本發明涉及等離子體應用，具體涉及一種基于電場霧化噴射技術的等離子體活化水實時制備與快速滅菌方法及裝置。
背景技術：
1、等離子體活化水是利用等離子體產生的活性物種實現的間接消殺技術，其對細菌、病毒擁有極好的滅菌效果，同時具備一定的抑菌效果。與傳統滅菌法相比，等離子體活化水環保無污染、制備流程相對簡單、制備能耗較低，在醫療、食品、農業等多個領域具有廣泛的應用前景。
2、目前等離子體活化水制備的核心方式可歸納為直接接觸法與間接接觸法兩類。直接接觸法包含介質阻擋放電與等離子體射流兩種形式：前者以水或水表面為接地電極，大氣壓下對空氣或特定氣體放電，使活性物種直接作用于水，但存在活性粒子種類有限、溶解效率低，單次處理難達目標濃度，且僅作用于液面致水體活化不均的問題；后者將氬氣等惰性氣體生成的等離子體射流直接噴射至水表面或水體，卻因依賴惰性氣體增加制備成本，射流覆蓋范圍有限導致水體內部活性濃度不足，且活性成分可控性差、濃度波動大。間接接觸法主要為水下放電法，通過電極浸入水中直接放電或水下氣泡內放電生成活性物質，但存在電極易腐蝕、設備維護成本高，放電穩定性差致活性物質生成量波動大，水體高介電特性造成能量損耗且活性物質擴散效率低，以及活性成分可控性不足、易引發應用效果偏差的缺陷。
3、為解決上述問題，現有技術主要通過優化放電結構提升活性粒子生成量與傳質效率，采用氣液強化傳質技術增強活性物種與水的接觸，通過復合等離子體源拓寬活性粒子種類，或選用耐腐蝕電極材料降低設備損耗，但仍未從根本上解決連續制備與即時應用的適配性難題。現有代表性技術均未擺脫“先制備、后使用”的固有框架，例如中國發明專利申請號cn202511050991.9公開的基于微納米氣泡協同效應的等離子體活化水制備方法，需要預先制備微納米氣泡水并在3分鐘內通過等離子體裝置活化，產物低溫冷藏，存在連續生產流程需優化、依賴高成本氣體、應用成本增加等問題；中國發明專利申請號cn202511062327.6公開的六極環列等離子體發生裝置及活化水制備儲存方法，需經儲存環節再取用，預先制備的等離子體活化水在短時間內即會發生活性衰減，甚至完全失活，導致殺菌消毒功能失效。這些技術既難以適配即時移動消殺需求，也無法從根本上解決活性保持與規模化應用的核心矛盾。
技術實現思路
1、本發明的目的在于，提供一種基于電場霧化噴射技術與等離子體放電協同增強效應的等離子體活化水實時制備與快速滅菌方法，能夠實現等離子體活化水的實時連續制備與按需即時供應，適配即時消殺場景的應用需求。
2、為實現上述目的，本技術的技術方案為：一種基于電場霧化噴射技術的等離子體活化水實時制備與快速滅菌方法，包括以下步驟：
3、構建集成供水模塊、電源模塊、噴霧模塊、供氣模塊和放電模塊的等離子體活化水噴霧實時制備與滅菌系統；
4、所述供水模塊向噴霧模塊穩定輸送水體，通過流量調控組件控制水體輸送速率；
5、所述電源模塊為電場霧化提供高壓場強，同時為等離子體放電建立放電電場，其通過等離子體電源的高壓電極與接地電極形成電位差；
6、所述噴霧模塊在高壓電場作用下將水體霧化形成微米級液滴，為氣液反應提供適配接觸界面；
7、所述供氣模塊向霧化-放電協同區域持續通入氣體，通過流量控制組件調控氣體輸送速率；
8、所述放電模塊依托放電電場電離通入的氣體產生活性粒子，霧化生成的液滴在電離區域內與活性粒子高效碰撞、反應，實時生成富含活性粒子的等離子體活化水噴霧。
9、在本發明的又一種實現方式中，所述水體為純水或去離子水，所述水體輸送速率為3.0-9.0ml/min。
10、在本發明的又一種實現方式中，其特征在于，所述等離子體電源的高壓電極為金屬環，接地電極為銅質環狀金屬。
11、在本發明的又一種實現方式中，所述微米級液滴的粒徑范圍為5-15μm，通過高壓電場與水體輸送速率的匹配實現液滴粒徑的均勻性控制。
12、在本發明的又一種實現方式中，所述通入的氣體為空氣，空氣輸送速率為0.2-0.8l/min。
13、在本發明的又一種實現方式中，所述電源模塊施加的高壓電范圍為6-15kv，放電頻率范圍為8.5-10khz，放電電壓范圍為12.1kv-13.7kv。
14、在本發明的又一種實現方式中，所述放電模塊采用雙介質dbd放電的電極結構，具體為厚石英絕緣介質管夾設于第一玻璃管與第二玻璃管之間，形成“銅質環狀金屬-第一玻璃管-厚石英絕緣介質管-第二玻璃管-中心針管”的同軸嵌套結構。
15、在本發明的又一種實現方式中，通過所述同軸嵌套結構使電場能量集中于中心針管末端區域，避免形成連續電弧，確保放電間隙內的氣體被擊穿為高密度微放電通道，生成高密度等離子體。
16、在本發明的又一種實現方式中，所述活性粒子包括羥基自由基、活性氧及n2+離子，通過調節放電電壓和放電頻率調控活性粒子的濃度。
17、本發明還提供一種等離子體活化水實時制備與快速滅菌裝置，包括供水模塊、電源模塊、噴霧模塊、供氣模塊和放電模塊；所述供水模塊包括相連的注射泵與橡膠水管；所述噴霧模塊包括中心針管，該中心針管進水端與橡膠水管相連；所述放電模塊包括高壓電極、接地電極、第一玻璃管、厚石英絕緣介質管和第二玻璃管，以中心針管為軸線，第二玻璃管套設在中心針管外周，厚石英絕緣介質管套設在第二玻璃管外側，第一玻璃管套設在厚石英絕緣介質管外側作為外層支撐與輔助絕緣結構，高壓電極套接在中心針管頂部，接地電極套接在第一玻璃管外周；供氣模塊包括氣泵、流量計與氣體輸送管路，氣體輸送管路上設有氣泵、流量計，且與第一玻璃管開設的通氣孔連通，使氣體沿徑向進入霧化-放電協同區域，與霧化液滴、等離子體形成同向流動的氣液混合環境。
18、本發明由于采用以上技術方案，能夠取得如下的技術效果：
19、1.本發明構建“水體輸送-即時活化-噴霧消殺”一體化流程，通過連續式供水模塊直接接入水源，無需提前制備和儲備活化水，且水體霧化后即時進入活化狀態并作用于目標對象，形成“生成即消殺”的閉環作業模式，依托電場霧化噴射技術與等離子體放電的協同即時反應，確保活化水在活性粒子半衰期內完成消殺。
20、2.本發明通過調控中心針管出水流量與速度，使其與噴霧區域電場強度匹配，在高壓電場作用下形成5-15μm的微米級液滴，大幅增大等離子體與水體的接觸面積；同時，使霧滴與等離子體在電離區域內高效碰撞、快速反應，顯著縮短活化反應周期。通過優化放電參數與流量參數的適配關系，活性粒子生成的均勻性與濃度一致性得到有效提升，使活性粒子濃度維持在穩定區間。
21、3.本發明無需額外配置儲存容器，借助噴霧模塊與等離子體放電的功能協同，實現了裝置結構的簡化與空間布局的優化，有效減小了設備體積，降低了裝置的部署難度與操作門檻，更適配移動消殺等多樣化場景的使用需求。
22、4.本發明以噴霧形態輸出等離子體活化水，相較于傳統液態活化水，能更均勻、全面地覆蓋目標區域，顯著提升對不同形狀、不同類型場景的適配能力，無論是醫療環境、食品加工車間、日常家居，還是戶外移動消殺等場景，均能高效發揮滅菌作用，大幅拓寬了技術的應用范圍與規模化推廣潛力。
23、5.本發明無需對活化水進行預制備、儲存及轉運，“隨用隨制”的使用模式大幅提升了使用效率，節省了時間與人力成本；同時，無需依賴高價耗材，整個消殺過程環保無污染，兼具經濟性與環保性，綜合使用價值更高。