【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及等離子體生物氣溶膠滅活，具體涉及一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法及設備。
技術介紹
1、冠狀病毒所屬的病毒是具囊膜、基因組為線性單股正鏈的rna病毒，是自然界廣泛存在的一大類病毒。研究發現冠狀病毒等病原體能夠形成生物氣溶膠并通過空氣進行傳播，而僅靠通風或者新風系統很難降低生物氣溶膠傳播的風險。生物氣溶膠滅活技術能夠有效阻止冠狀病毒等病原體通過空氣傳播，其中大氣壓低溫等離子體技術由于其高效、環境友好等特點，是近年來非常活躍的研究領域。但目前制約低溫等離子體生物氣溶膠滅活機理的關鍵是在氣溶膠等離子體放電過程中，如何量化進入到氣溶膠中與氣溶膠反應的活性粒子濃度。
2、在生物氣溶膠滅活過程中，等離子中的活性粒子必須進入到氣溶膠中才能發揮有效作用。現有技術中在等離子體生物氣溶膠滅活研究過程中，發射光譜測量的主要是氣溶膠周圍活性粒子的發射光譜，與進入到氣溶膠內部并與氣溶膠發生反應的活性粒子之間存在一定的相關性，但是其也無法對進入到氣溶膠中并與氣溶膠反應的活性粒子的濃度進行量化。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中無法量化進入到氣溶膠中的活性粒子的濃度的技術問題，本專利技術提供一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法及設備。
2、本專利技術采用以下技術方案實現：一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其包括以下步驟：
3、s1：通過等離子體放電裝置的高壓放電在其反應腔中產生多種活性粒子。
4、s2：根據反應腔中需要量化的活
5、s3：將氣溶膠導入到等離子體放電裝置的反應腔中，進入反應腔中的氣溶膠的粒徑為微米量級或亞微米量級，使得反應腔中需要量化的活性粒子能夠全部進入到氣溶膠中并與氣溶膠中的載體發生化學反應生成中間體一，中間體一在反應腔中氧氣和水的作用下生成產物。
6、s4：將生成的產物汽化后并導入化學電離質譜裝置中進行測量，并通過測量產物的濃度來反推進入到氣溶膠中活性粒子的濃度。
7、作為本專利技術進一步改進，步驟s2中氣溶膠為so2氣溶膠，在so2氣溶膠中so2的濃度為c，5％≥c≥0.1％。
8、作為本專利技術進一步改進，多種活性粒子包括自由基活性粒子、激發態活性粒子或電子活性粒子中任意一種或多種的混合物。
9、作為本專利技術進一步改進，導入等離子體放電裝置中的氣溶膠的粒徑的調節方式如下：通過向制得的氣溶膠中加入氮氣來稀釋，并調節氣溶膠發生器中產生的氣溶膠的流量，再利用掃描電遷移率粒徑譜儀來調控氣溶膠中的粒徑分布，以使得進入等離子體放電裝置中的氣溶膠的粒徑為微米量級或亞微米量級。
10、一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的設備，其包括氣溶膠發生裝置、等離子體放電裝置、汽化裝置以及化學電離質譜裝置。等離子體放電裝置設有反應腔，等離子體放電裝置通過高壓放電在反應腔產生多種活性粒子。反應腔的兩端分別連接氣溶膠發生裝置以及汽化裝置。氣溶膠發生裝置用于將能夠與反應腔中需要量化的活性粒子發生反應的載體制備成氣溶膠，并將氣溶膠輸送至反應腔內。反應腔中生成的產物進入汽化裝置進行汽化。化學電離質譜裝置連接于汽化裝置的另一端，其用于測量汽化后的產物的濃度。
11、作為本專利技術進一步改進，氣溶膠發生裝置包括能夠與反應腔中需要量化的活性粒子發生反應的載體的溶液配制裝置、氣溶膠發生器以及掃描電遷移率粒徑譜儀，氣溶膠發生器的兩端分別連接溶液配制裝置以及掃描電遷移率粒徑譜儀；溶液配制裝置用于配制載體溶液，并將配置好的載體溶液輸送至氣溶膠發生器中，氣溶膠發生器中用于將配置好的載體溶液制成氣溶膠，并將制成氣溶膠輸送至掃描電遷移率粒徑譜儀，掃描電遷移率粒徑譜儀用于對制成的氣溶膠的粒徑進行選擇，并將氣溶膠的粒徑為微米量級或亞微米量級的氣溶膠輸送至反應腔中。
12、作為本專利技術進一步改進，氣溶膠發生器還包括電子注射泵和噴霧器，電子注射泵用于將溶液配制裝置配置好的載體溶液輸送至噴霧器中，噴霧器通過噴霧的方式將載體溶液制成氣溶膠。
13、作為本專利技術進一步改進，氣溶膠發生裝置與等離子體放電裝置之間通過管道一進行連接，管道一的直徑為2mm-6mm。
14、作為本專利技術進一步改進，管道一為pfa管道。
15、作為本專利技術進一步的改進，汽化裝置為不銹鋼管道。
16、本專利技術提供的技術方案，具有如下有益效果：
17、(1)本專利技術提供一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，將氣溶膠導入介質阻擋放電裝置中的反應腔，使得介質阻擋放電裝置放電過程中產生的活性粒子能夠進入氣溶膠中，并與氣溶膠中的載體發生一系列物理化學反應，由此將壽命短的活性粒子通過物理化學反應轉化成產物，且該產物為能夠被定量測量的一種化學物質，通過化學電離質譜裝置來測量該產物的濃度再通過轉化過程中的化學反應式來反推進入氣溶膠中并與氣溶膠中的載體發生反應的活性粒子的濃度，從而實現量化進入氣溶膠中的活性粒子的濃度。而現有的生物氣溶膠滅活技術中，對生物滅活起關鍵作用的是進入氣溶膠內部并與氣溶膠中物質發生反應的活性粒子，這部分的活性粒子通常不發光且部分粒子的壽命非常短，因此通常的發射光譜法是不能直接測量活性粒子的濃度的。而本實施例中利用能夠與需要量化的活性粒子能夠發生化學反應的載體來制備氣溶膠，并將制備好的氣溶膠導入到介質阻擋放電區中作為傳感器，使得需要量化的活性粒子能夠進入到氣溶膠中并與氣溶膠中的載體發生反應并生成產物，通過探測這一化學反應的產物的濃度來量化進入氣溶膠中并參與反應的活性粒子的濃度，實現準確有效地對一些不發光且壽命短的活性粒子的濃度進行測量。
18、(2)本專利技術提供一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其載體可為標定好粒徑、濃度、數密度的物質，通過將其配置為溶液并通過氣溶膠發生器將配置好的溶液制成氣溶膠，通過測量活性粒子與氣溶膠中載體發生反應的產物的濃度，實現對進入氣溶膠并發生反應的活性粒子的濃度進行量化。
19、(3)本專利技術提供一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其通過控制進入反應腔中的氣溶膠的粒徑為微米量級或亞微米量級的目的在于微米量級或亞微米量級的氣溶膠其與等離子體中短壽命活性粒子的穿透深度相當，使得反應腔中需要量化的活性粒子能夠全部進入到氣溶膠中并與氣溶膠中的載體發生化學反應生成中間體一，中間體一在反應腔中氧氣和水的作用下生成產物。
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1.一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其特征在于，其包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其特征在于，所述步驟S2中氣溶膠為SO2氣溶膠，在所述SO2氣溶膠中SO2的濃度為C，5％≥C≥0.1％。
3.如權利要求1所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其特征在于，多種活性粒子包括自由基活性粒子、激發態活性粒子或電子活性粒子中任意一種或多種的混合物。
4.如權利要求1中所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其特征在于，導入等離子體放電裝置(2)中的氣溶膠的粒徑的調節方式如下：通過向制得的氣溶膠中加入氮氣來稀釋，并調節氣溶膠發生器(12)中產生的氣溶膠的流量，再利用掃描電遷移率粒徑譜儀(13)來調控氣溶膠中的粒徑分布，以使得進入所述等離子體放電裝置中的氣溶膠的粒徑為微米量級或亞微米量級。
5.一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的設備，其特征在于，其通過如權利要求1-4中任一項所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法對等離子體放電裝置(2)在高壓放電過程中產生的活性粒子進行量化；
6.如權利要求5所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的設備，其特征在于，所述氣溶膠發生裝置(1)包括能夠與所述反應腔中需要量化的活性粒子發生反應的載體的溶液配制裝置(11)、氣溶膠發生器(12)以及掃描電遷移率粒徑譜儀(13)，所述氣溶膠發生器(12)的兩端分別連接所述溶液配制裝置(11)以及所述掃描電遷移率粒徑譜儀(13)；所述溶液配制裝置(11)用于配制載體溶液，并將配置好的載體溶液輸送至所述氣溶膠發生器(12)中，所述氣溶膠發生器(12)中用于將配置好的載體溶液制成氣溶膠，并將制成氣溶膠輸送至所述掃描電遷移率粒徑譜儀(13)，所述掃描電遷移率粒徑譜儀用于對制成的氣溶膠的粒徑進行選擇，并將氣溶膠的粒徑為微米量級或亞微米量級的氣溶膠輸送至所述反應腔中。
7.如權利要求6所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的設備，其特征在于，所述氣溶膠發生器(12)還包括電子注射泵和噴霧器，所述電子注射泵用于將溶液配制裝置(11)配置好的載體溶液輸送至噴霧器中，所述噴霧器通過噴霧的方式將載體溶液制成氣溶膠。
8.如權利要求5所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的設備，其特征在于，所述氣溶膠發生裝置(1)與所述等離子體放電裝置(2)之間通過管道一(5)進行連接，所述管道一(5)的直徑為2mm-6mm。
9.如權利要求8所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的設備，其特征在于，所述管道一(5)為PFA管道。
10.如權利要求5所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的設備，其特征在于，所述汽化裝置(3)為不銹鋼管道。
...【技術特征摘要】
1.一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其特征在于，其包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其特征在于，所述步驟s2中氣溶膠為so2氣溶膠，在所述so2氣溶膠中so2的濃度為c，5％≥c≥0.1％。
3.如權利要求1所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其特征在于，多種活性粒子包括自由基活性粒子、激發態活性粒子或電子活性粒子中任意一種或多種的混合物。
4.如權利要求1中所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法，其特征在于，導入等離子體放電裝置(2)中的氣溶膠的粒徑的調節方式如下：通過向制得的氣溶膠中加入氮氣來稀釋，并調節氣溶膠發生器(12)中產生的氣溶膠的流量，再利用掃描電遷移率粒徑譜儀(13)來調控氣溶膠中的粒徑分布，以使得進入所述等離子體放電裝置中的氣溶膠的粒徑為微米量級或亞微米量級。
5.一種量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的設備，其特征在于，其通過如權利要求1-4中任一項所述的量化進入氣溶膠中的活性粒子濃度的方法對等離子體放電裝置(2)在高壓放電過程中產生的活性粒子進行量化；其包括氣溶膠發生裝置(1)、等離子體放電裝置(2)、汽化裝置(3)以及化學電離質譜裝置(4)，所述等離子體放電裝置(2)設有反應腔，所述等離子體放電裝置(2)通過高壓放電在所述反應腔產生多種活性粒子；所述反應腔的兩端分別連接所述氣溶膠發生裝置(1)以及所述汽化裝置(3)，所述氣溶膠發生裝置(1)用于將能夠與所述反應腔中需要量化的活性粒子發生反應的載體制備成氣溶膠，并將氣溶膠輸送至反應腔內，所述反應腔中生成的產物進入汽化裝置(3)進行汽化；所述化學電離質...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李建權，何賢龍，朱應杰，侯冬臨，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：
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