一种直接微等离子体净化饮用水方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及饮用水净化技术，特别是涉及一种直接微等离子体净化饮用水方法。
【背景技术】
[0002] 世界上大多数公共供水都是经过氯气处理，这是一种普遍采用的行之有效的净水 方法。近年来，使用非氯替代品呈增长趋势，主要是氯气储存罐的安全性问题耗费了大量人 力物力。利用等离子体产生的臭氧和紫外线作为氯气替代品已经商用化，而直接等离子体 水处理系统也正在研宄中。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明提出一种直接微等离子体净化饮用水方法，该方法无需 化学品，可迅速打开和关闭，特别适用供水系统。
[0004] 本发明为达到以上目的，是通过以下的技术方案来实现的：
[0005] 提供一种直接微等离子体净化饮用水方法，1)将饮用水通过进料口引入微等离子 体装置；2)启动与上电极和下电极相连的高压电源，微等离子体反应器开始工作；3)施加 的高电压将电极之间的饮用水击穿电离，形成微弧微等离子体，处于等离子体区域中的饮 用水，在高能电子、自由基活性物质以及电场的作用下，发生等离子体化学反应，可有效将 饮用水中有害微生物杀死，净化后的饮用水由出料口排出。
[0006] 所述的微等离子体装置，包括微等离子体反应器及给微等离子体反应器供电的高 压电源；微等离子体反应器包括进料口、石英容器、上电极、下电极、上聚四氟乙烯密封圈、 下聚四氟乙烯密封圈、上反应接头、下反应接头、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、出 料口；上电极和下电极通过高压电线与高压电源相连接，上电极和下电极同轴置于石英容 器内，上电极和下电极形状和材料相同，为带有尖端的不锈钢棒；石英容器通过上反应接 头、下反应接头固定，并在上下连接处分别设置上聚四氟乙烯密封圈和下聚四氟乙烯密封 圈；上反应接头通过上聚四氟乙烯法兰支撑，下反应接头通过下聚四氟乙烯法兰支撑；石 英容器设置进料口和出料口，饮用水通过进料口引入微等离子体反应器，在装置工作时，饮 用水将完全暴露在微弧微等离子体区域中。
[0007] 本发明杀菌的原理：微弧微等离子体形成产生大量高能电子，它们轰击液体中水 分子生成许多活性粒子：
[0008] H2O + e +H + -OH + H2O2 + H3O+ + HO2 + e叫
[0009] 其中0H、H2O2和HO2是强大的杀菌氧化剂，这种氧化物质可以导致酶活性的改变、 脂类物质的氧化、蛋白质的降解，以及DNA的变性，从而导致细菌的死亡。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的结构示意图。
[0011] 图1中：1微等离子体反应器，2高压电源，3进料口，4石英容器，5上电极，6下电 极，7上聚四氟乙稀密封圈，8下聚四氟乙稀密封圈，9上反应接头，10,下反应接头，11上聚 四氟乙烯法兰，12下聚四氟乙烯法兰，13出料口，14微弧微等离子体。
【具体实施方式】
[0012] 实施例
[0013] 如附图1所示，本发明的微等离子体装置包括微等离子体反应器1和高压电源2， 微等离子体反应器1包括进料口 3、石英容器4、上电极5、下电极6、上聚四氟乙烯密封圈7、 下聚四氟乙烯密封圈8、上反应接头9、下反应接头10、上聚四氟乙烯法兰11、下聚四氟乙烯 法兰12、出料口 13。上电极5和下电极6通过高压电线与高压电源2相连接，上电极5和 下电极6同轴置于石英容器4内，为带有尖端的不锈钢棒；石英容器4通过上反应接头9、 下反应接头10固定，并在上下连接处分别设置上聚四氟乙烯密封圈7和下聚四氟乙烯密封 圈8 ;上反应接头9通过上聚四氟乙烯法兰7支撑，下反应接头10通过下聚四氟乙烯法兰8 支撑；石英容器4设置进料口 3和出料口 13,饮用水通过进料口 3进入微等离子体反应器 1，在装置工作时，饮用水完全暴露在微弧微等离子体14区域中。
[0014] 实验条件：上电极5和下电极6为带有尖端的直径6mm、长12cm不锈钢棒，高压电 源2输入电压为1000V。以加入消毒学指示菌大肠肝菌（编号：ATTC25922)的自来水为净 化对象，细菌初始浓度为10 5cfu/mL，进行饮用水杀菌。将200mL自来水引入微等离子体装 置进行循环净化处理，自来水通过进料口引入微等离子体装置；2)启动与上电极和下电极 相连的高压电源，调节电压到1000V，微等离子体反应器开始工作；3)施加的高电压1000V 将电极之间的饮用水击穿电离，形成微弧微等离子体，处于等离子体区域中的饮用水，在高 能电子、自由基活性物质以及电场的作用下，发生等离子体化学反应，循环直接等离子体处 理20min，水中的细菌杀死率达到99. 3%。
【主权项】
1. 一种直接微等离子体净化饮用水方法，其特征在于该方法的步骤如下：将饮用水通 过进料口引入微等离子体装置；启动与上电极和下电极相连的高压电源，微等离子体反应 器开始工作；施加的高电压将电极之间的饮用水击穿电离，形成微弧微等离子体，处于等离 子体区域中的饮用水，在高能电子、自由基活性物质以及电场的作用下，发生等离子体化学 反应，可有效将饮用水中有害微生物杀死，净化后的饮用水由出料口排出。
2. 根据权利要求1所述的一种直接微等离子体净化饮用水方法，其特征在于所述的 微等离子体装置，包括微等离子体反应器及给微等离子体反应器供电的高压电源；微等离 子体反应器包括进料口、石英容器、上电极、下电极、上聚四氟乙烯密封圈、下聚四氟乙烯密 封圈、上反应接头、下反应接头、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、出料口；上电极和 下电极通过高压电线与高压电源相连接，上电极和下电极同轴置于石英容器内，上电极和 下电极形状和材料相同，为带有尖端的不锈钢棒；石英容器通过上反应接头、下反应接头固 定，并在上下连接处分别设置上聚四氟乙烯密封圈和下聚四氟乙烯密封圈；上反应接头通 过上聚四氟乙烯法兰支撑，下反应接头通过下聚四氟乙烯法兰支撑；石英容器设置进料口 和出料口，饮用水通过进料口引入微等离子体反应器，在装置工作时，饮用水将完全暴露在 微弧微等离子体区域中。
【专利摘要】本发明公开了一种直接微等离子体净化饮用水方法，将饮用水引入包括微等离子体反应器及高压电源的微等离子体装置；启动高压电源，微等离子体反应器开始工作；施加的高电压将电极之间的饮用水击穿电离，形成微弧微等离子体，处于等离子体区域中的饮用水，在高能电子、自由基活性物质以及电场的作用下，发生等离子体化学反应，可有效将饮用水中有害微生物杀死。本发明可以根据实际要求控制饮用水杀菌过程，无需化学品，可迅速打开和关闭，特别适用供水系统。
【IPC分类】C02F1-72, C02F1-30, C02F1-50
【公开号】CN104609499
【申请号】CN201510021595
【发明人】杜长明
【申请人】中山大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月8日