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2021
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05
低温等离子体的杀菌消毒机理和优势
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等离子体是指不断从外部对物质施加能量而使其离解成阴、阳电荷粒子的物质状态。由于按照能级顺序, 物质状态依次为固态、液态、气态、等离子体, 因此等离子体习惯上又称为第四态。
等离子体是指不断从外部对物质施加能量而使其离解成阴、阳电荷粒子的物质状态。由于按照能级顺序, 物质状态依次为固态、液态、气态、等离子体, 因此等离子体习惯上又称为第四态。除存在于自然界外, 等离子体也能通过人工方式获得。通常是对气体施加电场, 使荷电粒子加速。由于离子较重, 所以被加速的都是电子。通过电子与较重粒子碰撞而引起电离, 最终形成等离子体 。大多数气体放电过程中伴有发光现象, 因此又称辉光放电。由于在辉光区生成的部分粒子能够到达非电场区, 所以会产生等离子体余辉效应。实践证明,等离子体灭菌在放电区或余辉区都可以实现 。在中低压状态下, 作为等离子体质量主体的较重粒子(中性基团和离子) 其温度要比电子低至少一个数量级, 因此这种等离子体称之为低温等离子体或冷等离子体，当施加脉冲电场(如电晕放电、介质阻挡放电等)时, 气体温度甚至可以低至室温, 这使得等离子体杀菌消毒具有更为普遍的意义。我们前面的文章已经说了低温等离子体杀菌消毒的技术应用了。下面我们具体说说它的机理和优势。
低温等离子体的杀菌消毒机理：
关于低温等离子体的杀菌消毒机理, 迄今为止人们还不能够给出比较圆满的答案。根据早期的实验, 相继出现了各种有关机理的假说。纵观各种假说, 无论是从物理还是化学方面对杀菌消毒机理进行探索, 归根到底不外乎有以下三种: 等离子体形成过程中产生的大量紫外线直接破坏微生物的基因物质;紫外光子固有的光解作用打破微生物分子的化学键, 最后生成挥发性的化合物如CO、CHx;通过等离子体的蚀刻作用, 即等离子体中活性物质与微生物体内的蛋白和核酸发生化学反应, 能够摧毁微生物和扰乱微生物的生存功能。也有部分学者认为等离子体对细菌具有杀灭作用是上述作用合力的结果, 这从一些已被证实的细菌存活曲线图中可以观察到。大多数气体都能够放电形成等离子体。20世纪70年代, 人们更多地采用惰性气体如氩、氦等来进行杀菌实验, 随后, 包括氯、溴、碘在内的一些卤素被添加到放电气体中用于增强杀菌消毒功效。随着20世纪80年代乙醛蒸气以及90年代初过氧化氢的加入, 逐步证实了单一气体和混合气体都可以激发等离子体用于杀菌消毒。研究表明, 在单一气体中, 气体对细菌孢子的杀灭作用不尽相同, 按杀菌效果强弱排序依次为O2 、CO2、H2 、Ar 和N2;而利用混合气体激发等离子体, 其杀菌消毒效果往往比单一中性气体好。
低温等离子体杀菌消毒技术的优势：
低温等离子体杀菌消毒技术几乎具备了一种理想杀菌消毒法所应具备的全部条件: 与高压蒸汽灭菌、干热灭菌相比, 灭菌时间短; 与1 , 2 – 亚乙基氧为主体的化学灭菌相比, 操作温度低; 能够广泛应用于多种材料和物品的灭菌; 特别是在切断电源后, 产生的各种活性粒子能够在数毫秒内消失,所以无需通风, 不会对操作人员构成伤害, 安全可靠。目前国内外已将这一技术广泛应用于包括食品加工和医疗卫生在内的诸多领域。
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