施例1更短。即，实施例1的第1处理液与实施例3的第2处理液相比，分解能力更高。
另一方面，比较例4的情况，吸光度几乎没有变化。即，酸性化的非等离子体液几乎没有使靛蓝胭脂红分解。将实施例3和比较例4进行比较，可知进行等离子体处理有助于显现处理液的分解能力。
图6表示将实施例1和实施例3、以及比较例4的液体试样放置24小时后进行的靛蓝胭脂红分解试验的结果。在此，将实施例1和实施例3、以及比较例4的液体试样放置24小时，然后，与靛蓝胭脂红接触。
如图6所示，在实施例1和实施例3以及比较例2的任一情况下，均得到与图5几乎相同的结果。实施例1和实施例3的液体试样保持分解能力至24小时后。因此，等离子体处理后的磷酸缓冲液，与之后是否酸性化无关，保持了高的分解能力。
图7表示实施例2和4、以及比较例3的液体试样的靛蓝胭脂红分解试验的结果。图7一并示出了实施例2和4以及比较例3的刚生成液体试样后的分解试验的结果、和将实施例2的液体试样放置24小时或48小时后的分解试验的结果。
如图7所示，实施例2的液体试样(即等离子体处理后的碱性的氢氧化钠水溶液)显示出高的分解能力。实施例2的液体试样直至48小时后具有充分高的分解能力。
实施例4的液体试样(即等离子体处理后进行了酸性化的氢氧化钠水溶液)显示出高的分解能力。实施例4的液体试样与未设置放置期间的实施例2的液体试样相比，显示出高的分解能力。
另一方面，比较例3的液体试样(即未进行等离子体处理的氢氧化钠水溶液)不具有分解能力。因此，将实施例2和比较例3进行比较可知，进行等离子体处理有助于显现处理液的分解能力。
由实施例1～4的结果可知，等离子体处理液在等离子体处理前即使为碱性的缓冲液和碱性的水溶液的任一种，均具有高的分解能力，即具有高活性。因此，未处理液的液性只要为碱性，对于其它的性质没有特别的限定。
图8表示将比较例1的液体试样放置规定期间后进行的靛蓝胭脂红分解试验的结果。图8中的图例表示放置的时间。
如图8所示，比较例1的情况，从等离子体处理刚停止后仅经过5分钟，靛蓝胭脂红的分解所需的时间变长。即，比较例1的液体试样(即经等离子体处理的标准水)的分解能力在短时间内降低。然后，比较例1的液体试样随着放置时间的经过，处理液的分解能力降低，在经过24小时的时刻，分解能力大大降低。
图9表示比较例2、4和5的处理液的靛蓝胭脂红分解试验的结果。
由图9明确可知，比较例4的液体试样(即酸性的磷酸缓冲液)和比较例5的液体试样(即中性的磷酸缓冲液)几乎没有分解能力。
比较例2的液体试样(即碱性的磷酸缓冲液)也几乎没有分解能力。如一般所知，由于靛蓝胭脂红在pH为11以上的碱性溶液中，一部分形成隐色型结构，因此在610nm下的吸光度降低。这是比较例2的吸光度的初期值较低的原因，但这是可逆的，通过使pH为11以下，能够使吸光度返回到与比较例4或5相同的值。但是，在靛蓝胭脂红长时间持续混合在pH为11.5以上的碱性溶液中时，会缓慢分解而使吸光度降低。
从比较例2明确可知，即使是碱性的磷酸缓冲液，也不具有像实施例1和实施例3那样强的分解能力。
(变形例)
上述的实施方式中，对处理液生成装置10具备等离子体产生器50的构成进行了说明，但并不限定于此。也可以如图10所示的处理液生成装置100，不具备等离子体产生器50。图10表示本变形例的处理液生成装置100的构成。
如图10所示，处理液生成装置100具备容器20、供给部30、以及控制电路40。在容器20中经供给口21加入例如通过其它装置预先进行了等离子体处理的碱性的第1处理液。供给部30和控制电路40的动作与上述的实施方式相同。但是，由于本变形例的处理液生成装置100不具备等离子体产生器50，因此，供给部30和控制电路40也可以不进行等离子体产生器50的动作。
根据本变形例的处理液生成装置100，与上述的变形例同样地，能够生成具有高活性的酸性的处理液。此外，由于可以不具备等离子体产生器，因此即使在离开等离子体产生器的地方也能够进行对象物的分解和/或杀菌等。
(其它的实施方式)
以上，基于实施方式对一个或多个方式的处理液生成方法及处理液生成装置等进行了说明，但本发明并不限于这些实施方式。在不脱离本发明的主旨的范围内，基于本领域技术人员的想法对本实施方式实施各种变形而得到的方式以及将不同实施方式中的构成要素组合构成的方式均包含在本发明的范围内。
例如，上述的实施方式中，处理液生成装置具备供给pH调整物质的供给部，控制电路40以使供给部30供给pH调整物质而生成第2处理液的方式构成。但是，在仅使用第1处理液的情况下，这些构成并不是必要的。
例如，上述的实施方式中，对等离子体产生器50在液体90中产生等离子体92的例子进行了例示，但是等离子体产生器50也可以在液体90的附近产生等离子体92。例如，可以使第1电极52和第2电极53的至少一者不与液体90接触，而配置在气体中。
例如，通过在液体90的液面(与空气的界面)的附近产生等离子体92，使液面和液面的附近的气体暴露于等离子体中。由此，在液体(第1处理液)中生成离子、分子、自由基等活性种。并且，可生成内部含有受等离子体作用的空气的纳米泡。进一步，可认为通过使第1处理液酸性化，通过这些等离子体处理生成的离子、分子、自由基、纳米泡等发挥作用而在液体中生成其它的活性种。由此能够生成具有活性的第2处理液。
此外，例如，上述的实施方式中，作为pH调整物质例举出了硫酸或氢氧化钠水溶液，但是，也可以使用硝酸或氨水，或者只要是能够使pH变化的物质，就没有特别的限定。例如，能够使用一般的家庭用洗涤剂或柠檬汁等作为pH调整物质。
例如，也可以在上述的实施方式中，代替pH调整物质，通过电解来调整pH。例如，容器通过隔膜分割成第1区域和第2区域，在第1区域收纳等离子体处理液，在第2区域收纳规定的液体。电极A配置在第1区域中，电极B配置在第2区域中。在该构成中，在电极A和电极B之间施加电压时，将等离子体处理液电解。例如，在第1区域收纳pH为9以上的等离子体处理液时，以电极A为阳极，以电极B为阴极，施加相对于电极B，电极A成为正的电压。由此，等离子体处理液的pH降低。此时，pH的变化例如也可以用上述的pH传感器监视。
此外，上述的各实施方式能够在权利要求书的范围或其等同的范围内进行各种变更、替换、增加、省略等。
产业上的可利用性
本发明的处理液生成方法等由于能够生成具有高活性、其持续性优异的处理液，因此能够用于有机物的分解处理、微生物或细菌等的杀菌处理等。
符号说明
10、100 处理液生成装置
20 容器
21 供给口
22 排出口
30 供给部
40 控制电路
50 等离子体产生器
51 电源
52 第1电极
53 第2电极
53a 金属电极部
53b 金属螺栓部
54 绝缘体
55 保持块
56 气体供给器
57 反应槽
60 接触部
61 阀
80 循环泵
81 配管
90 液体
91 气泡
92 等离子体

Claims (12)

1.一种液体处理方法，其包括：
准备pH为9以上的液体的步骤、和
通过在所述液体的附近或所述液体中产生等离子体而生成pH为9以上的等离子体处理液的步骤。
2.根据权利要求1所述的液体处理方法，其中，进一步包括使所述等离子体处理液的所述pH降至低于6的步骤。
3.根据权利要求2所述的液体处理方法，其中，在使所述等离子体处理液的所述pH降低的步骤中，在所述等离子体处理液中添加(i)酸或盐、(ii)含有酸和盐中的至少一种的溶液、(iii)在所述等离子体处理液中溶解后形成酸的气体或固体、或(iv)含有生成在所述等离子体处理液中溶解后形成酸的气体或固体的微生物的溶液。
4.根据权利要求2所述的液体处理方法，其中，在使所述等离子体处理液的所述pH降低的步骤中，将所述等离子体处理液电解。
5.一种对象物处理方法，其包括：
权利要求1所述的液体处理方法、和
使所述pH为9以上的所述等离子体处理液与对象物接触的步骤。
6.一种对象物处理方法，其包括：
权利要求2～4中任意一项所述的液体处理方法、和
使所述pH低于6的所述等离子体处理液与对象物接触的步骤。
7.一种对象物处理方法，其包括权利要求1～4中任意一项所述的液体处理方法，
该对象物处理方法中，一边使所述液体与对象物接触，一边生成所述等离子体处理液。
8.一种等离子体处理液，其是通过权利要求1所述的液体处理方法生成的、所述pH为9以上的等离子体处理液。
9.一种等离子体处理液，其是通过权利要求2～4中任意一项所述的液体处理方法生成的、所述pH低于6的等离子体处理液。
10.一种液体处理装置，其具备：
用于收纳液体的容器，
包含电极对和对所述电极对施加电压的电源、在所述液体的附近或所述液体中产生等离子体的等离子体产生器，以及
控制所述等离子体产生器的控制电路；
所述控制电路使所述等离子体产生器开始产生所述等离子体，在所述液体的pH的每单位时间的平均值被包含在9以上的规定范围内时，停止产生所述等离子体。
11.一种液体处理装置，其具备：
用于收纳液体的容器、
将pH调整物质供给到所述容器内的供给部、以及
控制所述供给部的控制电路，
所述控制电路在将通过在所述液体的附近或所述液体中产生等离子体而生成的pH为9以上的等离子体处理液收纳到所述容器中时，使所述供给部将所述pH调整物质供给到所述容器内，从而使所述容器内的所述等离子体处理液的所述pH降至低于6。
12.一种液体处理装置，其具备：
用于收纳液体的容器、
电极对、
对所述电极对施加电压的电源、以及
控制所述电源的控制电路，
所述控制电路在将通过在所述液体的附近或所述液体中产生等离子体而生成的pH为9以上的等离子体处理液收纳到所述容器中时，使所述电源对所述电极对施加所述电压，从而使所述容器内的所述等离子体处理液的所述pH降至低于6。
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