一种新型单喷嘴-板-筒式高压脉冲等离子体灭菌反应器的制作方法

本发明涉及灭菌处理技术领域，特别涉及一种新型单喷嘴-板-筒式高压脉冲等离子体灭菌反应器。

背景技术：

高压脉冲放电过程可生成高能电子、oh、o3等活性粒子、同时伴有强电场、紫外光辐照等共同作用，可以实现对菌类的有效灭活。

本发明的新型反应器同时具有针板式放电和针筒式放电两种形式，两种放电叠加可以加强电场作用，增大放电电流。它用于存储和处理菌液的容器可用表面涂覆菌群的容器代替，进行固体物杀菌。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型单喷嘴-板-筒式高压脉冲等离子体灭菌反应器，其是一种可应用于、但不限于水处理的高压脉冲等离子体灭菌反应器，该反应器同时具有针-筒式和针-板式两种放电形式，反应器底部设有进气口，上部设有出气口，反应器通过喷嘴电极进行高压脉冲放电处理，结构简单、易于制作，目标物的灭菌效率得到极大的提高。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种新型单喷嘴-板-筒式高压脉冲等离子体灭菌反应器，包含：

圆柱主体，其上部连接有上盖，其下部置于底座上；

盛放菌液的容器，放置在所述圆柱主体内，所述容器为圆筒结构，包含侧壁和封闭的底部；

通过高压放电以产生用于灭菌的活性粒子的高压单喷嘴电极，其与为其提供高电压的高压电源连接，所述高压单喷嘴电极由上至下依次穿过所述上盖并插入所述圆柱主体内部直至到达所述容器内高压单喷嘴电极与液面相对位置可调节，所述高压单喷嘴电极上部与所述上盖固定连接；

用于排出所述圆柱主体内气体的出气口，其设置在所述圆柱主体上。

优选地，所述容器设置在一接地圆盘上端，所述接地圆盘下端连接有一接地桩，所述接地桩与接地装置连接。

优选地，所述高压单喷嘴电极为中空结构，所述高压单喷嘴电极上部与第一鼓气软管连接，将所述第一鼓气软管产生的气流经所述高压单喷嘴电极喷出。

优选地，所述高压单喷嘴电极为不锈钢材质的圆管结构。

优选地，所述第一鼓气软管上远离所述高压单喷嘴电极一侧连接有用于控制气流流速的流量计。

优选地，所述圆柱主体上还设置有进气口，所述进气口与第二鼓气软管连接，所述第二鼓气软管输出的气体与所述第一鼓气软管输出的气体一致。

优选地，所述高压单喷嘴电极上部通过绝缘子与所述上盖固定连接，所述绝缘子套设在所述高压单喷嘴电极外侧。

优选地，所述绝缘子包含上部的第一绝缘子和下部的第二绝缘子，所述高压电源的进线固定连接在所述第一绝缘子和所述第二绝缘子之间；所述第一绝缘子的上部与所述第一鼓气软管连接，所述第一绝缘子的上部为螺纹状。

优选地，所述圆柱主体为圆柱筒状结构，其由有机玻璃材料制成。

优选地，所述底座由聚四氟乙烯类材料制成，所述底座的下端连接有若干根支架。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）本发明的反应器是单喷嘴-板-筒式高压脉冲等离子体反应器，同时具有针-筒式和针-板式两种放电形式，使得待处理菌液处于更强的电场作用，作用电流增强。；（2）本发明的反应器具有结构简单、易于制作；（3）本发明的气流经高压喷嘴喷出、经放电生成oh、o3等活性粒子后、在气流的带动下达到待处理菌液，实现对菌种细胞的灭活；（4）本发明的反应器以大肠杆菌（e.coli）为目标物的灭菌效率达到了95%以上。

附图说明

图1本发明的新型单喷嘴-板-筒式高压脉冲等离子体灭菌反应器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的新型单喷嘴-板-筒式高压脉冲等离子体灭菌反应器包括圆柱主体5、高压单喷嘴电极1、高压电源、接地圆盘7和盛放菌液的不锈钢容器6。

圆柱主体5为圆柱筒状结构，其可由有机玻璃材料制成。优选地，圆柱主体5的高度为150mm，内部直径为100mm，外部直径为110mm。圆柱主体5下端连接有一底座10，底座10可由聚四氟乙烯类材料制成，底座10的下端连接有四根不锈钢支架8，支架8长约160mm。

圆柱主体5的上端连接有一上盖11。高压单喷嘴电极1由上至下穿过上盖11并插入圆柱主体5内部直至达到容器6内，高压单喷嘴电极1与液面相对位置可调节。高压单喷嘴电极1上部通过绝缘子2与上盖11固定连接，使得高压单喷嘴电极1固定在容器6内的一定液面位置处，且绝缘子2套设在高压单喷嘴电极1外侧。高压电源与高压单喷嘴电极1连接，为高压单喷嘴电极1提供高压用以产生各种活性粒子，且高压电源的地线与接地装置直接相连。

高压电源的进线固定连接在上、下两片绝缘子之间，上方的绝缘子2上部为螺纹状，用于连接鼓气软管。同时，鼓气软管上远离单喷嘴电极1一侧还连接有玻璃流量计，用于控制鼓气软管中的气体流速，从而可以带动放电活性粒子到达待处理菌液。

高压单喷嘴电极1为中空结构，例如高压单喷嘴电极1可由不锈钢的圆管制成，高压单喷嘴电极1长度为200mm，单喷嘴电极1可以有多种不同直径，本发明采用内直径分别为3.30mm或2.30mm或1.82mm或1.30mm或0.80mm。

高压单喷嘴电极1上部与第一鼓气软管连接，将第一鼓气软管产生的气流经高压单喷嘴电极1喷出，气流经过高压单喷嘴电极1喷出后并经高压放电产生各种活性粒子，活性粒子在气流的带动下达到待处理菌液，实现对菌种细胞的灭活。

圆柱主体5的上部设置有出气口4，用于将圆柱主体5内的气体进行排出。优选地，出气口4的直径为7mm。

接地圆盘7可由不锈钢材质制成，接地圆盘7位于圆柱主体5内部并设置在容器6下端，用于支撑盛放菌液的容器6。接地圆盘7下端还连接有一接地桩9，接地桩9与接地装置连接。

容器6为圆筒结构，包含有侧壁和底部，容器6的外径为97mm，容器6的高度为30mm。因此，本发明的反应器同时具有喷嘴-筒式（即高压单喷嘴电极1与容器6的侧壁之间）和喷嘴-板式（即高压单喷嘴电极1与容器6的底部之间）两种放电形式，使得待处理菌液处于更强的电场和电流作用。

当第一鼓气软管内充入为非空气气体（例如氮气等）时，则在圆柱主体5的下部设置进气口3，进气口3也连接有第二鼓气软管，第二鼓气软管传输给进气口3的气体与第一鼓气软管内的气体一致，并通过进气口3达到圆柱主体5内部，并将圆柱主体5内的空气从出气口4排出。当第一鼓气软管内充入为空气时，则此时不需要进气口3。优选地，进气口3的直径为7mm。

本发明的反应器可以方便改变实验条件达到最佳灭菌效率，例如可以改变加在高压单喷嘴电极上的放电电压及放电频率、更换不同直径的高压单喷嘴电极、调节鼓气速率、调节高压单喷嘴电极与液面的相对位置以及控制反应时间。

本发明的一个实施例中，以大肠杆菌（e.coli）为目标物，并使用本发明反应器，在脉冲输入电压为-32kv、脉冲重复频率为80hz、鼓气速率为80ml/min、高压单喷嘴电极1直径选用1.3mm、高压单喷嘴电极1置于液面上2mm、处理时间12min时，根据试验结果，灭菌效率达到了95%以上。本发明的反应器通过高压喷嘴电极进行高压脉冲放电处理，基本可以保证所有的菌液都可以被处理过，且处理均匀而且无遗漏。

综上所述，本发明的反应器是单喷嘴-板-筒式高压脉冲等离子体反应器，同时具有针-筒式和针-板式两种放电形式，反应器底部设有进气口，上部设有出气口，反应器为玻璃圆筒状，反应器通过喷嘴电极进行高压脉冲放电处理。本发明的反应器具有结构简单、易于制作。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。