一种活性氧空气灭菌装置及其活性氧空气灭菌方法

技术领域

本发明属于环保和公共卫生领域，具体涉及一种活性氧空气灭菌装置及其活性氧空气灭菌方法。

背景技术

高压放电等离子体是一种高效杀菌消毒技术，被广泛应用卫生、食品、环保等领域。高电压空气放电是最常用的空气灭菌消毒技术之一，然而，空气放电不可避免地产生臭氧，存在很大的二次污染风险，在与人共存的环境中需谨慎使用。空气中细菌病毒消杀需求极大，寻找一种既高效安全的消杀技术依然非常迫切。

经过等离子活化处理的水中富含活性氧，活性氧具有强氧化性，因此，活性氧对细菌和病毒具有强效消杀效果。由于富含活性氧的活性水既可快速高效杀灭细菌病毒，又无残留，因为活性氧失活后恢复稳态氧分子，非常适用于公共卫生和食品消杀领域。比如，等离子体活化水已被广泛用于食品保鲜，特别是保质期不长的食物，例如肉类、水果类食品，抗菌和抗生物膜活性优异，并且对食品的品质没有影响。

常见等离子活化水方式有滑动弧放电、射流等离子体放电、针板电晕放电、水中鼓泡放电、脉冲火花放电、针孔脉冲电晕放电、针-针脉冲电弧放电和水下电火花放电。这些放电模式均会在水中产生大量活性氧(ROS，包括过氧化氢、超氧阴离子、羟基自由基、臭氧等)和活性氮(RNS，包括亚硝酸盐、硝酸盐、一氧化氮等)成分。ROS是主要的消杀因子，失活后变成无害的氧分子，RNS虽有一定的消杀能力，但是，RNS有一定毒性，RNS一旦形成，不易失活，也不可能还原成无害的氮分子。因此，研发新型放电活化水技术，大量产生ROS并抑制RNS，是活化水消杀应用的关键。

等离子体活化水虽然对细菌病毒有极强且广普的消杀效果，但是，活性氧消杀因子溶解在水中，消杀对象需要浸入富含活性氧的活性水中才能被消毒，大大限制了其应用场景。比如，空气需要变成细微气泡注入活性水中才能被消毒，消杀效率非常低下，没有实际应用价值,因此，至今未有活化水用于空气消毒的技术应用。

发明内容

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，而不超出本发明的构思与保护范围。

为了解决上述的技术问题，本发明的第一个方面提供了一种活性氧空气灭菌装置，包括水箱1、上水管3、分水管4、水帘5、高压电源6、外壳9，所述水箱1设置在所述外壳9的底端，所述水箱1的顶部设置有水泵2；所述水泵2的出水口连接所述上水管3的主管道底部端口，所述上水管3的主管道顶部端口连接所述分水管4的进水口；所述水箱1的顶部设置有回水孔1-1，回水孔1-1顶部设置有水槽；所述分水管4下沿设置有出水孔4-1，所述水帘5的顶部与出水孔4-1相对应，水帘5的底部位于所述回水孔1-1顶部的水槽内；

所述上水管3的主管道壁上设置有若干个L型管3-1，L型管3-1的一端与所述上水管3的主管道壁连接，另一端为密封端；所述每个独立的L型管3-1的密封端设置有第一高压电极3-2，所述上水管3的主管道的外壁上设置有第二高压电极3-3；所述高压电源6的输出线分别与第一高压电极3-2、第二高压电极3-3连接。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述外壳9的一侧设置有进风口10，另一侧设置有出风口11；所述水帘5靠近进风口10；靠近所述出风口11的一侧设置有风机7。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述外壳9上还设置有控制板8。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述L型管3-1密封端的高度高于所述L型管3-1与所述上水管3的主管道壁连接点位置的的高度。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述L型管3-1的个数为1-100个。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述L型管3-1的个数为20-60个。

本发明的第二个方面提供了一种活性氧空气灭菌方法，应用所述的活性氧空气灭菌装置，包括以下几步骤：

(1)水泵驱动水从水箱经过上水管到分水管中，经过分水管的出水孔从水帘的顶部沿水帘流下，进入到水箱顶部的水槽中，进而通过回水孔，回到水箱内，循环流动；

(2)通过高压电源对在L型管的密封端的第一高压电极、第二高压电极进行高压电离放电，产生等离子体，活化上水管中的水，产生富含活性氧的活化水；

(3)风机驱动气流从进风口流过水帘，再从水帘通过的气流经风机从出风口吹出，即可。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述水泵2的抽水速度为0.2-5L/min。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述高压电源6的等离子体放电功率为30-500W。

本发明的第三个方面提供了一种所述的活性氧空气灭菌装置的应用，应用于空气净化。

本发明相对于现有技术具有如下的显著优点及效果：

本发明提供了一种活性氧空气灭菌装置，采用高压电离放电方式产生等离子体，等离子体活化水，产生富含活性氧的活化水，空气净化过程中，高压放电等离子体活化水的过程持续不间断。由于活化水中的活性氧是不稳定的，活性氧一旦形成便会衰减，且衰减速率较快。本发明方法与先活化水后液相浸没消毒方法不同，在消毒处理过程中，等离子体活化水的处理过程持续不停，活化水始终维持在高活性状态，针对空气放电等离子体消杀技术会不可避免产生臭氧有害副产物的问题，本发明提出采用富含活性氧的活性水对空气中的细菌病毒进行消杀处理的方法，既充分发挥的等离子体活化物对细菌病毒的高效消杀能力，又杜绝了臭氧的发生，活性水安全无残留的特性，活性氧有极强反应活性，易与病毒或者细菌反应，破坏细胞膜、DNA结构或者导致细菌代谢失调，双双失活，病毒和细菌失活，达到消毒灭菌目的，而活性氧失活，回归稳定态氧分子，无毒无害无残留，因此，等离子体活化水是安全的，可广泛应用于有人和食物存在的消毒场景，尤其适用于居家和室内公共场所消毒。

附图说明

图1为实施例1所述的活性氧空气灭菌装置。

图1中的各标号依次为：

1为水箱；1-1为回水孔；1-2为进水管；2为水泵；3为上水管；3-1为L型管；3-2为第一高压电极；3-3为第二高压电极；4为分水管；4-1为出水孔；5为水帘；6为高压电源；7为风机；8为控制板；9为外壳；10为进风口；11为出风口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明的第一个方面提供了一种活性氧空气灭菌装置，包括水箱1、上水管3、分水管4、水帘5、高压电源6、外壳9，所述水箱1设置在所述外壳9的底端，所述水箱1的顶部设置有水泵2；所述水泵2的出水口连接所述上水管3的主管道底部端口，所述上水管3的主管道顶部端口连接所述分水管4的进水口；所述水箱1的顶部设置有回水孔1-1，回水孔1-1顶部设置有水槽；所述分水管4下沿设置有出水孔4-1，所述水帘5的顶部与出水孔4-1相对应，水帘5的底部位于所述回水孔1-1顶部的水槽内；

所述上水管3的主管道壁上设置有若干个L型管3-1，L型管3-1的一端与所述上水管3的主管道壁连接，另一端为密封端；所述每个独立的L型管3-1的密封端设置有第一高压电极3-2，所述上水管3的主管道的外壁上设置有第二高压电极3-3；所述高压电源6的输出线分别与第一高压电极3-2、第二高压电极3-3连接。

本发明所述活性氧空气灭菌装置同时设置了封闭式放电等离子体活化水不间断处理功能和高效水帘释放活性氧功能结构，既不发生活性氮成分，又可以实现气相空气消杀功能，是本发明在结构和功能上区别于已有的等离子体活化水液相消杀技术以及开放式放电处理活化水技术的重要特征。

在一些优选的实施方式中，所述水箱1内设置有进水管1-2，所述进水管1-2的一端深入水箱1内，所述进水管1-2的另一端与水泵2连接。

在一些优选的实施方式中，所述上水管3、分水管4、水帘5均在外壳内部。

在一些优选的实施方式中，所述外壳9的一侧设置有进风口10，另一侧设置有出风口11；所述水帘5靠近进风口10；靠近所述出风口11的一侧设置有风机7。

在一些优选的实施方式中，所述外壳9上还设置有控制板8。

本发明中所述的控制板的作用：操作设备，运行程序设置，设备开关机时间，定时，预约开关机，放电功率，水泵抽速等等。

在一些优选的实施方式中，所述L型管3-1密封端的高度高于所述L型管3-1与所述上水管3的主管道壁连接点位置的的高度。

本发明中所述的上水管是在主管壁上设置有若干向上弯曲的L型管阵列的结构，L型管一端与上水管主管连通，另一端密封并设置有放第一电高压电极，第二高压电极设置在上水管的主管外壁上。将放电单元以L型管方式排列在水流通路上，缩短活性氧输运距离，减少活性氧衰减，所述的L型管设置有高压电极1的密封一端高于与上水管主管路连接点位置，当水泵驱动水流向上通过上水管时，侧边的L型管内气体不会被完全排出，在L型管设置有第一电高压电极的一端管内形成一个气囊。L型管放电室设计及排列方式使水不能进入L型管封闭端，巧妙地在L型管内产生了一个气囊作为放电区，并且，该放电区是封闭结构，阻隔了氮分子参与等离子体反应，因此，不会产生活性氮成分；气囊内等离子体的主要成分是水分子，因此，可以大量合成活性氧成分，

本发明中所述高压电离放电，是当高压电源向第一电高压电极和第二高压电极输出高压电势时，第一电高压电极击穿气囊对L型管内液面放电，使水活化，L型管内的活化水中的活性氧扩散到上水管的主管内的水中，水泵驱动富含活性氧的活性水向上流动，经分水管流向水帘，活性氧在水帘中释放，进入空气，与空气中的细菌和病毒反应，杀灭细菌和病毒。等离子体在封闭的气囊内发生，封闭放电室产生的等离子体浓度远远高于开放式，因此，可获得高浓度的活性氧，活性氧溶解进入L型管内的水中，并扩散到上水管的主管水流中，在活性水处理效果和输运效率上远超其他活化水技术的特性。

在一些优选的实施方式中，所述L型管3-1的个数为1-100个；优选的，所述L型管3-1的个数为20-60个；更有选的，所述L型管3-1的个数为40个。

在一些优选的实施方式中，所述高压电源6的等离子体放电功率为30-500W；优选的，所述高压电源6的等离子体放电功率为120W。

在一些优选的实施方式中，所述水泵2的抽水速度为0.2-5L/min；优选的，所述水泵2的抽水速度为1L/min。

在一些优选的实施方式中，所述风机7的功率为12-50W；优选的，所述风机7的功率为25W。

本发明中所述水帘5的尺寸不做特殊的限定，优选的，所述水帘5的尺寸300ⅹ400ⅹ50mm。

本发明中所述风机7的循环风量为150-550m

本发明的第二个方面还提供了一种活性氧空气灭菌方法，应用所述的活性氧空气灭菌装置，包括以下几步骤：

(1)水泵驱动水从水箱经过上水管到分水管中，经过分水管的出水孔从水帘的顶部沿水帘流下，进入到水箱顶部的水槽中，进而通过回水孔，回到水箱内，循环流动；

(2)通过高压电源对在L型管的密封端的第一高压电极、第二高压电极进行高压电离放电，产生等离子体，活化上水管中的水，产生富含活性氧的活化水；

(3)风机驱动气流从进风口流过水帘，再从水帘通过的气流经风机从出风口吹出，即可。

本发明的第三个方面提供了一种所述的活性氧空气灭菌装置的应用，应用于空气净化。

下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。本发明所用试剂和原料均市售可得。

一种活性氧空气灭菌装置，如图1所示，包括水箱1、上水管3、分水管4、水帘5、高压电源6、外壳9，所述水箱1设置在所述外壳9的底端，所述水箱1的顶部设置有水泵2；所述水泵2的出水口连接所述上水管3的主管道底部端口，所述上水管3的主管道顶部端口连接所述分水管4的进水口；所述水箱1的顶部设置有回水孔1-1，回水孔1-1顶部设置有水槽；所述分水管4下沿设置有出水孔4-1，所述水帘5的顶部与出水孔4-1相对应，水帘5的底部位于所述回水孔1-1顶部的水槽内；

所述上水管3的主管道壁上设置有若干个L型管3-1，L型管3-1的一端与所述上水管3的主管道壁连接，另一端为密封端；所述每个独立的L型管3-1的密封端设置有第一高压电极3-2，所述上水管3的主管道的外壁上设置有第二高压电极3-3；所述高压电源6的输出线分别与第一高压电极3-2、第二高压电极3-3连接。所述L型管3-1的个数为8个。

所述水箱1内设置有进水管1-2，所述进水管1-2的一端深入水箱1内，所述进水管1-2的另一端与水泵2连接。

所述外壳9的一侧设置有进风口10，另一侧设置有出风口11；所述水帘5靠近进风口10；靠近所述出风口11的一侧设置有风机7。

所述外壳9上还设置有控制板8。

所述L型管3-1密封端的高度高于所述L型管3-1与所述上水管3的主管道壁连接点位置的的高度。

一种活性氧空气灭菌方法，应用实施例1中所述的活性氧空气灭菌装置，包括以下几步骤：

(1)水泵驱动水从水箱经过上水管到分水管中，经过分水管的出水孔从水帘的顶部沿水帘流下，进入到水箱顶部的水槽中，进而通过回水孔，回到水箱内，循环流动；

(2)通过高压电源对在L型管的密封端的第一高压电极、第二高压电极进行高压电离放电，产生等离子体，活化上水管中的水，产生富含活性氧的活化水；

(3)风机驱动气流从进风口流过水帘，再从水帘通过的气流经风机从出风口吹出，即可。

所述高压电源6的等离子体放电功率为120W。

所述水泵2的抽水速度为1L/min。

所述风机7的功率为25W。

所述水帘5的尺寸300ⅹ400ⅹ50mm。

所述风机7的循环风量为350m

一种活性氧空气灭菌方法，应用如下所述的活性氧空气灭菌装置，包括以下几步骤：

(1)水泵驱动水从水箱经过上水管到分水管中，经过分水管的出水孔从水帘的顶部沿水帘流下，进入到水箱顶部的水槽中，进而通过回水孔，回到水箱内，循环流动；

(2)通过高压电源对在L型管的密封端的第一高压电极、第二高压电极进行高压电离放电，产生等离子体，活化上水管中的水，产生富含活性氧的活化水；

(3)风机驱动气流从进风口流过水帘，再从水帘通过的气流经风机从出风口吹出，即可。

所述高压电源6的等离子体放电功率为120W。

所述水泵2的抽水速度为1L/min。

所述风机7的功率为25W。

所述水帘5的尺寸300ⅹ400ⅹ50mm。

所述风机7的循环风量为350m

所述活性氧空气灭菌装置，包括水箱1、上水管3、分水管4、水帘5、高压电源6、外壳9，所述水箱1设置在所述外壳9的底端，所述水箱1的顶部设置有水泵2；所述水泵2的出水口连接所述上水管3的主管道底部端口，所述上水管3的主管道顶部端口连接所述分水管4的进水口；所述水箱1的顶部设置有回水孔1-1，回水孔1-1顶部设置有水槽；所述分水管4下沿设置有出水孔4-1，所述水帘5的顶部与出水孔4-1相对应，水帘5的底部位于所述回水孔1-1顶部的水槽内；

所述上水管3的主管道壁上设置有若干个L型管3-1，L型管3-1的一端与所述上水管3的主管道壁连接，另一端为密封端；所述每个独立的L型管3-1的密封端设置有第一高压电极3-2，所述上水管3的主管道的外壁上设置有第二高压电极3-3；所述高压电源6的输出线分别与第一高压电极3-2、第二高压电极3-3连接。所述L型管3-1的个数为40个。

所述水箱1内设置有进水管1-2，所述进水管1-2的一端深入水箱1内，所述进水管1-2的另一端与水泵2连接。

所述外壳9的一侧设置有进风口10，另一侧设置有出风口11；所述水帘5靠近进风口10；靠近所述出风口11的一侧设置有风机7。

所述外壳9上还设置有控制板8。

所述L型管3-1密封端的高度高于所述L型管3-1与所述上水管3的主管道壁连接点位置的的高度。

根据实施例3所述的活性氧空气灭菌装置和活性氧空气灭菌方法，进行杀菌实验，具体实验方法和测试结果，如下所示：

将活性氧空气灭菌装置的原型机置于15m

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。