CN114162905A - 液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置及方法，装置中，容器存储放电溶液；外部放电回路在放电溶液中放电以产生等离子体，阳极浸入放电溶液中且连接预充电电容C的一端，电感L连接预充电电容C的另一端，触发开关K连接电感L，阴极浸入放电溶液中且连接触发开关K；至少一个磁场调控线圈设于容器侧以产生调控等离子体的磁场，线圈靠近容器，预充电电容C0连接线圈，触发开关K0连接预充电电容C0，另一端连接线圈。
Description
技术领域
本发明属于除菌等离子体水制备领域，特别是一种液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置及方法。
背景技术
近年来，低温等离子体作为一种新型消杀手段和降解有机污染物的有效手段得到了极大的关注。制备低温等离子体的手段多种多样，包括介质阻挡放电和直接液相放电等，但制备效率差异较大，其中液体脉冲放电引发等离子体相对容易，可产生大量活性自由基、中性粒子、氧离子、羟基等成分，上述成分能够降解细菌蛋白质、遗传物质等，具有良好的抑菌功能。然而等离子体在液相中传输速率相对较低，会引起等离子体区域与本体溶液之间温度和浓度的急剧变化，从而导致放电区域内活性基团的复合和淬灭。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
针对现有技术中存在问题，本发明提出一种液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置及方法，解决现有技术制备效率低下的不足。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置包括，
容器，其存储放电溶液；
外部放电回路，其在所述放电溶液中放电以产生等离子体，所述外部放电回路包括，
预充电电容C，
阳极，其浸入所述放电溶液中且连接所述预充电电容C的一端，
电感L，其连接所述预充电电容C的另一端，
触发开关K，其连接所述电感L，
阴极，其浸入所述放电溶液中且连接所述触发开关K；
至少一个磁场调控线圈，其设于所述容器侧以产生调控等离子体的磁场，所述磁场调控线圈包括，
线圈，其靠近所述容器，
预充电电容C0，其连接所述线圈，
触发开关K0，其连接所述预充电电容C0，另一端连接所述线圈。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置中，所述磁场方向平行于所述阳极与阴极之间的放电方向。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置中，所述磁场方向垂直于所述阳极与阴极之间的放电方向。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置中，所述容器两侧各设有一个磁场调控线圈。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置中，所述阳极为针电极，阴极为板电极，或者所述阳极为板电极，阴极为针电极。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置中，放电溶液包括纯净水、钠盐溶液或钾盐溶液。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置中，所述阳极和阴极由铜、碳、钨或铬合金制成。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置中，所述容器为透明玻璃制成。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置中，所述磁场调控线圈具有调节功率的控制器。
一种利用所述的液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的制备方法包括以下步骤：
预充电电容C0充电，导通触发开关K，外部放电回路在所述放电溶液中放电，放电溶液被击穿形成等离子体通道，产生大量阴阳离子集团，使放电溶液成为具备除菌能力的等离子体活化水；
至少一个磁场调控线圈设于所述容器侧以产生调控等离子体的磁场，其中，触发开关K0与触发开关K同时刻导通，等离子体通道在磁场作用下拉长。
本发明在放电电极外部安置线圈，线圈中通电后产生磁场，等离子体受磁场影响可以改变形态，等离子体通道的拉长能够提高等离子体水制备效率且显著避免了放电区域内活性基团的复合和淬灭，本发明极大提高了等离子体水制备效率，所制备的等离子体水含有多种活性成分，具有良好的抑菌功能，在消杀病菌、生物治疗领域有巨大应用潜力。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
在附图中：
图1为本发明液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的结构示意图；
图2为本发明液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的一个实施例的针-针结构的放电电极示意图；
图3为本发明液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的一个实施例的针-针结构的放电电极示意图；
图4为本发明液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的脉冲放电回路拓扑示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
下面将参照附图图1至图4更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
如图1至图4所示，液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置包括，
容器，其存储放电溶液；
外部放电回路，其在所述放电溶液中放电以产生等离子体，所述外部放电回路包括，
预充电电容C，
阳极，其浸入所述放电溶液中且连接所述预充电电容C的一端，
电感L，其连接所述预充电电容C的另一端，
触发开关K，其连接所述电感L，
阴极，其浸入所述放电溶液中且连接所述触发开关K；
至少一个磁场调控线圈，其设于所述容器侧以产生调控等离子体的磁场，所述磁场调控线圈包括，
线圈，其靠近所述容器，
预充电电容C0，其连接所述线圈，
触发开关K0，其连接所述预充电电容C0，另一端连接所述线圈。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的优选实施例中，所述磁场方向平行于所述阳极与阴极之间的放电方向。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的优选实施例中，所述磁场方向垂直于所述阳极与阴极之间的放电方向。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的优选实施例中，所述容器两侧各设有一个磁场调控线圈。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的优选实施例中，所述阳极为针电极，阴极为板电极，或者所述阳极为板电极，阴极为针电极。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的优选实施例中，放电溶液包括纯净水、钠盐溶液或钾盐溶液。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的优选实施例中，所述阳极和阴极由铜、碳、钨或铬合金制成。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的优选实施例中，所述容器为透明玻璃制成。
液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的优选实施例中，所述磁场调控线圈具有调节功率的控制器。
一种利用所述的液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的制备方法包括以下步骤：
预充电电容C0充电，导通触发开关K，外部放电回路在所述放电溶液中放电，放电溶液被击穿形成等离子体通道，产生大量阴阳离子集团，使放电溶液成为具备除菌能力的等离子体活化水；
至少一个磁场调控线圈设于所述容器侧以产生调控等离子体的磁场，其中，触发开关K0与触发开关K同时刻导通，等离子体通道在磁场作用下拉长。
在一个实施例中，所述外部放电回路和磁场调控线圈连接处理器，处理器发出信号，所述外部放电回路以预定频率脉冲放电，且磁场调控线圈同时刻生成预定场强的磁场。
在一个实施例中，制备系统由放电电极、外部放电回路、放电溶液、外加磁场调控线圈组成。其中放电电极包括阳极和阴极，外部放电回路包括预充电电容C、电感L、触发开关K，放电溶液包括纯净水、钠盐溶液、钾盐溶液等，外加磁场调控线圈包括线圈、预充电电容C0、触发开关K0。所述放电电极阳极和阴极可以是针-针结构或者针-板结构，阳极和阴极可选材料有铜、碳、钨、铬合金等；所述外部放电回路中预充电电容C、电感L、触发开关K和放电电极串联连接；所述外加磁场调控线圈，其中线圈、预充电电容C0、触发开关K0串联连接，线圈安置于放电电极旁，利用磁场调控放电等离子体。
在一个实施例中，在放电溶液中，当放电电极距离足够近，且外部放电回路触发导通，施加在阴阳两极上的电压足够大时，液体被击穿形成等离子体通道，产生大量阴阳离子集团，使溶液成为具备除菌能力的等离子体活化水。在不施加外部辅助条件时，等离子体水的制备效率相对较低。这里引入一种新型的提高等离子体水制备效率的方法，即在放电电极外部安置线圈，线圈中通电后产生磁场，等离子体受磁场影响可以改变形态，等离子体通道的拉长能够提高等离子体水制备效率；放电电极所在回路预充电电容C和磁场调控线圈所在回路预充电电容预C0先充到合适电压，在同时刻导通触发开关K，液体脉冲放电能够以较高效率进行，所述磁场调控线圈可以施加横向磁场于等离子体通道，也可以施加纵向磁场于等离子体通道。
在一个实施例中，图1为新型液体脉冲放电制备除菌等离子体水的方法示意图，包括放电电极、外部放电回路、放电溶液、外加磁场调控线圈。在制备等离子体水时，回路中触发开关同时导通，两电极放电产生等离子体通道，在外加线圈施加的磁场作用下，通道被拉长，能够高效产生等离子体，与液体接触交换更加充分，提高了除菌等离子体水的制备效率。
在一个实施例中，图2给出了针-针结构的放电电极示意图，电极采用铜-钨组合，钠盐溶液，调整外部线圈可以产生纵向磁场，导通放电时在液体中存在强电场、冲击波、紫外光，产生大量高能电子，电子与周围分子碰撞导致大量自由基及其它中性粒子的生成。
在一个实施例中，图3给出了针-板结构的放电电极示意图，该结构引发等离子体相对容易；
在一个实施例中，图4给出了脉冲放电回路拓扑图，外部放电回路包括预充电电容C、电感L、触发开关K，导通K在电极间产生脉冲电弧。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (10)
1.一种液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置，其包括，
容器，其存储放电溶液；
外部放电回路，其在所述放电溶液中放电以产生等离子体，所述外部放电回路包括，
预充电电容C，
阳极，其浸入所述放电溶液中且连接所述预充电电容C的一端，
电感L，其连接所述预充电电容C的另一端，
触发开关K，其连接所述电感L，
阴极，其浸入所述放电溶液中且连接所述触发开关K；
至少一个磁场调控线圈，其设于所述容器侧以产生调控等离子体的磁场，所述磁场调控线圈包括，
线圈，其靠近所述容器，
预充电电容C0，其连接所述线圈，
触发开关K0，其连接所述预充电电容C0，另一端连接所述线圈。
2.根据权利要求1液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置，其中，优选的，所述磁场方向平行于所述阳极与阴极之间的放电方向。
3.根据权利要求1液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置，其中，所述磁场方向垂直于所述阳极与阴极之间的放电方向。
4.根据权利要求1液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置，其中，所述容器两侧各设有一个磁场调控线圈。
5.根据权利要求1液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置，其中，所述阳极为针电极，阴极为板电极，或者所述阳极为板电极，阴极为针电极。
6.根据权利要求1液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置，其中，放电溶液包括纯净水、钠盐溶液或钾盐溶液。
7.根据权利要求1液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置，其中，所述阳极和阴极由铜、碳、钨或铬合金制成。
8.根据权利要求1液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置，其中，所述容器为透明玻璃制成。
9.根据权利要求1液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置，其中，所述磁场调控线圈具有调节功率的控制器。
10.一种利用如权利要求1-9中任一项所述的液体脉冲放电制备除菌等离子体水的装置的制备方法，所述方法包括以下步骤：
预充电电容C0充电，导通触发开关K，外部放电回路在所述放电溶液中放电，放电溶液被击穿形成等离子体通道，产生大量阴阳离子集团，使放电溶液成为具备除菌能力的等离子体活化水；
至少一个磁场调控线圈设于所述容器侧以产生调控等离子体的磁场，其中，触发开关K0与触发开关K同时刻导通，等离子体通道在磁场作用下拉长。
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