PL216025B1

PL216025B1 - Urządzenie do obróbki plazmowej wody

Info

Publication number: PL216025B1
Application number: PL389626A
Authority: PL
Inventors: Igor Elkin; Wiesław Stręk; Swen Stręk; Zdzisław Oszczęda
Original assignee: Oszczeda Zdzislaw Stomadent
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2014-02-28
Also published as: PL389626A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki plazmowej cieczy, zwłaszcza wody i urządzenie do obróbki plazmowej cieczy przy wykorzystaniu plazmy niskotemperaturowej. Sposób charakteryzuje się tym, że ciecz znajduje się w pojemniku lub przepływa przez przepływowy pojemnik cieczy umieszczony wewnątrz lub na zewnątrz komory próżniowej, w której to komorze utrzymywane jest ciśnienie pomiędzy 10-1-10-3 hPa, wytwarza się impulsowe pole elektryczne, w wyniku czego, pod wpływem plazmy, na skutek przekazywanej energii kinetycznej jonów resztkowych gazów, zachodzą przemiany własności fizyko-chemicznych cieczy. Urządzenie do obróbki plazmowej cieczy charakteryzuje się tym, że składa się z komory próżniowej z elektrodami anodą i katodą, w pobliżu której umieszczono w odległości nie większej niż 5 cm, wewnątrz lub na zewnątrz, przepływowy pojemnik cieczy, pompy próżniowej, zasilacza prądu elektrycznego i generatora impulsów, który poprzez sondę zmienia częstotliwość pulsacji pola elektrycznego w komorze próżniowej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do obróbki plazmowej wody przy wykorzystaniu plazmy niskotemperaturowej.

Znane jest zjawisko zmiany własności elektrycznych cieczy pod wpływem zewnętrznego pola elektromagnetycznego. Znany jest fakt, że woda poddana obróbce promieniowaniem mikrofalowym charakteryzuje się zwiększonym przewodnictwem elektrycznym, zmniejszoną wartością parametru zasadowości pH (patrz: R. Walczak; J.A. Dziuban, Microwave enhanced wet anisotropic etching of silicon utilizing a memory effect of KOH activation-a remote E2MSi process. Sensors and Actuators A; Physical, Volume 116, Issue 1, str. 161-170).

Znane są sposoby zmiany przewodnictwa elektrycznego i zasadowości wody przez wykorzystanie zjawiska elektrolizy, bądź przez wyładowania elektryczne.

Znane są warunki i sposoby wytwarzania zimnej plazmy w urządzeniach próżniowych, oraz znane są metody jej wytwarzania w reaktorach plazmowych zwanych popularnie plazmatorami [polski opis patentowy nr 115800]. Technologia zimnej plazmy zwanej także niskotemperaturową atmosferyczną próżnią jest stosowana powszechnie w sterylizacji urządzeń medycznych.

Znane są metody obróbki w polu zimnej plazmy ciał stałych nieorganicznych - kryształów, metali, oraz polimerów organicznych (patrz V. Abidzina, I. V. Tereshko, I. Elkin, S. Budak, C. Muntele, D. IIa, Plasma ion induced Au nanocluster formation on silica, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, Volume 261, Issues 1-2, str. 674-677).

Nie były znane urządzenia do obróbki substancji ciekłych w polu zimnej plazmy o temperaturze pokojowej.

Z cytowanego stanu techniki wiadomym jest, że w obecności szczątkowych gazów po osiągnięciu krytycznych wartości pola elektrycznego inicjowany jest zapłon plazmy. W tych warunkach w płynach ulokowanych w przy katodzie w wodoszczelnych pojemnikach przepływowych, pod wpływem plazmy dokonują się radykalne zmiany fizyko-chemicznych właściwości wody.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do obróbki plazmowej cieczy, umożliwiającego zmianę właściwości fizyko-chemicznych wody, pozwalających na wykorzystanie wody dla celów farmacji, kosmetyki i biotechnologii.

Urządzenie do obróbki plazmowej wody charakteryzujące się tym, że składa się z komory próżniowej o kształcie ściętego stożka z umieszczonymi równolegle do podstaw stożka metalowymi elektrodami w kształcie dysku; anodą o średnicy od 40 mm do 50 mm i katodą o średnicy od 350 mm do 450 mm i oddalonymi od siebie o odległość od 200 mm do 500 mm, w pobliżu której jest umieszczony w odległości nie większej niż 5 cm, wewnątrz lub na zewnątrz, przepływowy pojemnik wody, przy czym komora próżniowa jest podłączona do pompy próżniowej przystosowanej do generowania -1 -3 w komorze próżniowej ciśnienia od 10^-1 do 10^-3 hPa, natomiast elektrody są przyłączone do zasilacza prądu elektrycznego połączonego z generatorem impulsów i sondą pomiarową umieszczoną wewnątrz komory próżniowej.

Pompa próżniowa jest przystosowana do generowania w komorze próżniowej ciśnienia od 10^-1-3 do 10^-3 hPa. Generator impulsów jest przystosowany do sterowania zasilaczem na podstawie wskazań sondy pomiarowej do wytwarzania pomiędzy elektrodami impulsowego pola elektrycznego o częstotliwości od 10 Hz do 280 GHz i maksymalnej amplitudzie prądu w impulsie 5 mA do 200 mA przy różnicy potencjałów w granicach od 300 V do 2000 V. Komora jest zbudowana z materiałów zapewniających próżnioszczelność takich jak metale lub ich stopy albo szklanych bądź plastykowych.

W tych warunkach w płynach ulokowanych w sąsiedztwie katody w wodoszczelnych pojemnikach przepływowych (szklanych, plastykowych bądź metalicznych) pod wpływem plazmy, na skutek przekazywanej energii kinetycznej jonów resztkowych gazów, zachodzą przemiany własności fizykochemicznych wody, będących wynikiem kolektywnej przebudowy stanu wody. Woda poddana obróbce w plazmatorze charakteryzuje się obniżoną wartością pH, wynoszącą od 3 do 5 w zależności od czasu obróbki i natężenia prądu przyłożonego do elektrod. Ponadto woda taka ma zwiększone przewodnictwo elektryczne oraz obniżoną temperaturę krzepnięcia i zwiększoną temperaturę wrzenia. Tak zmienione parametry wody są wynikiem przebudowy struktury wody - zmniejszenia rozmiarów klasterów. Zmienione charakterystyki wody są stabilne przez okres nawet kilku tygodni, stopniowo zmieniając się z upływem czasu.

Woda może być poddana obróbce plazmowej także w reżymie przepływu.

PL 216 025 B1

Przedmiot wynalazku pokazano w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat budowy reaktora plazmowego (plazmatora) do obróbki wody w pojemnikach umieszczonych wewnątrz reaktora, a fig. 2 przedstawia schemat ideowy reaktora plazmowego (plazmatora) do obróbki wody w płaszczu zewnętrznym.

P r z y k ł a d 1

Urządzenie będące przedmiotem wynalazku składa się z reaktora plazmy, składającego się z komory próżniowej w kształcie stożka ściętego i pojemnika na ciecz umieszczonego wewnątrz komory. W komorze umieszczono elektrody w kształcie dysków (anoda u góry i katoda u podstawy) o średnicy 40 mm anoda i 400 mm katoda, wytwarzające impulsowe pole elektryczne o częstotliwościach 1000 Hz i amplitudzie prądu w impulsie 20 mA przy różnicy potencjałów 1000 V przy odległościach między anodą i katodą 300 mm. Parametry pola są kontrolowane przy pomocy sondy umieszczonej wewnątrz komory próżniowej i podłączonej do generatora impulsów. Pojemnik z cieczą jest kształtu stożka ściętego o pojemności około 1 l.

P r z y k ł a d 2

Urządzenie będące przedmiotem wynalazku składa się z reaktora plazmy, składającego się z komory próżniowej w kształcie stożka ściętego i pojemnika na ciecz umieszczonego na zewnątrz komory jako płaszcz zewnętrzny. W komorze umieszczono elektrody w kształcie dysków (anoda u góry i katoda u podstawy) o średnicy 40 mm anoda i 400 mm katoda, wytwarzające impulsowe pole elektryczne o częstotliwościach 200 GHz i maksymalnej amplitudzie prądu w impulsie 200 mA przy różnicy potencjałów 2000 V przy odległościach między anodą i katodą 500 mm. Parametry pola są kontrolowane przy pomocy sondy umieszczonej wewnątrz komory próżniowej i podłączonej do generatora impulsów. Urządzenie służy do obróbki plazmowej wody w przepływie.

Wydajność obróbki plazmowej wody w tym urządzeniu zachodzi z wydajnością 1-3 l/min.

Claims

Urządzenie do obróbki plazmowej wody z komorą próżniową, znamienne tym, że składa się z komory próżniowej o kształcie ściętego stożka z umieszczonymi równolegle do podstaw stożka metalowymi elektrodami w kształcie dysku; anodą o średnicy od 40 mm do 50 mm i katodą o średnicy od 350 mm do 450 mm i oddalonymi od siebie o odległość od 200 mm do 500 mm, przy czym w pobliżu katody jest umieszczony w odległości nie większej niż 5 cm, wewnątrz lub na zewnątrz komory próżniowej, przepływowy pojemnik wody, przy czym komora próżniowa jest podłączona do pompy próżniowej, natomiast elektrody są przyłączone do zasilacza prądu elektrycznego połączonego z generatorem impulsów i sondą pomiarową umieszczoną wewnątrz komory próżniowej.