JP2010523327A5

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Publication number: JP2010523327A5
Application number: JP2010502963A
Authority: JP
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2011-10-06

Description

ガス放電プラズマによる水及び水溶液の処理方法及びその遂行のための装置

本発明は、広範囲な汚染物質と汚染源との浄化、及び多様な種類または活性の微生物の殺菌を提供するための、ガス放電低温プラズマを使用する水及び水溶液処理分野に関する。

主に、本発明は、多様な出所の下水処理、飲み水（drinking water）及び工業用水（technical water）の処理のために使われうる。また、本発明は、化学的に純粋であって携帯用の水（portable water）だけではなく、水溶液の活性化（activation）のためにも使われうる。このような活性化から生じた生成物は、医薬、獣医薬品、食品、微生物、化粧品、採鉱及び化学産業及び農業で使われうる。

電気放電、例えば、アーク放電（特許文献１）、コロナ放電（特許文献２、特許文献３）、バリア放電（barrier discharge）（特許文献４、特許５）、高電圧放電（特許文献６）、またはグロー放電（glow discharge）（特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３）によって誘導されるガス放電プラズマで水及び水溶液に影響を与えることによって、水及び水溶液（水性媒質；aqueous medium）を処理する公知の方法が多くある。このような処理の結果として、Ｏ⁻、Ｏ_２ ⁻、Ｏ_３ ⁻、ＯＨ⁻、Ｈ_２Ｏ⁻、過酸化水素Ｈ_２Ｏ_２及び過酸化物Ｈ_２Ｏ_３が水性媒質で生成される。かような反応物が、水及び水溶液に存在する物質及び微生物と相互作用する。また、補助要素（cofactor）は、光電効果とＵＶ照射とである。

一連の３０Ａの電流強度（current strength）と１０−５０ｋＶ電圧とでのパルス電気アーク放電（前記特許文献１）、または酸素含有ガス媒質及び１０ｋＶの電圧でのインパルス電気放電（特許文献１４）、または１００−５００ｋＶの電圧、及びここで流体の表面層（surface layer）が電極として作用することによる高電圧電気放電（特許文献１５）によって誘導されるガス放電プラズマで水性媒質を処理する方法が知られている。

一連のインパルス電気アーク放電によって誘導されるガス放電プラズマで水性媒質を処理する装置（前記特許文献１）は、高電圧供給源と連結された２個以上の電極と共に、処理される水を供給するための装置を備えている反応チャンバを含む。

電気コロナ放電によって誘導されるガス放電プラズマで水性媒質を処理する方法（特許文献１６、特許文献１７）が知られているが、この方法は、その遂行のためには、３，０００Ｖ以上の高電圧を必要とする。

この方法を遂行するための装置（前記特許文献１６、前記特許文献１７）は、高電圧供給源と連結されており、水平に固定された２個以上の平面電極（planar electrode）と共に、処理される水を供給するための装置が備えられている反応チャンバを含む。

１ないし２０ｋＶの電圧で、液体上層（above layer）で生成される電気コロナ放電によって誘導されるガス放電プラズマで、水性媒質を処理する方法（前記特許文献３）が知られている。

この方法を遂行するための装置（前記特許文献３）は、配された２個以上の電極を有する反応チャンバを含み、前記電極のうち一つは、処理された液体の表面上に位置しており、２００ｋＨｚ周波数の高電圧供給源（１−２０ｋＶ）と連結されており、前記電極のうち他の一つは、処理過程で流体によって覆われられる。前記装置には、処理される液体を反応チャンバに供給する手段及びチャンバ内部を真空にするための装置が備えられている。

実行モードで、誘電体コーティング（dielectric coating）がある高電圧電極の助力で生成される電極バリア−電気絶縁バリア（electric insulation barrier）放電によって誘導されるガス放電プラズマで、水性媒質を処理する方法（前記特許文献４、前記特許文献５）が知られている。

この方法を遂行するための装置（前記特許文献４）は、水とガスとの混合物の形成と放出とのための手段が配されており、固定された誘電体バリア（dielectric barrier）が設けられた電極と対向している状態で置かれている２つのマニフォールド（manifold）形態の電極システムを有する反応チャンバを含む。それら電極のうち一つは、その残りの電極から１−１５ｍｍほど離れている。前記装置には、液体のための反応カメラ注入ブランチ（reaction camera branch）と放出パイプブランチ（discharge pipe branch）とが備わっている。

フィラメント形態の電気放電によって誘導されるガス放電プラズマで水を処理する装置（特許文献１８）は、反応チャンバ、２つの互いに電気的に分離された電極であって、該２つの電極のうち一つは、ガス状態の大気中にあって、プレート（plate）でもって製造され、誘電体及び冷却システムが提供されており、２００ｋＨｚの周波数を有する高電圧（８−１２ｋＶ）供給源と連結されており、前記２つの電極のうちの残りは、処理工程の間に、流体内にあって、接地されている２つの電極を含む。前記装置には、処理された流体を前記反応チャンバに供給するための手段が提供されている。

本発明者らによって見本（prototype）として採択された、本発明の最も近接した従来技術は、実行モードで、クロック周波数（clock frequency）０．１−１００ｋＨｚ、４０％未満のデューティサイクル（duty cycle）及び２−１０ｋＶのインパルス電流の初期電圧、３０−５，０００μＡの電流強度、０．０１−２０μsecのインパルス持続時間（impulse duration）、電極のうち一つは、前記処理された流体中に浸されており、逆ポテンシャルを有する電極は、ガス状態の大気中にある互いに異なる電極の使用と共に、０．１−１０Ａの作動電流強度と５００Ｖを超えない電圧とで処理される液体の上部表面で生成される、自主的に維持されないグロー放電によって誘導されるガス放電プラズマで、水性媒質を処理する方法（前記特許文献１２）である。自主的に維持されないグロー放電による処理の間、放電媒質の温度は、処理された流体の本来の沸点未満に維持され、圧力は、３０−２５０ｔｏｒｒに維持され、磁場が適用され、前記処理される液体は、０．５−５ｍｍの深さの乱流性フロー（turbulent flow）で供給される。

前記方法は、本発明者らによって見本として考慮されており、前記自主的に維持されないグロー放電の開始のために、クリアランス（clearance）と同軸に配列されている２個以上の環状電極（内部電極及び外部電極）がある反応チャンバを含み、前記内部電極と対向している反応チャンバの外部には、磁石が設けられている、水性媒質処理装置（特許文献１９）である最も近接した従来技術で遂行される。

前記装置には、前記電極と電気的に連結しており、作動電圧及びイオン化（励起物；excitant）インパルス電圧の供給源を統合している、前記電極に電気的ポテンシャルを適用するための手段、前記反応チャンバに前記水溶液を供給するための手段、前記反応チャンバ内部に真空を発生させるための手段、及び前記電極を冷却させるための手段が備えられている。

前記で記述された方法と装置との共通的な問題点は、前記提示された条件では、浄化に不適な程度（強度）の汚染物質と汚染源との種類及び形態の多様性と共に、汚染物質と汚染源との最初濃度が高く、水溶液浄化の効率が低く、ここで、精製された水１単位当たりエネルギー消費が、相対的に高いという点である。

これとは別個で、公知の方法と装置は、バクテリア及びウイルスから生成された胞子からの水溶液の確実な殺菌を提供しない。

前記で記述された一部の方法と装置との他の深刻な限界点は、５００Ｖを超える高電圧使用が必要であり、すなわち、管理人と環境とに安全ではないというのである。

米国特許第５４６４５１３号明細書米国特許第５５４９７９５号明細書国際公開特許ＷＯ９８／０９７２２号パンフレットロシア特許第２１３６６００号公報ロシア特許第２１６４４９９号公報ロシア特許第２１５２３５９号公報ロシア特許第２０４３９６９号公報ロシア特許第２０４３９７０号公報ロシア特許第２０４３９７１号公報ロシア特許第２０４３９７２号公報ロシア特許第２０４３９７３号公報国際公開特許ＷＯ０２／０５８８３９号パンフレット国際公開特許ＷＯ０２／０５９０４５号パンフレットロシア特許第９７１１７３９６号公報ロシア特許第１０１１５４５号公報日本特許第０３１８１３９３号公報日本特許第６２１２１６９５号公報ドイツ特許第４４４０８１３号公報国際公開特許ＷＯ０２／０５８８３８号パンフレット

本発明の主要技術的な課題は、プラズマで、水（水溶液）処理効率を上昇させるものであり、すなわち、同時に無毒化される汚染物質、汚染源及び微生物のスペクトルを広げ、精製程度を増大させて、精製水１単位当たりコストを同時に低下させつつ、初期に高濃度の汚染物質がある水溶液の効率的な精製、浄化及び水と水溶液との活性化効率を上昇させ、すなわち、変形されて新しく獲得される物性の変化及びスペクトル程度を増大させることであり、装置１個当りエネルギーコストだけではなく、活性化された水１単位当たりの活性化コストを同時に低下させつつ、外部の影響に対して持続性（活性化の結果として得られる物性の寿命（time life））と、新しく獲得される物性の安定性とを拡大させることである。

本発明の課題はまた、活性化を介して変形され、かつ／または新しく獲得された水と水溶液との物理的、化学的及び生物学的な物性を広範囲に調節して統制する能力を提供することである。

本発明による前記課題を解決するために、ガス放電プラズマで水及び水溶液を処理する方法が提案され、前記方法は、次のように構成されている：フロー（flow）形態になっており、ガス状態媒質と隣接する前記水（水溶液）は、前記ガス状態媒質の予備的イオン化によって提供される互いに異なるクロック周波数（clock frequency）の２つの主要電気インパルス放電によって誘導されて維持される複合インパルスガス放電（combined impulse gas discharge）要素の全体的な複合体（complex）によって同時に処理される。

ここで、２つの主要電気放電の維持のための、前記ガス状態媒質の予備的イオン化は、１個または２個の互いに異なるクロック周波数の２つの予備的イオン化インパルス電気放電、または１個または２個の互いに異なるクロック周波数の２つの予備的イオン化バリア電気放電、または１個または２個の互いに異なるクロック周波数の１個の予備的イオン化インパルス電気放電と１個の予備的イオン化バリア電気放電とによって提供される。

望ましい場合において、前記主要電気放電のうち一つ（放電１）は、１２Ａの平均放電電流強度、３５０Ｖないし２，０００Ｖの作動電圧で、１０Ｈｚないし５ｋＨｚの正極及び／または負極の作動インパルスのクロック周波数と、１％ないし９９％のインパルス・デューティサイクル（impulse duty cycle）とから生成され、前記主要電気インパルス放電のうちの残り（放電２）は、１０Ａの平均放電電流強度、３５０Ｖないし２，０００Ｖの作動電圧で、５ｋＨｚないし８０ｋＨｚの正極及び／または負極の作動インパルスのクロック周波数、１％ないし９９％のインパルス・デューティサイクルによって生成される。ここで、電気放電２は、電気放電１のパルス間の間隔でパルスパケット（pulse packet）から作られる。

望ましい場合において、前記予備的イオン化放電は、３ｋＶないし２０ｋＶの電圧で、正極及び／または負極の２μsec以下の電圧パルス持続時間（voltage pulse duration）で、１０Ｈｚないし２５０ｋＨｚの周波数範囲で生成され、前記バリア放電は、３ｋＶないし２５ｋＶの電圧で、２μsec以下の持続時間で、正極または負極の優勢を有する交互極性（alternating polarity）の電圧パルスで、１０ｋＨｚないし１５０ｋＨｚの周波数バンドで生成される。

水処理効率の向上を提供するために、複合放電と処理される水は、０．０１Ｔ以上の磁場誘導を有する交互磁場（alternating magnetic field）または正常磁場（steady magnetic field）による影響を追加的に受ける。

流水が乱流性（turbulent）である場合、処理される液体のフローを０．３ｍｍないし３ｍｍ厚に生成し、前記ガス状態媒質で、圧力を１０Ｔｏｒｒないし大気圧に維持することが妥当である。

また、空気または他の酸素含有ガスを処理される水（水溶液）に注入することが妥当であり、例えば、水（水溶液）にバブリング（bubbling）することによって注入することが妥当である。

また、前述の課題は、本発明によるガス放電プラズマで水及び水溶液を処理する方法を遂行するための提案された装置によって解決され、前記装置は、下記の要素によって構成されている：
−処理される液体の供給及び放出のための注入口並びに排出口、及びガス状態媒質に真空を提供するための排出口がある反応チャンバ、
−ガルバニック（galvanic）分離された電極であって、
前記電極のうち一つであって、パイプ状に作られており、その内部表面は前記反応チャンバの側壁であり、反対極性を有する電極と共に分配されており、複合インパルスガス放電を生成し、前記液体のフローを生成する電極（電極「Ａ」）、
前記電極のうち他の一つであって１個以上であり、シリンダまたはバレル（barrel）の形態の形状に設計されており、前記反応チャンバ内で、前記電極「Ａ」に対して同軸で固定されており、複合インパルスガス放電の生成と予備的イオン化インパルス放電の生成とのために、反対極性を有する電極（電極「Ｂ」）、
−前記電極と連結されている電力供給源。

提案された装置には、１個以上であって、誘電体バリア（dielectric barrier）内に別個に取り囲まれている電気伝導体によって設けられ、「スクワール・ケージ（squirrel cage）」またはシリンダ・ケージ（cylinder cage）またはバレル（barrel）形態で互いに連結されており、電極「Ｂ」上で、前記反応チャンバ内に固定されており、追加的な電力供給源とさらに連結されている、さらなる電極（電極「Ｃ」）が備わりうる。ここで、電極「Ｃ」は、電極「Ｂ」に対して反対極性を有する電極であり、予備的イオン化バリア放電を生成する。

望ましい場合において、前記電極「Ａ」の内部表面は、その表面の湿潤性（wettability）を増大させるように、特別の方法で処理され、選択的には除去されるように、固定されている。

電極「Ａ」は、タンタルまたはモリブデン、または白金またはイリジウムでコーティングされうる。

電極「Ａ」は、主に酸性及び／またはアルカリ性の媒質に対して抵抗性がある金属、例えば、ステンレススチールまたはチタン、または導電体が内部表面にあるセラミックから作られうる。ここで、線形またはネット状、または螺旋状の導電体は、腐食性の低い、腐食抵抗性金属、例えば、タングステンまたはモリブデンまたは白金から作られ、かつ前記電極「Ａ」の縦軸方向に、またはこれと交差し、またはこれと角をなしつつ配されうる。

酸素または酸素含有ガスを前記反応チャンバにバブリングするための選択的事項を保証するために、電極「Ａ」の壁に穴が提供される。ここで、電極「Ａ」は、内蔵された（built-in）導電体がある多孔性チタンまたは多孔性ステンレススチール、または多孔性セラミックから作られ、反応チャンバには、前記チャンバの外部側面に配されており、選択的には除去されるように、固定されている外部ジャケット（jacket）がある。

電極「Ａ」の内蔵されたセラミック導電体は、線形またはネット状、または螺旋状に設計され、腐食性が低い、腐食抵抗性金属、例えば、タングステンまたはモリブデンから作られ、かつ前記電極「Ａ」の縦軸方向に、またはこれと交差したり、またはこれと角をなしつつ配されうる。

望ましい場合において、電極「Ｂ」は、電極の太い部分（butt end）が滑らかに丸い形態になっており、エッジまたはスロット（slot）が電極の側面に均一に配されているように設計されており、耐火性のある電気伝導性物質、例えば、タングステンまたはタングステンカーバイド、またはこれと類似した物質から作られ、電極「Ａ」から３ｍｍないし２０ｍｍほど離れて固定されている。

遂行のための装置の場合のうち一つで、電極「Ｃ」は、選択的には除去されるように、固定されている。

前記電極「Ｃ」の導電体が内蔵される誘電体バリアは、例えば、石英またはアルミニウム酸化物、またはチタン酸化物、またはタンタル酸化物、またはガラス絶縁体、またはそれらの類似物質から作られうる。

遂行のための装置の場合のうち一つで、装置には、前記電極「Ｂ」に冷却を提供する熱交換機、及び前記熱交換機に冷媒、例えば、変圧器油（transformer oil）を供給する装備形態の配置（arrangement）が備えられている。ここで、望ましい場合に、電極「Ｂ」は、熱交換機に直接に位置している。

前記熱交換機は、２００Ｗ／ｍＫ^Ｏ以上の熱伝導度指数を有する金属、例えば、銅金属フェルト（metal felt）から作られる。

処理液体の乱流性フロー（turbulent flow）を生成するための選択的事項を提供するために、前記反応チャンバには、反応チャンバの内部表面に対して接するように、特別の場合には、反応チャンバの縦軸に対して７０゜ないし８８゜の角度からなる、前記反応チャンバの上部分に位置したインジェクタ形態で設計された配置が備えられている。

特別の場合には、装置には、前記反応チャンバに一つ以上の磁場を負荷するために提供された配置が備えられており、すなわち、電極「Ｂ」とすぐに対向しており、反応チャンバの外部に配された磁石の形態で設計されており、選択的には除去されるように、固定化された配置が備えられている。

装置には、また０．１Ｔ以上の磁場誘導及び前記液体フローのベクトル方向に、またはこれと交差する磁気誘導ベクトルの方向に、注入口に、正常磁場またはインパルス磁場を前記反応チャンバに負荷するための配置が備わりうる。前記配置は、反応チャンバの外部に固定された一つ以上の磁石の形態で設計され、これは、選択的に除去されるように固定化されている。

本発明の本質は、下記の通りである：複合インパルスガス放電は、処理される液体（水または水溶液）表面上の、一貫して離れている放電間の空間、すなわち領域で、電極間の空間で低温プラズマを生成して維持するために提供され、すなわち、前記領域を介して処理される液体フローが通過する間に、処理される液体フローにプラズマのあらゆる要素の影響を受けさせるのである。

複合インパルスガス放電によって、低温プラズマを生成する過程で、イオンの生成、励起状態の水分子及び二次電子がプラズマで生成され、その結果、主要活性粒子−ラジカルＯＨ^＊、Ｈ^＊、Ｏ^＊及びＮ^＊だけではなく、溶媒化された電子及び二次活性粒子−安定した酸化剤−過酸化水素Ｈ_２Ｏ_２が生成される。

これと別途に、処理される液体は、アコースティック衝撃波（acoustic shock wave）に影響され、荷電された粒子フロー及び紫外線、可視光線、赤外線及びラジオ周波数バンドの電磁気波照射の衝撃を受けることになる。

ここで、生成された化学的に活性である粒子は、水または水溶液内部に蓄積され、従って、水または水溶液の伝導度と他のパラメータとを変化させ、生成された活性粒子の化学的相互作用が、一般的には、粒子の物性を変化させる。水処理条件、及び水または水溶液の組成に依存しつつ、複合インパルスガス放電衝撃は、成分を還元させるだけではなく、酸化させることができる。複合インパルスガス放電衝撃は、水のクラスタ（cluster）構造と、水及び／または水溶液のエネルギー構造とを変化させる。

提案された方法と装置は、特徴的な衝撃と対応する周波数を選択させる機会を提供し、すなわち、汚染され、かつ／または汚くなった水または水溶液とのガス放電プラズマ相互作用のパラメータ特徴を提供し、水または水溶液処理効率を上昇させる。

汚染され、かつ／または汚くなった水または水溶液に対する複数の振動数と広範囲な衝撃とを選択することは、それらの特徴的な振動数の付近で、多様な汚染物質の選択的な処理を提供する。

処理される水または水溶液に対する複合ガス放電のあらゆる要素の同時衝撃は、プラズマと水との相互作用部分で、化学的反応及び物理的処理反応の主要条件の成立を提供し、水及び水溶液の精製及び浄化に至らせ、下記のような反応と処理とを含む：
−酸化、還元及び水化；
−処理される水に含まれた混合物と放電相互作用生成物との化学的相互作用；
−混合物（微生物を含む）と、ラジオ周波数（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、紫外線（ＵＶ）及び可視光線周波数バンドの照射との相互作用；
−アコースティック衝撃波と荷電された粒子フローとの相互作用。

複合ガス放電プラズマで、水及び水溶液を処理することは、水の構造を変化させ、水のクラスタは、サイズがさらに小さくなり、同時に、Ｈ，Ｏ，ＯＨイオン、過酸化物及びスーパーオキシド化合物のイオン、過酸化水素及びスーパーオキシド、原子状態の酸素のような、概して励起状態にあって反応を遂行することができる粒子が生成され、それは、処理される液体（水または水溶液）が、前述の反応のための触媒媒質になるように作る。

汚染された水または水溶液と複合ガス放電プラズマとの相互作用の結果、汚染物質は、不溶性または難溶性の形態に変化されたり、または完全にまたは部分的に破壊されたり、または新しい無毒性化合物を生成することになる。化合物を汚染させるバクテリア、ウイルス及びカビは、完全に活性を失うことになり、それらの残存物が破壊される。

提案された方法は、重金属（Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｖａ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｈｇを含む）、放射性核種、有機汚染物質（石油化学物質などを含む、天然及び合成起源を有する有機物質）、毒性物質、ダイオキシン、界面活性剤から、産業廃水及び都市下水を含む多様な起源の汚水の効果的な精製及び飲み水（携帯用水）の後処理を提供するだけではなく、水に存在するバクテリア、カビ及びウイルスの完全な非活性化を提供する。ここで、人間、動物及び植物成長の生命維持活性のために決定的に重要なアルカリ金属塩及びアルカリ土金属塩の最初濃度は、汚染された水を複合ガス放電プラズマで処理した結果、実質的に変化しない。

提案された方法は、広範囲な汚染物質及び汚染源の初期濃度だけではなく、汚染物質及び汚染源の広範囲な組み合わせに対して効果的である。

提案された方法は、１リットル当たり数十グラムの初期濃度を有する汚染物質からの精製及び浄化のために適切である。精製の結果、汚染物質の濃度は、相応する標準基準要件を充足し、開放された貯水池に精製水の放出を提供したり、または工業過程で水を再使用させ、飲み水の後処理の場合には、飲み水（携帯用水）の基準を充足する。
プラズマで水を処理する過程で、処理される液体（水または水溶液）を空気または酸素含有ガスでバブリングする方法を使用することは、汚染物質破壊の酸化過程の効率をかなり向上させ、精製効率の向上、プラズマ処理の安定性を提供し、水及び／または水溶液内で、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）のようなものを含む酸化剤の生成を増加させる。

放電領域で、０．０１Ｔ以上の磁場誘導による正常磁場またはインパルス磁場の衝撃は、あらゆる反応チャンバを介して比較的均一なプラズマを生成することを提供し、特に、放電電流強度が高く、ガス状態媒質の圧力が増大する場合には、均一なプラズマを生成させ、提案されたプラズマ処理方法の効率を上昇させる。

処理される液体のフローが０．３ｍｍないし３ｍｍ厚を有する薄膜形態で実行される水または水溶液の処理は、その本体が電極を示す反応チャンバの縦軸に対してフローが滞った状態になり、前記フローで乱流性条件を維持し、また提案されたプラズマ処理方法の効率の向上を提供する。

提案された方法において、統合された工業的処理体制及び１個の反応チャンバで、予備的イオン化インパルス電気放電またはバリア放電によるガス状態媒質の予備的イオン化、磁場使用による処理される液体に対するさらなる衝撃、及び前記液体に空気または酸素含有ガスをバブリングすると共に、互いに異なるクロックワイズ周波数（clockwise frequency）を有する２つの主要電気インパルス放電によって誘導される複合インパルスガス放電の使用は、１．５−２．５倍以上に有効電力消費を同時に減少させ、２倍以上に水及び水溶液の処理運転時間短縮を提供し、公知の見本方法と比較するとき、水性媒質のさらに効果的であって十分な処理を提供する。

提案された方法と装置の多目的性は、基本になる技術と装置構成要素の設計とに変化を与えずに、目標とする結果を得るための宣言された限界内で、水及び水溶液の処理の技術的なパラメータの変化を提供する。

本発明の方法は、広範囲であってスペクトルが広い初期の定量及び定性パラメータを有する天然、人為発生、植物，動物，人間の起源の水及び水溶液を高効率で汚染物質を除去して精製し、活性化させる目的で処理することを提供し、
−精製された水溶液を生産において再使用し、公開された貯水池と都市下水に放出し、かつある場合には、携帯用水として使用する可能性；
−産業、農業、医学及び医薬のような人間活動、生命に基本になる活動の裏付け、及び下部構造維持、生態系などの多様な分野で、プラズマ活性化された水及び水溶液の使用可能性を保証する。

本発明によって提案された方法と装置は、
−有機物及び無機物、重金属、フッ化物、石油化学生成物、放射性核種、界面活性剤、病原性微生物のような汚染物質及び汚染源を有する水及び水溶液の精製；
−精製された水、二次精製水及び三次精製水、飲み水（携帯用水）、塩性溶液及び工業溶液、水物質に対応する水及び水溶液の活性化を提供する。

提案された処理方法は、環境に安全であり、いかなる化学的反応物の使用も必要としない。

本発明のさらなる理解のために、添付された説明を参照する提案された方法と装置との実際実行のための実施例が下記に提示される。

水及び水溶液をガス放電プラズマで処理する装置のブロックダイヤグラムである。反応チャンバで、線Ａ−Ａ（酸素含有ガスのバブリングが提供された複合インパルスガス放電と磁場との領域）の断面図である。反応チャンバの電極を三次元投影法で説明する図面である。光路０．１ｃｍで活性化された水があるセルで、吸光程度を波長に依存して説明するグラフである（曲線にある数字は、水活性化程度を相対的単位で示したものである）。プラズマ活性化された水の衝撃後に、バクテリア菌株Ｅ．Coli ＪＭ１０９のコロニー形成ユニットの個数を衝撃経間的に説明するグラフである。活性化された水を含むテスト試料と対照群試料とで、微生物カンジダ・アルビカンス（Candida albicans）の個数を衝撃経時的に説明するグラフである。

添付された図面で図示されているように、ガス放電プラズマで、水及び水溶液（以下、「液体」と呼ぶ）を処理するための装置（図１）は、ガス状態媒質、例えば、空気で充填された密閉された反応チャンバ１を含む。ガス状態媒質のあらかじめ固定されており、維持される圧力下で、複合インパルスガス放電が、前記反応チャンバ１内で誘導される。液体は、前記放電の助力で処理される。処理される液体はまた、正常磁場または交互（インパルス）磁場の影響を受け、空気または他の酸素含有ガスでバブリングされる。

処理される液体を、固定された温度で反応チャンバ１に供給するための配置は、注入口電気弁２、予備精製のための注入口機械的濾過器３、熱交換器４、磁石５、流量計のある流速調節器６及び連結パイプライン７，８から構成されている。

処理された液体（水または水溶液）を反応チャンバ１から放出するための他の配置は、ソリッドタイプ排出ポンプ９、処理された水を凝集された懸濁液から精製するための微細精製のための排出口機械的濾過器１０、排出口電気弁１１及び連結パイプライン１２から構成されている。

かなり汚染された液体を処理し、さらに高程度に浄化を達成するための場合には、液体処理サイクル（複数回サイクル）が反応チャンバ１内で遂行されうる。かような場合のためには、処理された液体を反応チャンバ１の排出口から注入口に供給するための特別な配置が設計されるが、この配置は、ソリッドタイプ排出ポンプ９、中間電気弁１３、半微細精製のための中間機械的濾過器１４、熱交換器４、磁石５、流量計のある流速調節器６、連結パイプライン８及びパイプライン１５から構成されている。

反応チャンバで処理した後、液体の捕集は、排出口捕集器１６で行われる。

反応チャンバ１には、電極ブロック１７が位置している。

反応チャンバ１の電極ブロック１７に冷却を提供するための配置があって、この配置は、オイルポンプ１８、熱交換器１９、圧力調節器２０、粗放的タンク（extensive tank）２１及び連結パイプライン２２から構成されている。

反応チャンバ１内部に真空を提供するための配置は、真空ポンプ２３、圧力調節器２４、排水電気弁（drain electro valve）２５及びパイプライン２６から構成されている。

反応チャンバ１は、密閉されたチャンバの形態で設計され、垂直方向に位置する（図１及び図２）。

反応チャンバ１は、選択的には容易に除去されるように、設けられている、パイプ状のケースを含む。このパイプは、電極「Ａ」２７であり、処理全体にわたって、その内部表面は、処理される液体で覆われることになる。

反対極性を有する他の電極と共に、電極２７は、複合インパルスガス放電の生成及び維持のために設計されている。

装置を遂行するための特別な場合には、反応チャンバ１の電極２７は、３００ないし１，５００ｍｍの高さであり、４０ないし２００ｍｍの内径に製造される。電極２７の壁は、同時に前記反応チャンバ１の側壁になり、表面のさらに良好な湿潤性を提供するように、内部表面を特別な方法で処理して製造される。

電極２７は、酸性及び／またはアルカリ性の媒質に対して、一時抵抗性のある物質、例えば、ステンレススチールまたはチタンから製造されたり、またはタンタル、またはモリブデン、または白金、またはイリジウムでコーティングして製造される。電極２７は、その内部表面に導電体があるセラミックで製造されたり、腐食性が低い腐食抵抗性金属、例えば、タングステン、またはモリブデン、または白金から製造されうる。前記導電体は、線形、ネット状型、または螺旋形に設計され、電極２７の縦軸方向に、またはこれと交差し、またはこれと角をなしつつ配されうる。

電極２７には、反応チャンバ１の内部に、空気または他の酸素含有ガスをバブリングするための孔が設けられ、例えば、多孔性チタン、または多孔性ステンレススチール、または内蔵された導電体がある多孔性セラミックから作られうる。ここで、電極２７の材料は、処理された液体と触媒効果を生成しない。

電極２７が多孔性物質から設けられる場合、多孔性物質の孔を介して、空気または酸素含有ガスを処理される液体にバブリングするための配置は、ゲート形態の電気弁２８、高圧の酸素含有ガスを含む容器２９、または圧縮器３０及び連結パイプライン３１から構成されている。

電極ブロック１７は１個以上であり、反応チャンバ１の内部で、電極２７と同軸で位置しつつ互いに離れており、それらの空間が装置遂行のための特別な場合に３ｍｍないし２０ｍｍ離れており、電極２７に係わって反対極性であり、２つの主要電気インパルス放電と予備的イオン化インパルス電気放電とを生成して維持する、電極「Ｂ」３２から構成されている。

電極３２は、電極末端の太い部分がなめらかに丸い形態になっており、それらの背面に、エッジまたはスロットが均一に位置しているシリンダ形態またはバレル状の形態で設計され、耐火性のある電気伝導性物質、例えば、タングステンまたはタングステンカーバイド、またはこれと類似した物質から作られている。

電極３２にはまた、耐火性のある電気伝導性物質、例えば、タングステン、タングステンカーバイドまたはこれと類似した物質からなる外部表面が設けられうる。

１個以上の他の電極「Ｃ」３３は、誘電体バリア（dielectric barrier）内に別個に内蔵された導電体から作られ、「スクワール・ケージ」またはシリンダ・ケージまたはバレル状で互いに連結されている。

電極３３は、選択的に除去されうるように、前記電極３２上に位置している。

電極３３は、電極３２と共に、予備的イオン化バリア放電の生成を提供する。電極３３の導電体が内蔵されている前記誘電体バリアは、例えば、石英またはアルミニウム酸化物、またはチタン酸化物、またはタンタル酸化物、またはガラス絶縁体、またはそれらの類似物質から製造される。

あらゆる電極２７「Ａ」、３２「Ｂ」、及び３３「Ｃ」は、互いにガルバニック（galvanic）分離されている。

電極ブロック１７は、１個または数個の電極３２「Ｂ」と３３「Ｃ」とから構成されうる。

反応チャンバ１内にある電極の個数は、時間単位当たり処理される液体の既定の体積及び／または必要な処理程度に依存する。

装置には、熱交換器３４の形態で設計されており、電極３２を冷却させるための配置が備えられており、この配置で電極３２は、選択的には、誘電体冷媒、例えば、変圧器油を前記熱交換器３４に供給できるように固定されている。

熱交換器３４は、２００Ｗ／ｍＫ゜以上の熱伝導度指数を有する金属、例えば、銅金属フェルトから設けられる。

熱交換器３４は、誘電体性の中空のスリーブ管（sleeve）３５によって、互いにガルバニック分離されている。スリーブ管３５は、セラミックまたは熱に抵抗性がある誘電体の重合体から設けられる。

反応チャンバ１は、電極２７軸に対して液体フローの乱流性（turbulent）及びねじれ性（twisting）を提供し、その厚さを調節する配置を含む。前記配置は、強固な腐食抵抗性物質またはカーバイドによって設けられ、反応チャンバ１の内部表面と接するように、特別な場合には、反応チャンバ１の縦軸に対して、７０゜ないし８８゜の角度で、反応チャンバ１の上部に位置している、分離可能なインジェクタ３６の形態で設計される。インジェクタ３６は、インジェクタ長さ対直径の比率が８：１以上になるように設計される。

インジェクタ３６は、電極２７と共に、パイプ２７の内部表面で、０．３ｍｍないし３ｍｍ厚を有する連続的な液体のフローを生成して維持する。

前記配置には、反応チャンバ１の固定物（fixture）３８の外側の部分に位置しており、処理される液体をインジェクタ３６に均一に供給するための注入口捕集器３７が提供されている。

固定物３８には、その円周に沿って均一に配された孔の形態で設計された水路（canal）３９が提供されている。

装置の反応チャンバ１で、必要な真空を生成して維持するために、反応チャンバ１の固定物３８の外部側面に配されたガス捕集器４０が提供されている。

反応チャンバ１には、多孔性物質から作られ、電極２７を介して前記チャンバ１に酸素含有ガスを供給するための外部ジャケット４１が備わっている。ジャケット４１は、選択的には除去され、反応チャンバ１の外部側面に固定されている。

電極２７は、固定物３８中に位置しており、概して接地（ground connection）が提供されている。

電極３２は、導電体４２によって、電力供給源４４及び４５と連結されており、電極３３は、導電体４３によって、電力供給源４６と連結されている。

電力供給源４４は、１個または２個の主要電気インパルス放電を誘導するために提供されており、電力供給源４５は、１個または２個の予備的イオン化インパルス電気放電を生成するために提供されており、電力供給源４６は、１個または２個の予備的イオン化バリア放電を生成するために提供されている。

装置の調節及び作動は、概して電力供給源４４，４５及び４６と連結された調節器４７、調節器２０及び２４、電気弁２，１１，１３，２５及び２８、及びポンプ９，１８，２３及び圧縮器３０の電気モータ（図示せず）によって提供される（図１で連結関係は図示せず）。

装置には、リング形態であって、電極３２と対面している電極２７の外部側面に位置しており、選択的には除去されうる磁石４８が備わっている。磁石４８は、裂けた（split）形態で設計されうる。

装置遂行の特別な場合に、磁石５は、反応チャンバ１の注入口に設けられており、０．１Ｔ以上の磁気誘導、及び処理される液体の移動ベクトルに沿って、またはこれと交差する磁気誘導ベクトルの進行が適用される正常磁場または交互（インパルス）磁場を提供するように設計されている。磁石５は、装置に存在しないこともある。

反応チャンバ１の内部に維持される固定された圧力下で処理される液体の温度を、沸点未満に維持するために、装置には、熱交換器４が提供されている。

装置は、下記のように作動する：
特定プログラムによって、調節器４７からの信号調節が装置のあらゆる実行手段に作用する。

反応チャンバ１の内部体積で、１０Torrないし大気圧の真空が、真空ポンプ２３、ガス捕集器４０、遮断弁２５、及びパイプライン２６の助力で設けられる。作動する装置の他の場合に、大気圧は、遮断弁だけの助力で維持され、ここで、ガス状態の媒質は、空気である。

圧力は、電気弁２５の排水によって維持される。反応チャンバ１で、ガス状態媒質の特定圧力の調節は、圧力調節器２４の助力で提供される。

その後、ガス状態媒質１７の電極ブロック内では、熱交換器３４の助力；熱交換器１９、粗放的タンク２１及びパイプライン２２を介したオイルポンプ１８の助力；圧力調節器２０の助力による冷却システムでの圧力調節で、電極３２を冷却させるための変圧器油を冷却させるためのポンピングが提供される。熱交換器１９は、変圧器油の冷却を提供し、反応チャンバ１内で安定した低温プラズマの維持を可能にし、処理される水溶液の温度を反応チャンバ１の特定圧力下で、沸点未満に維持させる。

その後、調節器４７の信号調節で、注入口電気弁２が開かれ、処理される液体は、主要精製のための注入口機械的濾過器３、熱交換器４、磁石５、流量計のある流速調節器６及びパイプライン８を介して、反応チャンバ１の注入口捕集器３７に提供される。熱交換器４は、特に、サイクル型処理モードで、処理される液体の安定しており、かつ低下した温度の維持を提供する。

インジェクタ３６の助力で、電極２７の縦軸方向の周囲には、処理される液体のねじれたフローの乱流性薄膜が、電極２７の内部表面で、０．３ｍｍないし３ｍｍ厚に形成されて維持される。

反応チャンバ１内部で、液体は、下記のように誘導される複合インパルスガス放電プラズマで処理される：
導電体４２の助力で、電力供給源４５から電圧が電極２７及び３２に適用され、予備的イオン化インパルス電気放電が生成される。

方法実行のための他の形態で、導電体４３の助力で、電力供給源４６から電極３２及び３３に電圧が適用された後、予備的イオン化バリア放電が生成される。

その後、導電体４２を介した電力供給源４４からの電圧が、電極２７及び３２に適用された後、互いに異なるクロック周波数の２つの主要電気インパルス放電が生成され、予備的イオン化放電と共に、反応チャンバ１内部で、複合インパルスガス放電を提供して維持する。

主要インパルス放電のうち、１つの電流インパルスは、前記インパルス放電の他の電流インパルス間の間隔（休止期）に、パルスパケットに形成される。

遂行のための方法の特別な場合に、前記主要インパルス電気放電のうち、最初のもの（放電１）は、正極及び／または負極の１０Ｈｚないし５ｋＨｚのインパルス継続のクロックワイズ周波数、１％ないし９９％のデューティサイクル、放電で、１２Ａ以下の平均電流強度、３５０Ｖないし２，０００Ｖの作動電圧で形成され、前記主要放電のうち２番目のもの（放電２）は、正極及び／または負極の５ｋＨｚないし８０ｋＨｚのインパルス継続のクロックワイズ周波数、１％ないし９９％のデューティサイクル、放電で、１０Ａの平均電流強度、３５０Ｖないし２，０００Ｖの作動電圧で形成され、ここで、２番目の電気放電（放電２）は、放電１のパルス間の間（休止期）に、パルスパケットに形成される。

反応チャンバ１で、複合ガス放電の誘導及び維持の期間は、選択的には、処理パラメータ、すなわち、主要電気インパルス放電それぞれに対して、既定の範囲内で主要及び予備的なイオン化放電の電気的パラメータの変化を介し、複合ガス放電のあらゆる要素それぞれに作用する処理強度及び周波数パラメータを調節しつつ、液体を処理することを提供する。提案された装置の設計は、反応チャンバ１の多様な反応領域で、互いに異なる放電パラメータの成立を提供する。

反応チャンバ１内で、複合インパルスガス放電で液体を処理すると同時に、処理される液体の動くフローの膜であらゆる内部表面が覆われている電極２７の多孔性物質の孔隙を介して、空気または他の酸素含有ガスで処理される液体をバブリングすることが可能である。予備的には、圧力下で、酸素含有ガスは、タンク２９または圧縮器３０からジャケット４１に供給される。酸素含有ガスは、電気弁２８、パイプライン３１を介して供給され、あらかじめ固定された圧力下で、ジャケット４１の体積を充填する。

反応チャンバ１で誘導される複合インパルスガス放電の要素だけではなく、処理される液体を磁石４８によって生成される正常磁場または交互（インパルス）磁場に影響を与えることが可能である。

処理された液体は、電極２７の内部表面下で排出口捕集器１６に排水され、そこから不溶性、半可溶性、吸収され、かつ凝集されたスラッジの抽出のために、ソリッドタイプ排出ポンプ９の助力で、微細精製のための機械的濾過器１０に注入され、その後、電気弁１１に注入され、パイプライン１２を介して放出される。

分解し難い複雑な汚染物質を除去するために、高程度の液体精製が必要とされるとき、及び場合によっては、水及び水溶液の活性化のための高いパラメータが必要とされるとき、液体は、サイクル型モードで処理される。このために、反応チャンバ１内ですでに処理された液体は、反復的な処理のために、電気弁１３を介したソリッドタイプ排出ポンプ９、半微細精製のための中間機械的濾過器１４、熱交換器４、磁石５、パイプライン８を介した流量計のある流速調節器６の助力で、反応チャンバ１の注入口捕集器３７に送り込まれる。かような過程は、何回か反復されうる。

処理される液体は、反応チャンバ１の注入口に位置した磁石５の助力で、磁場に影響をさらに受けることができる。

前記の方法で処理された液体が顧客に提供される。

下記の実施例の目的は、複合ガス放電プラズマをもって、重金属から水を浄化する本発明の方法の遂行能及び効率を提示するものである。

水精製方法の効率を立証するために、下記の初期濃度の金属イオン：Ｆｅ^２＋＝１９２ｍｇ／ｌ、Ｐｂ^２＋＝０．３２ｍｇ／ｌ、Ｈｇ^２＋＝０．１４ｍｇ／ｌ、Ｃｄ^２＋＝０．２９ｍｇ／ｌ、Ｃｒ^６＋＝６９ｍｇ／ｌ、Ｎｉ^２＋＝２４ｍｇ／ｌ、Ｍｏ^４＋＝１３ｍｇ／ｌ及びＣｏ^４＋＝１９ｍｇ／ｌ（全体重金属の濃度は、３１７．７５ｍｇ／ｌ）で汚染されたｐＨ＝６．９の水溶液を採択した。

提案された方法遂行のために、提供されたガス放電プラズマで水及び水溶液を精製するための提案された装置（図１）で、前記水溶液の精製を遂行した。

装置遂行のための特別な場合に、装置は、電極２７及び３２がある反応チャンバ１；電力供給源４４及び４５；調節器４７；磁石５；反応チャンバ１内で真空を生成し、真空ポンプ２３、圧力調節器２４、排水電気弁２５及びパイプライン２６を含む配置；熱交換器３４の形態で、選択的には、誘電体冷媒、例えば、変圧器油を供給するための電極３２を冷却させるための配置；処理される溶液を反応チャンバ１の内部に供給し、注入口電気弁２、一次精製のための注入口機械的濾過器３、熱交換器４、磁石５、流量計のある流速調節器６、及び連結パイプライン７，８から構成される配置；反応チャンバ１から処理された溶液の放出を提供し、ソリッドタイプ排出ポンプ９、凝集された懸濁液から処理された液体を精製するために、微細精製のための排出口機械的濾過器１０、排出口電気弁１１及び連結パイプライン１２から構成される配置から構成されている。

ここで、反応チャンバ１の電極２７は、電極２７及び３２が同一に８ｍｍ離れており、約９５０ｍｍの高さとほぼ９８ｍｍの内径とを有し、ステンレススチールから作られており、電極３２が４つあり、磁石５が反応チャンバ１の注入口で、０．２Ｔ１の磁場誘導路磁場を提供させる領域に提供されており、ガス状態の媒質は、大気中の空気である。

水溶液の精製を提供するために、反応チャンバ１の内部体積で、残存空気の圧力が５０Torrである真空を真空ポンプ２３、ガス捕集器４０、電気弁２５及びパイプライン２６の助力で作り、排水電気弁２５及び圧力調節器２４で維持した。その後、前記の装置操作の説明部分で記述された通り、熱交換器２４の助力で電極３２を冷却させ、これは、反応チャンバ１内で安定した低温プラズマを維持し、かつ反応チャンバ１内の固定された圧力で処理される液体の温度を沸点未満に維持することを容易にする。

次に、調節器４７の信号調節後に、注入口電気弁２を開放し、一次精製のための機械的濾過器３、熱交換器４、磁石５、流量計のある流速調節器６及びパイプライン８を介して処理される水溶液を、反応チャンバ１の注入口捕集器３８に供給した。

電極２７の軸に対してねじれた状態で約０．６５ｍｍ厚を有する処理される液体の薄膜形態の乱流性フローが、インジェクタ３６の助力で、電極２７の内部表面で形成されて維持された。

反応チャンバ１内で、処理される溶液は、前述の方法（装置操作の説明部分）へ誘導された複合インパルスガス放電プラズマの作用を受けた。

処理過程での放電パラメータは下記の通りである：
１）主要インパルス電気放電Ｉ：電流インパルスの周波数−４４０Ｈｚ、インパルス・デューティサイクル−２５％；１８ｋＨｚのクロック周波数と１μsecのインパルス持続時間とを有する電気インパルス放電によって、予備的イオン化を提供した。
２）主要インパルス電気放電ＩＩ：電流インパルスの周波数−２４ｋＨｚ、インパルス・デューティサイクル−２５％；１２０ｋＨｚのクロック周波数と０．３μsecのインパルス持続時間とを有する電気インパルス放電によって、予備的イオン化を提供した。

放電Ｉのインパルス間の間隔（休止期；pause）で放電ＩＩのインパルスは、パルスパケット形態に生成された。電極２７に係わって、あらゆる放電のインパルスの極性は、正極であった。主要放電Ｉと主要放電ＩＩとで、平均電流強度は、１．６５Ａであった。放電Ｉの作動電圧は、４１５Ｖであり、放電ＩＩの作動電圧は、４３０Ｖであった。予備的イオン化放電の作動電圧は、５ｋＶであった。

処理された溶液の放出は、排出ポンプ９、微細精製の機械的濾過器１０、電気弁１１及びパイプライン１２の助力で、排出口捕集器１６から行われた。

提案された方法によって、汚染された溶液を処理した後、処理された液体に残存する金属の濃度は、下記の分析用測定結果の通りであった：Ｆｅ^２＋＝１０μｇ／ｌ、Ｐｂ^２＋＝３μｇ／ｌ、Ｈｇ^２＋＝１μｇ／ｌ、Ｃｄ^２＋＝１μｇ／ｌ、Ｃｒ^６＋＝２８μｇ／ｌ、Ｎｉ^２＋＝５μｇ／ｌ、Ｍｏ^４＋＝１５μｇ／ｌ及びＣｏ^４＋＝６μｇ／ｌ（全体：６９μｇ／ｌ）。

従って、ガス放電プラズマで水溶液を処理する方法の実施例は、見本になる方法であるＷＯ０２／０５８８３９の実施例１及び類似方法であるＷＯ０２／０５８８３８の実施例１，ＷＯ０２／０５８４５２の実施例４より、重金属から水を精製するさらに高い効率を立証し：
−さらに広範囲なスペクトルの汚染物質を同時に浄化し、特に記録されている通り、５個以下の汚染物質が成功裏に浄化される前述の類似方法と比較するとき、Ｐｂ^２＋、Ｈｇ^２＋、Ｃｄ^２＋のような非常に毒性である汚染物質を含む８つの汚染物質を同時に浄化する；
−類似方法の説明で、１０５．８ｍｇ／ｌ以下の汚染物質の初期濃度を有する水溶液の成功的な浄化が記録されている一方、さらに高い汚染物質の初期濃度を有する水溶液を処理し、従って、水溶液内で汚染物質の全体初期濃度が３１７．７５ｍｇ／ｌであったときに水溶液を処理する能力。従って、提案された方法の処理効率は、かようなパラメータによるとき、類似方法の処理効率を３倍以上超える；
−類似方法の説明で、汚染物質の残存する（最終）濃度が１５３μｇ／ｌと記録されている一方、溶液浄化度程度がさらに高く、従って、提案された方法によって処理された溶液で、金属の全体残留量は、６９μｇ／ｌであった。従って、提案された方法遂行の場合、溶液の残留汚染物質は、類似方法遂行の場合より、３倍より低かった。類似方法によって精製された溶液で、汚染物質の残留濃度が開放された貯水池に放出される水の世界保健機構（ＷＨＯ：World Health Organization）要件を充足する一方、提案された方法遂行の場合、溶液の残留汚染物質は、飲み水（携帯用水）に対するＷＨＯの要件を充足するという点が注目に値する。

その上、提案された方法遂行の場合に、電力消費は、類似方法遂行の場合より、２倍さらに低かった。

従って、提示された実施例は、提案された装置の助力で行われた提案された方法が、産業に適用された下水に対する、毒性重金属を含む無機物からのさらに高い精製効率を提供することを確認させる。

下記で提示された実施例の目的は、ガス放電プラズマを有し、有機物質、特に石油化学生成物から汚染された水浄化方法の遂行能と効率とを立証することである。

浄化方法の効率を立証するために、添加剤ＭＴＢＥ（メチル−tert−ブチルエーテル）がある鉛が除去されたガソリンで汚染されており、水１リットル当たりガソリン約１０ｍｌ（汚染物質の全体濃度−１ｇ／ｌ）のガソリン濃度を有する水を処理した。

汚染された水、さらに正確には、水ガソリンのエマルジョンを提案された装置（図１）で処理し、その遂行のための特別な場合に、電極３３、電力供給源４６及び磁石４８がさらに備わったことを除いては、実施例１で記述されたようであった。

かような場合に、反応チャンバ１の電極２７は、電極２７及び３２が１０ｍｍ離れており、高さが約９５０ｍｍ、内径が約９８ｍｍであり、多孔性ステンレススチールで作られており、電極３３が電極３２のスロットに固定されており、電極３２及び３３がそれぞれ４つあり、磁石４８は、反応チャンバ１で、０．０２Ｔの磁場誘導路磁場を生成するための領域に設けられており、磁石５は、反応チャンバ１の注入口で、０．２Ｔの磁場誘導路磁場を生成するための領域に設けられており、ガス状態の媒質として大気中の空気があり、処理過程の間に、水には酸素をバブリングした。

実施例１で記述した通り反応チャンバ１の内部体積に残存する空気の圧力が３００Torrである真空条件を生成した。

電極３２を冷却させ、処理される液体のねじれた乱流性フローが約０．６５ｍｍ厚に、実施例１で記述された通りに生成して維持した。

これとは別途に、装置作動部分で記述された通り、酸素タンク２９、電気弁２８、パイプライン３１の助力で、酸素がジャケット４１に供給され、処理される液体に、酸素バブリングを提供した。

反応チャンバ１で、汚染水は、ガス状態媒質の予備的イオン化と共に、２つの主要電気インパルス放電によって誘導されて維持される複合ガス放電プラズマによって処理された。

処理全体にわたって、放電パラメータは、下記の通りであった：
１）インパルス周波数４６０Ｈｚ、インパルス・デューティサイクル５０％を有する主要インパルス電気放電Ｉ、２０ｋＨｚの周波数と１μsecの予備的イオン化インパルス持続時間とを有するバリア放電によって、予備的イオン化を提供した；
２）インパルスの周波数２２ｋＨｚ、インパルス・デューティサイクル５０％を有する主要インパルス型電気放電ＩＩ、７０ｋＨｚの周波数と０．５μsecの予備的イオン化インパルス持続時間とを有するバリア放電によって、予備的イオン化を提供した；
主要放電Ｉのインパルス間の間隔（休止期）で、主要放電ＩＩのインパルスがパルスパケット形態に生成された。電極２７に係わって、主要電気放電のインパルスＩ及びＩＩの極性は正極であり、電極２７に係わって、予備的イオン化バリア放電のインパルスの極性は、正極が優勢であった。

放電Ｉ及びＩＩで、平均電流強度は５Ａであった。放電Ｉの作動電圧は、５００Ｖであり、放電ＩＩの作動電圧は、５１５Ｖであった。予備的イオン化放電の作動電圧は、８ｋＶであった。

処理された水の放出は、実施例１で記述された通りに行った。

処理前と処理後との主要汚染物質の濃度についての詳細なデータを、表１に提示した。概して、２５０個の有機物質の濃度調節を行った。

表１から分かるように、提案された方法によって、複合ガス放電プラズマで最初汚染水を処理した結果、最終生成物（処理された水）で、あらゆる汚染物質の実質的な濃度は、飲み水（携帯用水）のための、米国の連邦基準によって設定された許容濃度を超えていない。

従って、ガス放電プラズマで水溶液を処理する提案された方法は、下記を提供する：
−最初溶液で、さらに高い初期濃度の汚染物質があり、ＭＴＢＥのような汚染物質を含むさらに広範囲なスペクトルの汚染物質から効果的な浄化。従って、最初溶液での汚染物質の全体初期濃度は、１ｇ／ｌであり、見本の方法であるＷＯ０２／０５８８３９での実施例６は、２４６．５ｍｇ／ｌであった：
−精製度がさらに高く、従って分析方法のデータによるとき、汚染物質の残留濃度は、６７μｇ／ｌであり、見本の方法では、４．５ｍｇ／ｌであった；
−電力消費は、１ｍ^３当たり２．５４ｋＷ／ｈであり、見本の方法では、１ｍ^３当たり３．８４ｋＷ／ｈであり、これは、見本の方法より３倍さらに低かった。

従って、提案された装置の助力で行われた提案された方法は、石油化学生成物を含む有機物質から、産業廃水及び都市下水の高効率精製のための広範囲な適用範囲を見出すことができる。

下記で提示された実施例の目的は、石油化学生成物で汚染された海水に複合ガス放電プラズマを適用し、汚染された液体処理の遂行能及び効率を立証することである。

石油化学生成物からの海水の精製効率を立証するために、海水１リットル当たり汚染物質約１０ｍｌの割合で、海水をガソリンとディーゼル燃料とで汚染させた。海水の塩度は２７．６ｇ／ｌであり、ｐＨは６．１１であった。

汚染水、より正確には、水ガソリンのエマルジョンを提案された装置（図１）で処理し、その遂行のための特別な場合として、電極３２及び３３の個数がそれぞれ２個であることを除いては、実施例２記述されたように行った。

かような場合に、反応チャンバ１の電極２７は、電極２７及び３２が１０ｍｍ離れており、高さが約９５０ｍｍであり、内径が約９８ｍｍであるステンレススチールで設けられており、電極３３が電極３２のスロットに固定されており、ガス状態の媒質を大気中の空気から構成した。反応チャンバの内部体積で、実施例１で記述された通り、３５０Torrの空気圧力を有する真空条件を生成して維持した。

電極３２を冷却させ、０．６５ｍｍ厚を有する処理される液体のねじれた乱流性フローを、実施例１で記述された通りに生成して維持した。

処理される液体に対して、酸素バブリングはなかった。

反応チャンバ１で、処理される液体には、反応チャンバ１で、予備的イオン化と共に、２個の主要電気放電によって誘導されて維持される複合インパルスガス放電プラズマが作用した。

放電パラメータは、下記の通りであった：
１）主要インパルス電気放電Ｉは、インパルス周波数４２０Ｈｚであり、インパルス・デューティサイクルは２５％であり、１９ｋＨｚの周波数と１μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した；
２）主要インパルス型電気放電ＩＩは、インパルス周波数２０ｋＨｚであり、インパルス・デューティサイクルは２５％であり、７０ｋＨｚの周波数と０．５μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した：
主要電気放電Ｉ間の間隔（休止期）で、主要電気放電ＩＩのインパルスがパルスパケットに生成された。電極２７に係わって、主用電気放電Ｉ及びＩＩのインパルスの極性は、正極であり、電極２７に係わって、予備的イオン化バリア放電のインパルスの極性は、正極が優勢であった。放電Ｉ及びＩＩで、平均電流強度は、７Ａであった。主要放電Ｉの作動電圧は、３４５Ｖであり、主要放電ＩＩの作動電圧は、３６０Ｖであった。予備的イオン化放電の作動電圧は、４ｋＶであった。

処理前と処理後との海水で、主要汚染物質の濃度についての詳細なデータを表２に示した。概して、２５０個の有機汚染物質濃度の調節が行われた。

表２から分かるように提案された方法によって、複合ガス放電プラズマで処理された最初汚染された海水の結果、最終生成物（精製された海水）で、汚染物質の実際濃度は、開放された貯水池に水を放出できるようにする米国連邦基準によって決められている最高許容濃度を超えていない。

従って、ガス放電プラズマで海水を処理する提案された方法は、石油化学生成物からの塩水（saline water）精製の高効率を立証した。

類似方法であるＷＯ０２／０５８８３８と、見本方法であるＷＯ０２／０５８８３９は、海水を精製する能力を記録していない。

従って、提案された装置の助力で行われた提案された方法は、石油化学生成物で汚染された海水の高効率の精製のための広範囲な適用範囲を有することができる。

下記で提示された実施例の目的は、複合ガス放電プラズマでもって、表面活性化物質（界面活性剤）から水を処理する遂行能と効率とを立証することである。

精製のために、ｐＨ＝６．５の水を非イオン発生型界面活性剤（non ionogenic surfactant）「Syntanol ＤＣ−１０」で、１，３６０ｍｇ／ｌの初期濃度で汚染させた。

汚染水を提案された装置（図１）で処理し、その遂行のための特別な場合として、電極３２及び３３の個数がそれぞれ３つであることを除いては、実施例２で記述された通りであった。

実施例１で記述された通り、反応チャンバ１の内部体積で、３００Torrの空気圧力を有する真空を生成して維持した。

反応チャンバ１内で、予備的イオン化を有する２つのインパルス電気放電によって、複合インパルスガス放電を誘導して維持した。

処理全体にわたって放電パラメータは、下記の通りであった：
１）主要インパルス電気放電Ｉは、インパルスの周波数５００Ｈｚであり、インパルス・デューティサイクルは３０％であり、２０ｋＨｚの周波数と１μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した；
２）主要インパルス電気放電ＩＩは、インパルスの周波数３０ｋＨｚであり、インパルス・デューティサイクルは３０％であり、９０ｋＨｚの周波数と０．５μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した。

主要電気放電Ｉのインパルス間の間隔（休止期）で、主要電気放電ＩＩのインパルスがパルスパケットに生成された。電極２７に係わって、主用電気放電Ｉ及びＩＩのインパルスの極性は正極であり、電極２７に係わって、予備的イオン化バリア放電のインパルスの極性は、正極が優勢であった。放電Ｉ及びＩＩで、平均電流強度は、３．３Ａであった。

主要放電Ｉの作動電圧は、５１０Ｖであり、主要放電ＩＩの作動電圧は、５３０Ｖであった。予備的イオン化放電の作動電圧は、５ｋＶであった。

提案された方法によって、界面活性剤で汚染された水を処理した結果、下記の結果を提供した：
−精製度が高く、注目すべきことには、精製された溶液中の界面活性剤の残留濃度は、分析測定法のデータによるとき、検出限界未満であった；
−初期濃度が高い界面活性剤を有する水を、界面活性剤から効率的に精製。従って、初期溶液のうち、汚染物質である界面活性剤の全体濃度は、１，３６０ｍｇ／ｌであり、見本であるＷＯ０２／０５８８３９の実施例５と、類似方法であるＷＯ０２／０５８８３８の実施例５とでは、５００ｍｇ／ｌであり、すなわち、かようなパラメータによる提案された方法の精製効率は、前述の類似方法などの効率より、２倍以上より高かった。これと別途に、提案された方法の場合に電力消費は、前記類似方法の場合の電力消費を超えていない。

従って、提案された装置の助力で行われた提案された方法は、産業用途及び都市工学で、界面活性剤から水を浄化する高い効率を提供する。

下記で提示された実施例の目的は、複合ガス放電プラズマでもって、高濃度の病原性バクテリア、胞子形成バクテリア及びウイルスからの液体浄化方法の遂行能と効率とを立証することである。

１．立証のために、Bacteria colibacillus（Ｅ．Coli）、酵母類似カビ（カンジダ・アルビカンス；Candida albican）、黄色ブドウ球菌（golden staphylococcus）（Ｓ．aureus）、blue pus bacillus（Ｐ．aeruginosa）で水を汚染させた。微生物汚染の必要なレベルは、懸濁液の継代希釈方法で行った。

前記微生物菌株それぞれ１０^７個の細胞／ｍｌを有する溶液の浄化は、提案された装置（図１）で行い、その遂行のための特別な場合として、磁石５及び４８が存在しないことを除いては、実施例４で記述されたところと同じであった。

反応チャンバ１の電極２７は、高さが約９５０ｍｍ、内径が約９８ｍｍで設けられ、電極２７及び３２間の空間は、６ｍｍであり、ガス状態の媒質として、大気中の空気を使用した。

溶液浄化のために、反応チャンバ１内では、大気圧力と同じ空気圧力が、実施例１で記述されたように、電気弁２５、パイプライン２６の助力で提供された。

電極３２を冷却させ、約１．４ｍｍ厚に処理される液体のねじれた乱流性フローが、実施例１で記述されたように生成されて維持された。

反応チャンバ１内で、処理される溶液は、予備的イオン化を有する２個の主要インパルス電気放電によって反応チャンバ１内で誘導されて維持される複合インパルスガス放電プラズマの作用を受けた。

処理全体にわたって放電パラメータは、下記の通りであった：
１）主要インパルス電気放電Ｉは、電流インパルスの周波数３ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは２５％であり、２４ｋＨｚの周波数と０．７μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した：
２）主要インパルス電気放電ＩＩは、電流インパルスの周波数３５ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは２５％であり、１２０ｋＨｚの周波数と０．３μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した。

主要電気放電Ｉ間の間隔（休止期）で、主要電気放電ＩＩのインパルスがパルスパケットに生成された。電極２７に係わって、主用電気放電Ｉ及びＩＩのインパルスの極性と、電極２７に係わって、予備的イオン化バリア放電のインパルスの極性は、正極並びに負極であった。

主要放電Ｉで、平均電流強度は２．５Ａであり、主要放電ＩＩで、平均電流強度は５Ａであった。

主要放電Ｉの作動電圧は、６４５Ｖであり、主要放電ＩＩの作動電圧は、６５０Ｖであった。予備的イオン化放電の作動電圧は、１２ｋＶであった。

処理後、水溶液に中和剤（次亜硫酸ナトリウムの１０％滅菌溶液１ｍｌ）を注入した。中和して５分後に、１０倍の継代希釈を行い、それぞれの微生物菌株の栄養培地に相応するように、接種（seeding）した。密集した栄養培地の表面で、バクテリア塊の存在または不在でもって、浄化結果を評価した。

汚染水処理結果のデータを表３に示した。

２．立証のために、胞子形成バクテリア（Ｂ．Cereus）の胞子で汚染された水を採択した。実験は、約１０^５個の細胞／ｍｌの微生物濃度で行った。

溶液の浄化を提案された装置（図１）で行い、その遂行のための特別な場合として、電極３２及び２２それぞれが４つ設けられたことを除いては、同一実施例の段落１で記述されたところと同一に行った。

処理される液体のねじれた乱流性フローの生成と維持は、液体フロー厚が０．８ｍｍであることを除いては、実施例１で記述されたように提供した。

反応チャンバ１で、処理される液体に、予備的イオン化と共に、２個の主要インパルス電気放電によって反応チャンバ１で誘導されて維持される複合インパルスガス放電プラズマを作用した。

放電パラメータは、下記の通りであった：
１）主要インパルス電気放電Ｉは、電流インパルスの周波数２ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは５０％であり、２０ｋＨｚの周波数と１μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した：
２）主要インパルス電気放電ＩＩは、電流インパルスの周波数２０ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは２５％であり、６０ｋＨｚの周波数と０．５μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した。

主要放電Ｉで、平均電流強度は５Ａであり、主要放電ＩＩで、平均電流強度は１２Ａであった。主要放電Ｉの作動電圧は、６４５Ｖであり、主要放電ＩＩの作動電圧は、６５０Ｖであった。予備的イオン化放電の作動電圧は、１２ｋＶであった。

胞子で汚染された水の浄化効率の評価は、処理直後、及び処理して１時間後に、中和剤を注入せずに維持しつつ行った。浄化結果データを表４に示した。

３．立証のために、ウイルスで汚染された水を採択した。テスト培養物として、小児痲痺ウイルス菌株（Sabin ４Ｓｃ）を採択した。力価Ｂ．１０^７．３６ＴＣＤ_５０／ｍｌを有する初期状態のウイルスを採択した。水で必要とするウイルス濃度（１０^５ＴＣＤ_５０／ｍｌ）に達するようにするために、ウイルスを含む懸濁液を水で希釈した。

前記実施例の段落２で記述された通り、提案された装置（図１）で水浄化を行った。

実施例１で記述された通り、約０．８ｍｍ厚を有する処理される液体のねじれた状態の乱流性フローを生成して維持した。

反応チャンバ１内で、処理される液体に、予備的イオン化と共に、２個のインパルス電気放電によって反応チャンバ１で誘導されて維持される複合インパルスガス放電プラズマを作用させた。

処理全体にわたって放電パラメータは、下記の通りであった：
１）主要インパルス電気放電Ｉは、電流インパルスの周波数２ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは５０％であり、２０ｋＨｚの周波数と１μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した：
２）主要インパルス電気放電ＩＩは、電流インパルスの周波数２０ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは５０％であり、６０ｋＨｚの周波数と０．５μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した。

次に、６Ａ及び１２Ａの互いに異なる電流強度の値で処理された汚染水試料に、次亜硫酸ナトリウムの滅菌溶液を添加した。中和して５分後に、それぞれの試料を１０倍継代希釈して製造し、テスト細胞培養物を汚染させるために使用した。汚染された試料と細胞テスト培養物との接触期間は、１時間であった。接触した後、細胞をヘンケルス溶液（Henck's solution）で洗浄し、支持体媒質（漿液性なし）に入れた。予備的結果の記録は、５−７日目に行い、最終記録は３週間後に行った。

水処理結果のデータは、表５に示した。

従って、提案されたガス放電プラズマでの水溶液の処理方法は、下記の結果を提供する：
−見本方法（ＷＯ０２／０５８８３９、実施例８）並びに類似方法（ＷＯ０２／０５８８３８、実施例４）より、病原性バクテリア、胞子形成バクテリア、ウイルス及びカビから、さらに効果的な精製、特に、Blue pus bacillus Ｐ．aeruginosa、胞子形成バクテリア及び小児痲痺ウイルスを含むさらに広範囲なスペクトルの微生物から汚染水の精製を提供；
−類似方法での場合より、１０倍以上さらに高い初期濃度を有する微生物の非活性化、及び提案された方法の場合に、処理された水での微生物のさらに低い最終濃度；
−類似方法と比較するとき、非活性化処理の高い産出（output）；
−提案された方法で、汚染水１ｍ^３の非活性化のための電力消費は、前記類似方法の場合でより２．５倍さらに低い。

従って、提案された装置で行われた方法は、都市下水の高効率の浄化及び精製のための広範囲な適用を有することができる。

２回精製された水を提案された方法による複合インパルスガス放電プラズマで活性化し、その後、水クラスタのサイズをレーザ相関分光（laser correlation spectroscopy）（Spectroscopy of optical bias and correlation of photons．G．Kammins，A．Pike，Mir，Moscow．1978；T．Allen．Particle Size Measurement；Chapman & Hall 第4版，1992）法の助力で測定した。

提案された装置（図１）で水活性化を行い、その遂行のための特別な場合として、電極３２が６つが設けられることを除いては、実施例１で記述されたように行った。

実施例１で記述された通り、反応チャンバ１の内部体積で、２０Torrに固定された空気圧力を生成した。

電極３２を冷却させ、処理される水の供給及び処理された水の放出、処理される水の約０．６５ｍｍ厚を有するねじれた状態の乱流性フローの生成及び維持を実施例１で記述されたように提供した。

反応チャンバ１内で、下記のパラメータで誘導される複合インパルスガス放電プラズマを処理される溶液に作用させた：
１）主要インパルス電気放電Ｉは、電流インパルスの周波数２ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは５０％であり、２０ｋＨｚの周波数と２μsecのインパルス持続時間とを有するインパルス電気放電によって、予備的イオン化を提供した：
２）主要インパルス電気放電ＩＩは、電流インパルスの周波数２０ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは５０％であり、１２０ｋＨｚの周波数と０．３μsecのインパルス持続時間とを有するインパルス電気放電によって、予備的イオン化を提供した。

主要電気放電Ｉのインパルス間の間隔（休止期）で、主要電気放電ＩＩのインパルスがパルスパケットに生成された。

電極２７に係わって、あらゆる電気放電パルスの極性は、正極であった。

主要放電Ｉと主要放電ＩＩとで、平均電流強度は２０Ａであった。主要放電Ｉの作動電圧は、６３０Ｖであり、主要放電ＩＩの作動電圧は、６５０Ｖであった。予備的イオン化放電の作動電圧は、４ｋＶであった。

活性化した後、ホコリのない箱で、０．２μｍの補正になった孔隙を有するフィルタ「Millipore」を介して水を濾過した。プラズマで活性化された水のレーザ相関分散のスペクトルを、Ｈｅ−Ｎｅレーザビームに対して、９０゜の角度で得た。相関関数は、「混合物」の有効サイズを見つけるために、逆関数方法を使用するソフトウェアDinils（Alango Ｃｏ．）で処理した（Ｔ．Allen．Particle Size Measurement；Ｃｈａｐｍａｎ＆Ｈａｌｌ．第４版、１９９２）。３個の互いに異なる期間で、信号蓄積の最適化を介して、ソフトウェアは、クラスタ１個当たり１−２個の水分子に相応する約０．３５ｎｍサイズの粒子の明白な存在を提供した。最初の濾過された二重蒸溜水スペクトルの対照群測定は、いかなる粒子も示していない。

粒子または形態記録の他の形成が、スペクトル記録の形状を有する測定正確度の限界と密接しているという事実に照らし、１２゜の角度で相関スペクトルの記録を提供し、測定正確度を５０倍上昇させるＡ．Ｄ．Lebedev ｅｔａｌ．「Laser correlation spectroscopy in biology」，Naukova Dumka，Kiev，１９８７，ｐ．５３で記述された装置で、スペクトル測定を反復した。

かような特定の場合に、塩度７００ｍｇ／ｌ及びｐＨ７．８５のビンに入っている飲み水を最初の水として使用し、これは、二重蒸溜水の活性化のために、本実施例で記述されたところと同じ方法で活性化し、さらに濾過し、レーザ分散の相関関数を処理した。

ビンに入っている飲み水のレーザ相関スペクトルの処理結果は、０．３４−０．３５ｎｍサイズを有する粒子の存在を明白に示す。

活性化された水の凍結及びそれに続く解凍後に、粒子サイズは、変わっていない。対照群スペクトルが９０日の期間過ぎて記録されたとき、同じサイズの粒子が検出された。

かような事実は、複合ガス放電プラズマで水を活性化した後に、水のクラスタ構造で相当な変化が起き、かような変化は、経時的に及び外部衝撃に対して、部分的に安定していることを立証する。

類似方法ＷＯ０２／０５９０４６の助力で水を活性化した結果、平均クラスタサイズは、２−３倍さらに大きい。

クラスタ構造の変化とは別個に、プラズマで活性化された水は、経時的に安定しており、外部影響に対して部分的に安定している水分子のエネルギー構造の実質的な変化を特徴とする。下記実施例は、かような変化を説明して立証する。

７００ｍｇ／ｌ未満の塩度を有し、ｐＨ＝７．６のビンに入っている飲み水を、提案された方法によって、複合インパルスガス放電プラズマで活性化し、その後、活性化された水と初期状態の水とで、吸光度を可視光ＵＶスペクトルで測定した。

水を提案された装置（図１）の助力で活性化し、その遂行のための特別な場合として、実施例６で記述されたように行った。実施例１で記述された通り、反応チャンバ１の内部体積で、３０Torrの空気圧力を生成した。

電極３２を冷却させ、処理される水の供給、処理された水の放出、０．５５ｍｍ厚を有するねじれた乱流性フローの生成及び維持を、実施例１で記述された通りに提供した。

反応チャンバ１内で、下記のパラメータで誘導される複合インパルスガス放電プラズマを処理される溶液に作用させた：
１）主要インパルス電気放電Ｉは、電流インパルスの周波数１ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは５０％であり、作動電圧は５１５Ｖであり、３０ｋＨｚの周波数と１μsecのインパルス持続時間とを有するインパルス電気放電Ｉによって、予備的イオン化を提供し、作動電圧は３ｋＶであった；
２）主要インパルス電気放電ＩＩは、電流インパルスの周波数２０ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは５０％であり、作動電圧は５２５Ｖであり、１２０ｋＨｚの周波数と０．３μsecのインパルス持続時間とを有するインパルス電気放電ＩＩによって、予備的イオン化を提供し、作動電圧は３ｋＶであった。

主要放電Ｉと主要放電ＩＩとで、平均電流強度は２０Ａであった。

プラズマで処理された水の吸収スペクトルを記録するために、インターフェース（interface）を有し、Karl Zeis Ｃｏ．によって製造されたＵＶ分光器「Specord Ｍ−４０」は、デジタル形態のパソコン（ＰＣ）でスペクトルを記録した。あらゆるスペクトルは、０．１ｃｍの光学吸収経路を有する同じ標準石英セルで測定した。プラズマ活性化された（多様な程度で活性化）水での吸収を、波長に依存して図４で示した。

下降光（falling light）の波長をｎｍでＸ軸に示し、下降光の強度対通過光（passing light）の強度比率のログ値をＹ軸に示した。図４に提示されたデータから、プラズマ活性化された水は、特定波長バンドで、吸収スペクトルの最高点で活性化程度に依存しつつ、初期状態の水より、３．８ないし１００．９倍さらに吸収することが分かる。水を活性化し、９０日、１８０日、２７０日及び３６０日後の吸収スペクトル測定の対照群実験で得た結果は、実質的に同一であり、不一致は、２％未満であった。活性化された水の吸収スペクトルの前述の特徴は、凍結及びその後の解凍のサイクル後だけではなく、沸点まで達するようにした後にも変わらなかった。

これは、水のエネルギー構造が複合インパルスガス放電プラズマで活性化した後に、実質的に変わり、かような変化が、経時的に及び外部衝撃に対して安定していることを立証する。

下記で提示された実施例の目的は、複合インパルスガス放電プラズマで活性化された水の抗バクテリア、抗ウイルス及び抗真菌特徴の能力及び効能を立証することである。

７００ｍｇ／ｍｌ未満の塩度及びｐＨ＝７．６のビンに入っている飲み水を、最初の生成物として採択した。

水を提案された装置（図１）の助力で活性化し、その遂行のための特別な場合は、実施例６で記述されている。

３０Torrの空気圧力を、実施例１で記述された通りに、反応チャンバ１の内部体積で生成して維持した。

電極３２を冷却させ、処理される水の供給及び処理された水の放出、０．５５ｍｍ厚の処理される水のねじれた状態の乱流性フローの生成並びに維持を、実施例１で記述された通りに提供した。

反応チャンバ１内で、下記のパラメータで誘導される複合インパルスガス放電プラズマを処理される溶液に作用させた：
１）主要インパルス電気放電Ｉは、電流インパルスの周波数１ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは５０％であり、２０．５ｋＨｚの周波数と１μsecのインパルス持続時間とを有するインパルス電気放電によって、予備的イオン化を提供した；
２）主要インパルス電気放電ＩＩは、電流インパルスの周波数２０．５ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは５０％であり、１２０ｋＨｚの周波数と０．３μsecのインパルス持続時間とを有するインパルス電気放電によって、予備的イオン化を提供した。

主要放電Ｉと主要放電ＩＩとで、平均電流強度は１８Ａであった。主要放電Ｉの作動電圧は、５２５Ｖであり、主要放電ＩＩの作動電圧は、５５０Ｖであった。予備的イオン化放電の作動電圧は、４ｋＶであった。

Ａ．複合インパルスガス放電プラズマで活性化された水の抗バクテリア性質は、例として、バクテリア菌株Ｅ．Coliで調べた。バクテリア培養物を、通気を提供しつつ３７℃でＬブロス（Ｌ broth）（１リットル当たりトリプトン１０ｇ、酵母抽出物５ｇ、ＮａＣｌ５ｇ）で一晩中育てた。新鮮な培養物を得るために、一晩中育てた培養物をＬブロス１０ｍｌ（１２５ｍｌフラスコ）で、１：１００に希釈させ、通気を提供しつつ３−４時間３７℃で育てた（ＯＤ_６００＝〜０．５−１．０）。

Ｅ．Coli ＪＭ１０９の標準培養物試料１００μｌ（ＯＤ＝１．０）を、活性化された水（または普通の水）９．９ｍｌに添加し、混合し、室温（２２℃）で培養した。多様な時間後に、試料１００μｌを採取し、滅菌塩水で継代１：１０希釈した。それぞれの希釈試料１００μｌをＬアガールプレート（agar plate）に広げ、一晩中培養し、その後、コロニーを計数し、コロニー形成単位（ＣＦＵ：colony forming units）を決定した。

対照群試料と、活性化された水を含む試料とで、コロニーを形成したバクテリアの計算結果を図５に示した。かようなデータからの結果から、プラズマ活性化された水は、Ｅ．Coli菌株を殺菌するのに高い効率を示した。

Ｂ．複合インパルスガス放電プラズマで活性化された水の抗カビ性質について、例として、酵母類似カビであるカンジダ・アルビカンスで調べた。

カンジダ・アルビカンス１０^５個細胞／ｍｌの標本を有するブロスを製造した。かような培養物試料１００μｌを、プラズマ活性化された水（または初期状態の水−対照群試料）９．９ｍｌに添加し、混合し、室温（２２℃）で培養した。固定された時間間隔で試料１００μｌを採取し、滅菌塩溶液で１：１０の割合で希釈した。試料１００μｌをＬアガールのあるペトリ（Petri）ディッシュに置き、一晩中培養し、その後、標本の個数を決定した。プラズマ活性化された水試料と対照群試料とで、カンジダ・アルビカンスの標本個数の計算結果を図６に示した。カンジダ・アルビカンス培養物試料に、プラズマ活性化された水を露出させる時間をＸ軸に示し、カンジダ・アルビカンス標本の個数をログ値でＹ軸に示した。提示されたデータから、活性化された水は、カンジダ・アルビカンスの成長を完全に抑制したことが明白である。

Ｂ．複合インパルスガス放電プラズマで活性化された水の抗ウイルス性質を、例として、小児痲痺ウイルス（菌株Sabin ４Ｓｃ）で調べた。

力価Ｂ１０^７．３６ＴＣＤ_５０／ｍｌを有する初期状態のウイルスを採択した。水でウイルスの必要な濃度（１０^５ＴＣＤ_５０／ｍｌ）に達するようにするために、ウイルスを含む懸濁液を、プラズマ活性化された水と初期状態の水（対照群試料）とで希釈した。

汚染された溶液の試料を、１５分、３０分、４５分、６０分及び１２０分の時間間隔で採取し、これを次亜硫酸ナトリウムの滅菌溶液に添加した。中和して５分後、それぞれの試料の１０倍継代希釈試料を製造し、テスト培養物をかようなプローブで汚染させた。サバンナモンキー（grivet）腎臓４６４７細胞の培養物をテスト培養物として使用した。調査されたプローブとテスト培養物との接触期間は１時間であった。接触後に、細胞をヘンク溶液で洗浄し、支持体培地に入れた。抗生剤（ペニシリン及びストレプトマイシン、それぞれ５０ユニット／ｍｌ）を添加し、培地ＩＧＬＡＭＡＭと培地１９９とが１：１の割合で構成される培地を支持体培地として使用した。その後、プローブでのウイルスの力価を測定した。初期状態の水（活性化されていない水）でのウイルスのプローブを対照群プローブとして使用した。得た結果を表６に示した。

提示されたデータから、プラズマ活性化された水は、１時間維持される接触で、小児痲痺ウイルスを完全に不活性化させるということが明白である。

かような実施例は、複合ガス放電プラズマで活性化された水が、効果的な抗バクテリア、抗カビ、及び抗ウイルス性質を有していることを立証する。

これと比較するとき、小児痲痺ウイルス（菌株Sabin ４Ｓｃ）に対して活性化された水の効果的な抗ウイルス性質は、類似方法（ＷＯ０２／０５９０４６、実施例５）で記録されておらず、バクテリアＥ．Coli及び酵母類似カビであるカンジダ・アルビカンスについては、提案された方法によって処理された活性化された水が、かような微生物を抑制する性質は、あらゆる他の条件が同一であるとき、類似方法で示された性質に比べて、１０−１００倍さらに高い。

下記で提示された実施例の目的は、複合ガス放電プラズマでもって、テトラクロロエタン（Tetrachloroethane、ＰＣＥ）から水溶液を浄化する方法の遂行能と効率とを立証することである。

表７に提示されたような汚染物質を含み、ｐＨ＝６．６５の廃水を精製のために採択した。

水処理は、反応チャンバ１の内部体積で、空気圧力を１２５Torrのレベルに維持することを除いては、実施例３で記述されたような方法で行った。

予備的イオン化と共に、２個のインパルス電気放電によって複合インパルスガス放電を反応チャンバ１内で誘導して維持した。イオン化は、予備的イオン化電気インパルス放電と予備的イオン化バリア放電とで提供した。

処理全体にわたって、放電パラメータは、下記の通りであった：
１）主要インパルス電気放電Ｉは、電流インパルスの周波数４８０Ｈｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは３５％であり、２０ｋＨｚの周波数と１μsecのインパルス持続時間とを有するバリア電気放電によって、予備的イオン化を提供した；
２）主要インパルス電気放電ＩＩは、電流インパルスの周波数２８ｋＨｚで誘導され、インパルス・デューティサイクルは３５％であり、１２０ｋＨｚの周波数と０．５μsecのインパルス持続時間とを有するインパルス電気放電によって、予備的イオン化を提供した。

電極２７に係わって、主要電気放電Ｉ及びＩＩのインパルスの極性は、正極であった。電極２７に係わって、予備的イオン化電気放電のインパルスの極性は正極であり、電極２７に係わって、予備的イオン化バリア電気放電のインパルスの極性は、正極が優勢であった。

主要放電Ｉで、平均電流強度は４Ａであり、主要放電ＩＩで、平均電流強度は３Ａであった。主要放電Ｉで、作動電圧は５４０Ｖであり、主要放電ＩＩで、作動電圧は５５０Ｖであった。予備的イオン化電気インパルス放電の作動電圧は、９ｋＶであり、予備的イオン化バリア電気放電の作動電圧は、３．５ｋＶであった。

処理前と処理後との汚染物質濃度の詳細なデータを表７に示した。

表７に提示されたデータから分かるように、提案された方法によって、複合ガス放電プラズマで初期状態の廃水を処理する結果、最終生成物（処理された水）に存在するあらゆる汚染物質の濃度は、飲み水（携帯用水）のための米国連邦基準によって決められた最高許容濃度を超えていない。

類似方法（ＷＯ０２／０５８８３８）は、テトラクロロエタン（ＰＣＥ）から水を精製する能力について記録されていない。

従って、提案された装置の助力で行われた提案された方法は、産業用廃水をテトラクロロエタン（ＰＣＥ）から非常に効果的に精製するが、広範囲な用途を有することができ、化学産業で使用できる。

以上、実際遂行の提示された実施例は、提案された方法が実用可能であり、特に提案された装置の助力を受ける特別な場合に、実用可能であることを立証する。

公知の見本−方法ＷＯ０２／０５８８３９と比較するとき、提案された方法は、下記を提供する：
−同時に中和される汚染源、汚染物質及び微生物のスペクトルを広げる；
−水性媒質の浄化程度を増大させる；
処理される水１単位当たりコストを同時に低下させつつ、初期濃度が高い汚染物質を含む水性媒質の処理能。

公知の類似−方法ＷＯ０２／０５９０４６と比較するとき、
−水及び水溶液の活性化効率を上昇させる、すなわち、変更されて新しく獲得される性質の程度を増大させ、スペクトルを広げるだけではなく、活性化された水１単位当たりエネルギー消費コストを含む１単位当たりコストを同時に低下させつつ、活性化の結果として獲得される性質の持続時間を延長させ、外部衝撃に対する安定性を向上させる。

提案された方法が、提案された装置ではない装置の助力で遂行できることは明白である。

前記特定説明で使われた用語と表現は、制限的なものであると考慮されてはならないことはまた明白である。

本発明が、その遂行のための特別な場合を介した開示内容を含めて完全に開示されているが、本発明は改造可能であり、現在の特許出願は、あらゆる変更事項、概して本発明の原理による本発明の変数または変化の使用を考慮する義務がなく、前記で記述された本発明の主要特徴と、特許請求の範囲とに適用可能な一般化され、かつ共通の実行でもって発生する本出願での明文化からの逸脱を含む。

Claims

ガス放電プラズマで水及び水溶液を処理する方法として、フロー形態であって、ガス状態媒質に隣接する前記液体が、前記ガス状態媒質の予備的イオン化が行われつつ提供される互いに異なるクロック周波数の２個の主要電気インパルス放電によって誘導されて維持される複合インパルスガス放電プラズマ要素の全体複合体によって、同時に影響を受ける段階を含むことである方法。
２個の主要電気インパルス放電を維持するガス状態媒質の予備的イオン化が、１個または２個の互いに異なるクロック周波数の２個の予備的イオン化インパルス電気放電、または１個または２個の互いに異なるクロック周波数の２個の予備的イオン化バリア電気放電、または１個または２個の互いに異なるクロック周波数の１個の予備的イオン化インパルス電気放電と１個の予備的イオン化バリア電気放電とによって遂行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記インパルス電気放電のうち一つ（放電Ｉ）は、正極及び／または負極のインパルスクロック周波数１０Ｈｚないし５ｋＨｚ、インパルス・デューティサイクル１％ないし９９％、放電での平均電流強度１２Ａ以下、作動電圧３５０Ｖないし２，０００Ｖで生成され、前記主要インパルス電気放電のうちの残り（放電ＩＩ）は、正極及び／または負極のインパルスクロック周波数５ｋＨｚないし８０ｋＨｚ、インパルス・デューティサイクル１％ないし９９％、放電での平均電流強度１０Ａ以下、作動電圧３５０Ｖないし２，０００Ｖで生成され、前記電気放電ＩＩは、前記放電１のインパルス間の時間間隔でパルスパッケージに生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記予備的イオン化電気インパルス放電は、周波数バンド１０ｋＨｚないし２５０ｋＨｚ、正極及び／または負極の電圧インパルス持続時間２μsec以下、電圧３ｋＶないし２０ｋＶで生成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記バリア電気放電は、周波数バンド１０ｋＨｚないし１５０ｋＨｚ、交互極性の電圧インパルス持続時間２μsec以下、電圧３ｋＶないし２５ｋＶで生成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記バリア電気放電は、正極または負極（振幅）の優勢によって生成されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記複合インパルスガス放電と液体は、０．０１Ｔ以上の磁気誘導値を有する正常磁場、またはインパルス磁場にさらに影響を受けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
乱流性条件を提供する０．３ないし３ｍｍ厚を有するように形成された液体のフローが存在することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記ガス状態媒質で、大気圧力が維持されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
空気または他の酸素含有ガスがバブリングによって、前記液体に注入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
ガス放電プラズマで水及び水溶液を処理するための装置であって、
処理される液体の供給と放出とのための注入口並びに排出口及びガス状態媒質に真空を提供するための排出口がある反応チャンバと、
ガルバニック分離された電極と、
前記電極と連結された電力供給源とを含む装置であり、
ここで、前記電極のうち一つ（電極「Ａ」）は、パイプ状に設けられ、その内部表面は、前記反応チャンバの側壁にあり、反対極性を有する電極と共に設計されて複合インパルスガス放電を生成し、前記液体のフローを生成し、
１個以上の他の電極（電極「Ｂ」）は、シリンダまたはバレル類型の形態で設計され、前記反応チャンバ内で、前記電極「Ａ」に対して同軸で固定されており、複合インパルスガス放電の生成と予備的イオン化インパルス放電の生成とのための反対極性の電極であり、
１個以上の更に他の電極（電極Ｃ）は、誘電体バリア内で別個に囲まれた電気導電体から製造され、「スクワール・ケージ（squirrel cage）」またはシリンダ・ケージまたはバレル状で互いに連結されており、前記反応チャンバ内で、電極「Ｂ」上に固定されており、追加的な電力供給源とさらに連結されており、電極「Ｃ」は、予備的イオン化バリア放電を生成するべく、電極「Ｂ」に対して反対極性の電極である。
前記電極「Ａ」は、前記反応チャンバ内部に空気または酸素含有ガスをバブリングするための孔隙があることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
前記装置には、
選択的に除去可能であり、直接に対面する電極「Ｂ」の外部に位置した磁石の助力によって生成し、前記反応チャンバに一つ以上の磁場を供給するための配置と、
選択的に除去可能であり、反応チャンバの外部に固定された１個以上の磁石の形態であり、前記液体フローベクトルに沿うか、または交差する磁気誘導ベクトルの方向及び０．１Ｔ以上の磁場誘導を有する正常磁場またはインパルス磁場を前記反応チャンバへの注入口で負荷する他の配置とが備えられていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。