專利名稱：沿面放電等離子體液體殺菌消毒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理及消毒滅菌技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)境的不斷惡化，由環(huán)境中微生物引起的疾病日益增多。為了解決環(huán)境衛(wèi)生 問題，諸多場(chǎng)合需要對(duì)液體進(jìn)行消毒滅菌，如飲用水，液態(tài)食品，食品醫(yī)藥工業(yè)用水，工業(yè)廢 水，醫(yī)院廢水等等。目前液體消毒多以化學(xué)殺菌劑為主，存在化學(xué)物質(zhì)殘留和有害消毒副產(chǎn) 物的問題，有時(shí)候還造成二次污染。高電壓放電低溫等離子體，綜合了自由基、臭氧、過氧化氫等強(qiáng)氧化化學(xué)效應(yīng)和紫 外線輻射、高強(qiáng)電磁場(chǎng)等物理效應(yīng)，同時(shí)破壞細(xì)胞體和遺傳物質(zhì)DNA，高效的殺滅液體中的 微生物，是目前新型的殺菌技術(shù)之一，另外由于其快速高效、并可同時(shí)處理多種污染物和無 殘留等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。目前的高電壓放電低溫等離子體液體殺菌消毒方法，大都利用脈沖電源供電，存 在價(jià)格昂貴，能量利用率偏低，脈沖開關(guān)的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間有限等問題。當(dāng)兩個(gè)放電電極都在 液體中時(shí)，其電極易遭腐蝕，有時(shí)候還會(huì)釋放一些電極成分到液體中，造成不必要的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種快速高效的低溫等離子體液體消毒滅菌方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是該沿面放電等離子體液體殺菌消 毒方法是將低壓交流電源與高壓變壓器連接，將所述高壓變壓器的兩個(gè)輸出端分別與第 一高壓電極和第二高壓電極連接，將第一高壓電極和第二高壓電極置于待處理液體的液面 的上方，使所述第一高壓電極、第二高壓電極與所述待處理液體的液面的距離> 0 ；接通低 壓交流電源，使得在第一高壓電極與待處理液體的液面之間、第二高壓電極與待處理液體 的液面之間分別產(chǎn)生一段低溫等離子體，對(duì)待處理液體進(jìn)行殺菌消毒處理。進(jìn)一步地，本發(fā)明向所述待處理液體中通入氣體和/或加入液相催化劑。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述氣體為空氣、惰性氣體、氧氣等中的任一種或任幾種的組I=I O進(jìn)一步地，本發(fā)明所述液相催化劑為納米金、納米銀、碳納米管、二氧化鈦等中的 任一種或任幾種的組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的電源為交流電源，設(shè)備廉價(jià)易 得，使用方便，并且第一電極和第二電極都離開待處理液體的液面，不與待處理液體接觸， 待處理液體也無需接地，完全避免了電極在液體中的腐蝕，產(chǎn)生的低溫等離子體在數(shù)秒的 短時(shí)間內(nèi)能高效殺死液體中的微生物，易于連續(xù)處理和工業(yè)化放大應(yīng)用。


圖1沿面放電等離子體液體消毒殺菌方法示意圖。3
其中，1.低壓交流電源，2.高壓變壓器，3.第一高壓電極，4.第二高壓電極，5.待 處理液體。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明沿面放電等離子體液體殺菌消毒方法是將低壓交流電源1與 高壓變壓器2連接，高壓變壓器2的兩個(gè)輸出端分別與第一高壓電極3和第二高壓電極4 連接，將第一高壓電極3和第二高壓電極4置于待處理液體的液面的上方，第一高壓電極3 與待處理液體5的液面的距離、以及第二高壓電極4與待處理液體5的液面的距離均大于 0。接通低壓交流電源，使得在第一高壓電極3與待處理液體5和第二高壓電極4與待處理 液體5的液面之間分別產(chǎn)生一段低溫等離子體，對(duì)液體進(jìn)行凈化處理。本發(fā)明可基于不同的操作電壓，高壓電極與待處理液體之間的不同距離，以及不 同的交流電頻率，在數(shù)秒到數(shù)分鐘的短時(shí)間內(nèi)就能有效殺滅液體中的微生物?？稍诖幚?液體中鼓入氣體和/或使用液相催化劑可提高殺菌效率。其中，氣體催化劑可以是空氣、惰 性氣體、氧氣中的任一種或任幾種的組合；液相催化劑可以是納米金、納米銀、碳納米管、二 氧化鈦等中的任一種或任幾種的組合。通過調(diào)節(jié)等離子體功率、等離子體處理時(shí)間和液體 的流速，可優(yōu)化不同特性液體的凈化處理。以下以具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案及其技術(shù)效果。實(shí)施例1 以水為待處理液體，以消毒學(xué)指示菌大腸桿菌ATCC25922為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺 菌試驗(yàn)，用平板計(jì)數(shù)法(HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電O20V， 50Hz)直接輸入，高壓變壓器變比為30，使輸出高電壓為6. 6KV。第一高壓電極和第二高壓 電極與水面距離都為3mm。細(xì)菌初始濃度為104cfu/mL，靜止處理2L水，處理時(shí)間為lmin， 結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死率為99. 1%。實(shí)施例2:以水為待處理液體，以消毒學(xué)指示菌大腸桿菌ATCC25922為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺 菌試驗(yàn)，用平板計(jì)數(shù)法(HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電O20V， 50Hz)直接輸入，高壓變壓器變比為30，使輸出高電壓為6. 6KV。第一高壓電極和第二高壓 電極與水面距離都為3mm。液體流速為lL/min，細(xì)菌初始濃度為104cfu/mL，lL/min液體從 電極下流過時(shí)，處理時(shí)間為30s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死率為98. 4%。實(shí)施例3 以水為待處理液體，以消毒學(xué)指示菌大腸桿菌ATCC25922為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺 菌試驗(yàn)，用平板計(jì)數(shù)法(HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電O20V， 50Hz)直接輸入，高壓變壓器變比為40，使輸出高電壓為8. 8KV。第一高壓電極和第二高壓 電極與水面距離都為4mm。液體流速為2L/min，細(xì)菌初始濃度為105cfu/mL，2L/min液體從 電極下流過時(shí)，同時(shí)在水中通入2L/min的空氣，處理時(shí)間為30s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺 死率為99. 5%0實(shí)施例4 以水為待處理液體，以消毒學(xué)指示菌大腸桿菌ATCC25922為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺 菌試驗(yàn)，用平板計(jì)數(shù)法(HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電O20V，50Hz)直接輸入，高壓變壓器變比為50，使輸出高電壓為11KV。第一高壓電極和第二高壓電 極與水面距離都為5mm。液體流速為3L/min，細(xì)菌初始濃度為104cfu/mL，3L/min水流從電 極下流過，同時(shí)在水中通入4L/min的氧氣，處理時(shí)間為20s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死率 為 99. 99%。實(shí)施例5 以水為待處理液體，以消毒學(xué)指示菌大腸桿菌ATCC25922為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺 菌試驗(yàn)，用平板計(jì)數(shù)法(HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電O20V， 50Hz)直接輸入，高壓變壓器變比為60，使輸出高電壓為13. 2KV。第一高壓電極和第二高壓 電極與水面距離都為6mm。液體流速為3L/min，細(xì)菌初始濃度為104cfu/mL，3L/min水流從 電極下流過，同時(shí)在水中通入2L/min的氦氣，處理時(shí)間為20s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死 率為 99. 91%。實(shí)施例6 以水為待處理液體，以消毒學(xué)指示菌大腸桿菌ATCC25922為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺 菌試驗(yàn)，用平板計(jì)數(shù)法(HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電O20V， 50Hz)直接輸入，高壓變壓器變比為70，使輸出高電壓為15. 4KV。第一高壓電極和第二高壓 電極與水面距離都為7mm。液體流速為4L/min，細(xì)菌初始濃度為104cfu/mL，4L/min水流從 電極下流過，同時(shí)在水中通入2L/min的體積比為1比1的氦氣與氧氣的混合物，處理時(shí)間 為10s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死率為99. 93%。實(shí)施例7 以水為待處理液體，以釀酒酵母為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺菌試驗(yàn)，用平板計(jì)數(shù)法 (HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電(220V，50Hz)直接輸入，高壓 變壓器變比為80，使輸出高電壓為17.6KV。第一高壓電極和第二高壓電極與水面距離都 為8mm。液體流速為4L/min，釀酒酵母初始濃度為104cfu/mL，4L/min水流從電極下流過 時(shí)，電極下方加入固定化納米金催化劑lg，處理時(shí)間為10s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死率 為 99. 99%。實(shí)施例8 以水為待處理液體，以釀酒酵母為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺菌試驗(yàn)，用平板計(jì)數(shù)法 (HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電(220V，50Hz)直接輸入，高壓 變壓器變比為90，使輸出高電壓為19.8KV。第一高壓電極和第二高壓電極與水面距離都 為9mm。液體流速為4L/min，釀酒酵母初始濃度為104cfu/mL，4L/min水流從電極下流過 時(shí)，電極下方加入固定化納米銀催化劑lg，處理時(shí)間5s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死率為 99. 99%。實(shí)施例9 以水為待處理液體，以芽孢桿菌為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺菌試驗(yàn)，用平板計(jì)數(shù)法 (HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電(220V，50Hz)直接輸入，高壓 變壓器變比為100，使輸出高電壓為22KV。第一高壓電極和第二高壓電極與水面距離都 為10mm。液體流速為4L/min，細(xì)菌初始濃度為105cfu/mL，5L/min水流從電極下流過時(shí)， 電極下方加入固定化碳納米管催化劑lg，處理時(shí)間為4s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死率為 99. 99%。
實(shí)施例10 以牛奶為待處理液體，以乳酸桿菌為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺菌試驗(yàn)，用平板計(jì)數(shù)法 (HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電(220V，50Hz)直接輸入，高壓 變壓器變比為100，使輸出高電壓為22KV。第一高壓電極和第二高壓電極與水面距離都 為10mm。液體流速為4L/min，細(xì)菌初始濃度為104cfu/mL，4L/min水流從電極下流過時(shí)， 電極下方加入固定化二氧化鈦催化劑lg，處理時(shí)間為4s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死率為 99. 99%。實(shí)施例11 以海水為待處理液體，以小球藻為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺菌試驗(yàn)，用分光光度法和 血球計(jì)數(shù)法檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電(220V，50Hz)直接輸入， 高壓變壓器變比為100，使輸出高電壓為22KV。第一高壓電極和第二高壓電極與水面距離 都為10mm。液體流速為2L/min，小球藻初始濃度為IO4個(gè)/mL，lL/min水流從電極下流過 時(shí)，電極下方加入固定化二氧化鈦和碳納米管催化劑各0. 5g，結(jié)果顯示，水中的小球藻殺死 率為 99. 98%。實(shí)施例12 以水為待處理液體，以金黃色葡萄球菌為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺菌試驗(yàn)，用平板計(jì) 數(shù)法(HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用工頻交流電(220V，50Hz)直接輸入， 高壓變壓器變比為100，使輸出高電壓為22KV。第一高壓電極和第二高壓電極與水面距離 都為10mm。液體流速為5L/min，細(xì)菌初始濃度為104cfu/mL，5L/min水流從電極下流過時(shí)， 電極下方加入固定化二氧化鈦催化劑lg，同時(shí)在水中通入2L/min的氧氣，處理時(shí)間為5s， 結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死率為100%。實(shí)施例13 以水為待處理液體，以金黃色葡萄球菌為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺菌試驗(yàn)，用平板計(jì) 數(shù)法(HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用220V，60Hz，高壓變壓器變比為100， 使輸出高電壓為22KV。第一高壓電極和第二高壓電極與水面距離都為10mm。液體流速為 5L/min，細(xì)菌初始濃度為104cfu/mL，5L/min水流從電極下流過時(shí)，電極下方加入固定化二 氧化鈦催化劑lg，同時(shí)在水中通入2L/min的氧氣，處理時(shí)間為k，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺 死率為100%。實(shí)施例14 以水為待處理液體，以金黃色葡萄球菌為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺菌試驗(yàn)，用平板計(jì) 數(shù)法(HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用220V，60Hz，高壓變壓器變比為100， 使輸出高電壓為22KV。第一高壓電極和第二高壓電極與水面距離都為10mm。液體流速為 5L/min，細(xì)菌初始濃度為104cfu/mL，5L/min水流從電極下流過時(shí)，電極下方加入固定化二 氧化鈦催化劑lg，同時(shí)在水中通入2L/min的氧氣，處理時(shí)間為3s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺 死率為99. 95%。實(shí)施例15 以水為待處理液體，以金黃色葡萄球菌為殺滅對(duì)象進(jìn)行水體殺菌試驗(yàn)，用平板計(jì) 數(shù)法(HPC)檢測(cè)殺菌前后菌落的變化。低壓電源采用110V，50Hz，高壓變壓器變比為100，使 輸出高電壓為11KV。第一高壓電極和第二高壓電極與水面距離都為5mm。液體流速為2L/6min，細(xì)菌初始濃度為104cfu/mL，2L/min水流從電極下流過時(shí)，電極下方加入固定化二氧化 鈦催化劑lg，同時(shí)在水中通入2L/min的氧氣，處理時(shí)間為10s，結(jié)果顯示，水中的細(xì)菌殺死 率為 99. 98%。
權(quán)利要求
1.一種沿面放電等離子體液體殺菌消毒方法，其特征在于將低壓交流電源與高壓變 壓器連接，將所述高壓變壓器的兩個(gè)輸出端分別與第一高壓電極和第二高壓電極連接，將 第一高壓電極和第二高壓電極置于待處理液體的液面的上方，使所述第一高壓電極、第二 高壓電極與所述待處理液體的液面的距離> 0 ；接通低壓交流電源，使得在第一高壓電極 與待處理液體的液面之間、第二高壓電極與待處理液體的液面之間分別產(chǎn)生一段低溫等離 子體，對(duì)待處理液體進(jìn)行殺菌消毒處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿面放電等離子體液體殺菌消毒方法，其特征在于向所述 待處理液體中通入氣體和/或加入液相催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沿面放電等離子體液體殺菌消毒方法，其特征在于所述氣 體為空氣、惰性氣體、氧氣等中的任一種或任幾種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沿面放電等離子體液體殺菌消毒方法，其特征在于所述液 相催化劑為納米金、納米銀、碳納米管、二氧化鈦等中的任一種或任幾種的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開一種沿面放電等離子體液體殺菌消毒方法，它是將低壓交流電源與高壓變壓器連接，將所述高壓變壓器的兩個(gè)輸出端分別與第一高壓電極和第二高壓電極連接，將第一高壓電極和第二高壓電極置于待處理液體的液面的上方，使所述第一高壓電極、第二高壓電極與所述待處理液體的液面的距離＞0；接通低壓交流電源，使得在第一高壓電極與待處理液體的液面之間、第二高壓電極與待處理液體的液面之間分別產(chǎn)生一段低溫等離子體，對(duì)待處理液體進(jìn)行殺菌消毒處理。本發(fā)明能快速高效地殺滅其中的細(xì)菌、病毒、藻類、寄生蟲等微生物，實(shí)現(xiàn)液體的凈化處理。
文檔編號(hào)C02F1/50GK102050512SQ20101053668
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者徐羽貞, 鄭超, 閆克平 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)