基本信息
- 项目名称：
- 一种氧中心自由基快速消除大范围灾害污染装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目成果为一套高效实用的快速消除大范围灾害装置，基于现代高级氧化技术的概念，利用低温等离子体生成多种氧中心自由基，结合高效混溶技术制备氧中心自由基溶液，并以喷淋的方式完成大范围病菌、病原体等污染物的快速消除。混合溶液中含大量羟基自由基、臭氧、单线态氧等活性氧成分，对病菌、病原体有强烈的灭活作用，能够抑制其繁殖。装置杀菌效果明显、成本低廉、使用便捷且无二次污染，能用以及时应对险情并积极防疫。
- 详细介绍：
- 本项目以现代高级氧化技术理论为基础，采用经过阻挡放电的电介质材料、加工工艺和放电间隙结构改造的新型强电场放电等离子体反应室制取氧中心自由基等离子体，并通过载体定量杀菌实验中羟基自由基的衰减程度对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌黑色变种的灭活作用，确定喷嘴形状、口径及喷淋压力，研制出高效的氧中心自由基溶液制取设备及溶液喷淋装置，将氧中心自由基溶液用于快速消除大规模灾害污染，其中，利用羟基自由基的高反应常数快速灭菌，并结合臭氧、单线态氧等多种活性氧成分较慢的反应速率能在较长时间内抑制细菌繁殖，达到快速高效、清洁消毒灭菌的目的，制取和使用过程均无二次污染，符合环保节能时代对消毒灭菌装置的要求；同时，装置有效解决了强电场制取氧中心自由基溶液时能耗高、可靠性低以及溶液喷淋过程中衰减严重等关键问题。装置可直接用于地震、海啸、泥石流等灾后防疫工作以及生化污染现场，有着广泛的使用价值和广阔应用前景。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 近年自然灾害频发，使得人们迫切需要杀菌效果明显、成本低廉、使用便捷且无二次污染的消毒装置用以及时应对险情并积极防治灾疫。本作品为一套高效实用的快速消除大范围灾害装置，基于现代高级氧化技术的概念，利用低温等离子体生成多种氧中心自由基，结合高效混溶技术实现了现场制备氧中心自由基混合溶液，并以喷淋的方式完成大范围病菌、病原体等污染物的快速消除，用水量小，作业时间长。混合溶液中含大量的羟基自由基、臭氧、单线态氧等多种活性氧成分，它们均对微生物具有强烈的灭活作用，但与微生物的反应常数却不一，羟基自由基能够快速杀灭细菌，而臭氧、单线态氧等其他多种活性氧成分在羟基自由基快速灭菌后将在一段时间内持续保持较强氧化性，能够有效抑制微生物的再次繁殖，进而达到在灾害区域消毒防疫的目的。此外，反应剩余的氧中心自由基能够快速分解，产物为氧气和水，无二次污染，符合时代要求。
科学性、先进性
- 本作品的理论依据为现代高级氧化技术，该技术现已成功应用于有机废水处理等领域中，其消毒灭菌效果较传统技术具有极大优势。传统的灭菌技术有较大的局限性，例如紫外线灭菌效果受空间限制，不宜大规模使用；化学药品的使用会给环境带来间接污染，同时微生物会对特定的药物产生抗药性，导致药物失效。本作品采用强电场放电技术并结合高效混溶技术实现了现场制备氧中心自由基混合溶液，机动性强，受空间因素约束小；以喷淋的方式消除大范围污染物，用水量小，可作业时间长；反应剩余的氧中心自由基能快速分解氧气和水，不会造成二次污染，与传统灭菌技术相比具有明显的优越性。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 本作品现处于实验室阶段，实验结果能够达到预期要求。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 本作品可以实物、产品以及图片的形式展示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本装置是一套兼备溶液制取、喷淋的完整系统，采用强电场放电技术并结合高效混溶技术实现了现场制备氧中心自由基溶液；以喷淋的方式消除大范围污染物，用水量小，可作业时间长；反应剩余的氧中心自由基能快速分解氧气和水，无二次污染。本装置能够快速杀灭细菌，有效地遏制水体及空气污染，达到控制疫情的目的，同时还可用于公共场所消毒，进出口货物的防检疫、实验场所的快速消毒等。自然灾害的频发，使得灾疫防治装置的市场需求量增长，本装置成本低廉，能为政府缩减防疫开支，经济效益明显，现实意义重大，极具推广价值。
同类课题研究水平概述
- 对包括氧中心自由基在内的活性氧制取和应用属于现代高级氧化技术，是当代社会较前沿的应用科学。人体内多余的活性氧会加速细胞老化，甚至造成一系列生理危害。然而其优越的氧化性在污水处理、有机废物分解、有害微生物杀灭等方面都极具应用前景和潜力。 目前该领域的研究主要集中在高效的等离子体形成机理、等离子体制取装置和应用方面。大连海事大学环境工程研究所的白敏冬、张芝涛、白希尧教授等是该学科研究的领军人物，在高压强电离制取活性氧和活性氧的应用方面有着突出贡献。 该领域已较为成熟的应用包括羟基自由基用于污水处理、降解脱色、船舶压载水灭菌等。而将活性氧应用于防疫防污染在国内仍处在起步阶段，将这一高级氧化技术应用于快速消除大范围灾害污染尚无先例，这一技术的成功应用将推动防疫消毒与污染控制工作，为大范围灾害污染的消除提供新的解决方案。
