Водяная плазма: эффективный инструмент для резки, сварки и пайки металлов

Как работает технология водяной плазмы. Какие преимущества дает использование воды в качестве рабочего тела плазмотрона. Для каких материалов и операций подходит водоплазменная обработка. Какие характеристики имеет аппарат «Мультиплаз-2500».

Принцип работы водяной плазмы

Водяная плазма представляет собой инновационную технологию обработки металлов, использующую в качестве рабочего тела обычную воду. Как же это работает?

При подаче электрического тока между катодом и соплом-анодом возникает электрическая дуга. Выделяемого тепла достаточно для превращения воды в пар. Под действием давления пар вырывается из сопла, обжимая и центрируя электрическую дугу. В результате формируется сконцентрированная струя плазмы с температурой до 10000°C.

Такая высокотемпературная плазменная струя способна эффективно резать, сваривать и обрабатывать различные металлы и неметаллические материалы. При этом вода является идеальной плазмообразующей средой, обеспечивая ряд важных преимуществ.

Преимущества использования воды в качестве рабочего тела

Почему именно вода так хорошо подходит для создания плазмы? Это обусловлено следующими факторами:

• Экологическая чистота — при работе не выделяются вредные вещества
• Взрывобезопасность — в отличие от горючих газов
• Доступность и дешевизна
• Благоприятное влияние на условия труда
• Эффективная ионизация при высоких температурах
• Выделение большого количества энергии при рекомбинации

Кроме того, при диссоциации воды образуются ионы водорода и кислорода в оптимальном соотношении для создания высокоэнергетической плазмы. Это обеспечивает высокую эффективность процесса обработки.

Материалы, подходящие для водоплазменной обработки

Водяная плазма позволяет обрабатывать широкий спектр материалов:

• Черные и цветные металлы (сталь, чугун, алюминий, медь и др.)
• Высоколегированные и нержавеющие стали
• Титан и его сплавы
• Неметаллы — кирпич, бетон, кварцевое стекло, керамика

Толщина разрезаемых металлов может достигать 8-10 мм при использовании ручных аппаратов и до 160 мм на автоматизированных комплексах. Это делает технологию универсальной для различных производственных задач.

Возможности применения водоплазменной технологии

Какие операции можно выполнять с помощью водяной плазмы? Основные возможности включают:

1. Резка металлов и неметаллов различной толщины
2. Сварка черных и цветных металлов, в том числе алюминия
3. Пайка и пайкосварка разнородных материалов
4. Очистка поверхности металла от ржавчины и загрязнений
5. Закалка режущих кромок инструмента
6. Напыление защитных и декоративных покрытий

Такая многофункциональность делает водоплазменные аппараты универсальным инструментом для разных производств и ремонтных работ.

Характеристики аппарата «Мультиплаз-2500»

Одним из представителей водоплазменной техники является отечественный аппарат «Мультиплаз-2500». Каковы его основные характеристики?

• Вес горелки — 700 г, блока питания — 5,5 кг
• Толщина разрезаемой стали — до 8-10 мм
• Возможность сварки металлов толщиной до 8 мм
• Рабочее тело — обычная вода (50 мл на цикл работы)
• Питание от сети 220 В
• Портативность и мобильность

Аппарат прост в использовании и не требует баллонов с газом. Это делает его удобным для применения в различных условиях, в том числе в полевых.

Сравнение водоплазменной технологии с другими методами резки

Как водяная плазма соотносится с другими способами резки металлов? Рассмотрим основные отличия:

Параметр	Водяная плазма	Газовая резка	Лазерная резка
Толщина реза	До 160 мм	До 300 мм	До 25 мм
Скорость резки	Высокая	Низкая	Очень высокая
Качество реза	Хорошее	Удовлетворительное	Отличное
Универсальность	Высокая	Средняя	Низкая
Стоимость оборудования	Средняя	Низкая	Очень высокая

Как видно, водоплазменная технология обеспечивает оптимальное сочетание производительности, качества и универсальности при умеренной стоимости оборудования.

Области применения водоплазменной технологии

Где может эффективно применяться водяная плазма? Основные сферы использования включают:

• Машиностроение и металлообработка
• Судостроение и судоремонт
• Автомобильная промышленность
• Строительство и ремонт
• Производство металлоконструкций
• Ремонтные и аварийно-восстановительные работы
• Утилизация и переработка металлолома

Особенно эффективно применение водоплазменных аппаратов на предприятиях, где требуется выполнение разнородных операций по обработке металлов — резки, сварки, очистки поверхностей и т.д.

Перспективы развития водоплазменной технологии

Каковы перспективы дальнейшего развития технологии водяной плазмы? Основные направления совершенствования включают:

1. Повышение мощности и производительности оборудования
2. Улучшение качества реза за счет оптимизации газодинамики
3. Расширение спектра обрабатываемых материалов
4. Автоматизация и роботизация процессов
5. Интеграция с системами ЧПУ и CAD/CAM
6. Создание компактных мобильных установок
7. Снижение энергопотребления и повышение КПД

Реализация этих направлений позволит еще больше расширить сферы применения водоплазменной технологии и повысить ее конкурентоспособность по сравнению с другими методами обработки металлов.

Водяная плазма – режет, варит и паяет – Основные средства

А. Лабунский

Российскими специалистами создан ручной многофункциональный водо-плазменный прибор «Мультиплаз-2500». Такой инструмент найдет широкое применение, в том числе и на автотранспортных предприятиях.

Известно, что газорезные и газосварочные работы – одно из наиболее трудоемких и «узких» мест в металлообработке. Не составляет исключения и проведение таких работ в ремонтных зонах автотранспортных предприятий и управлений механизации. Это и понятно. Ведь нередко стационарные сварочные посты в цехах так загружены, что самоходные машины в ожидании ремонта находятся в простое лишние 2 – 3 дня, а то и больше. Сами по себе сварочные работы довольно сложны. Их проведение требует недешевого и громоздкого оборудования, а также высокой квалификации рабочего, да и экологическая сторона этой операции, что называется, «оставляет желать».

..

Все эти трудности могут остаться в прошлом, если использовать отечественную новинку – ручной многофункциональный термоплазменный инструмент, разработанный на московском предприятии «МУЛЬТИПЛАЗ». Его «рабочим телом» является самая обычная вода. Точнее, водяной пар, находящийся в состоянии плазмы.

«Мультиплаз-2500», так назвали новинку разработчики, умеет многое – резать металлы и неметаллы, сваривать алюминий, медь, чугун, сталь и ее сплавы, осуществлять процессы пайкосварки, очищать металл от ржавчины, паять… Для этого нужно всего лишь залить полстакана воды в корпус горелки и включить аппарат в электросеть. Высокотемпературная водяная плазма, которая вырывается тонкой струей из «дула» пистолета, позволяет легко и быстро выполнять перечисленные операции.

«Водяной пар, – рассказывает технический директор ОАО «МУЛЬТИПЛАЗ» Александр Апуневич,– представляет собой идеальную плазмообразующую среду. Он является экологически чистым, взрывобезопасным и широкодоступным рабочим веществом, благоприятно влияющим на санитарно-гигиенические условия труда.

При образовании плазмы (ионизации) воды образуется два объема ионов водорода и один объем ионов кислорода. Диссоциация водяного пара на водород и кислород начинается уже при температуре 1 500оК и при 2 300°К составляет 1,8%. Основная масса водяного пара диссоциирует при 4 000оК. Дальнейшее повышение температуры способствует ионизации водорода с поглощением значительного количества тепла. Соответственно при рекомбинации в области анода (изделия) высвобождается большое количество энергии, способствующей интенсификации процесса плавления металла.

При высоких температурах, которые имеют место в зоне плазменной струи, водяной пар может также диссоциировать на водород и гидроксил (ОН). Последний не растворяется в металле, являясь высокоустойчивым химическим соединением, способствующим большей коррозионной стойкости обрабатываемой поверхности сталей».

Запуск аппарата производится нажатием кнопки управления подвижным катодом. Между катодом и соплом-анодом возникает электрическая дуга. При этом выделенной теплоты достаточно, чтобы превратить окружающую воду в пар. С ростом давления пар, вырываясь из сопла-анода, «обжимает» электрическую дугу, центрируя ее относительно выходного отверстия. Образование плазмы обеспечивается за счет энергии электрического разряда в ионизационной камере.

Возможности применения плазмоинструмента весьма широки. Такой «резак» способен разрезать любой известный на земле негорючий материал, в том числе (в отличие от газосварки) нержавеющую и высоколегированную сталь, алюминий, титан и другие металлы, а также кирпич, бетон, кварцевое стекло, керамику…

Особенно эффективен плазмоинструмент при резке стали и ее сплавов. Благодаря очень высокой температуре концентрированной плазменной струи прогрев металла происходит только в узкой зоне разреза. А это заметно повышает качество резки: почти отсутствуют температурные деформации металла, сохраняются его физические и конструкционные характеристики, в частности, такая важная, как упругость. Толщина разрезаемого стального листа – от 0,5 до 8 – 10 мм.

Для высококачественной сварки ответственных соединений алюминия, меди, чугуна, латуни, а также любых марок обычных и углеродистых сталей вода (рабочее тело) заменяется на 40%-ную спиртовую смесь, являющуюся идеальной защитной средой для сварочной ванны.

И здесь аппарат проявляет себя с самой лучшей стороны. Сварку плазмоинструментом можно проводить и встык, и точками, и внахлест. Во всех случаях шов получается прочным и почти без окалины. При этом усадка свариваемого металла минимальная, а после приобретения некоторого опыта работы с инструментом шов получается настолько ровным и качественным, что последующей рихтовки может и не потребоваться.

Возможности плазмоинструмента особенно полно проявляются в практике ремонтно-механических предприятий и, в частности, автотракторных станций, различных мастерских технического обслуживания. «Мультиплаз-2500» позволяет выполнять с высоким качеством резку любых материалов, а также сварку черных и низколегированных сталей (до 8 мм), чугуна. Аппаратом можно проводить пайку и пайко-сварку черных и цветных металлов, а также их сплавов в самых разных сочетаниях, выполнять очистку поверхности металла от ржавчины, термообработку негорючих поверхностей, закалку режущих кромок и т.д. Может он, в случае необходимости, использоваться даже как «огнетушитель». При локальном возгорании небольшой площади достаточно отключить электропитание прибора и направить сопло на место возгорания – струя водяного пара быстро загасит пламя.

Плазмоинструмент безупречен в экологическом отношении и безопасен в эксплуатации. Не произойдет ничего страшного даже при касании соплом-анодом разрезаемого металла. А это позволяет использовать при работе различные приспособления, такие как линейки, лекала, трафареты. Так что даже новичок может выполнить разрез высокого качества.

Аппарат, размещается в наплечной сумке сварщика благодаря миниатюрным размерам и небольшому весу (вес горелки всего 700 г, блока питания 5,5 кг), а также отсутствию тяжелых и громоздких баллонов, тележек, шлангов – всего, что обычно сопутствует газосварочным работам.

«Мультиплаз-2500» очень эффективен при монтаже и последующем ремонте трубопроводов разного назначения, систем отопления и сантехники, энергосистем, а также при проведении кровельных работ, при ремонте холодильников, кондиционеров, различных вентиляционных систем и т.п. Портативный и удобный в работе, этот инструмент, как показывает практика, окупается очень быстро. Особенно в условиях авторемонтных предприятий, станций технического обслуживания. Ведь здесь миниатюрный аппарат можно использовать практически везде, не занимая «дефицитных» установочных мест, которых сегодня так не хватает на АТП.

Аппарат прошел государственную сертификацию. На недавно состоявшейся выставке «Эврика» в Брюсселе новые разработки ученых и специалистов ОАО «МУЛЬТИПЛАЗ» удостоены двух золотых медалей. А на Всемирном Женевском салоне изобретений аппарат получил золотой «Гран-при» – наивысшую награду салона.

Плазменная резка алюминия: ответы экспертов

Если возникает необходимость резать плазмой алюминий, два первых вопроса, которые вы можете себе задать формулируются следующим образом: является ли плазма подходящей технологией для резки этого металла и если да, то как лучше всего её использовать, чтобы быстро получить чистый и качественный рез.

Уже давно известно, что плазма представляет собой прекрасное решение для резки стали, однако свойства алюминия имеют множество отличий, среди которых такое немаловажное, как температура плавления. Итак, является ли плазма, разрезающая сталь, правильным выбором при работе с алюминием?

Да! Плазменный процесс представляет собой быстрый, доступный и лёгкий способ выполнения резки. За последние два десятилетия технология претерпела невероятные усовершенствования, поэтому применение правильно выбранного оборудования и газовых смесей, а также понимание нюансов процесса и требований, необходимых для резки алюминия, сегодня позволит добиться отличных результатов.

Как и другие металлы, алюминий обладает своими уникальными характеристиками, определяющими, какие меры должны быть приняты и какие действия следует исключить, чтобы плазменная резка была эффективной.

В данной статье мы предоставим точные объяснения, почему плазма прекрасно подходит для резки алюминия. Мы сделаем это, ответив на восемь наиболее часто задаваемых по этой теме вопросов, что, как мы надеемся, поможет вам добиться самых лучших результатов.

1. Можете ли вы резать алюминий с помощью аппарата плазменной резки?

Да, как и в случае с другими металлами, обладающими электропроводимостью, резка алюминия плазмой не только возможна, она весьма эффективна.

Для непосвященных, плазменная резка – это процесс, при котором струя ионизированного газа с высокой скоростью проходит через отверстие. Газ после предварительного нагрева и электрической ионизации образует замкнутую цепь через резак и провод заземления.

Такой ионизированный газ называется плазмой. Чем больше ему передаётся электрической энергии, тем горячее становится плазменная дуга. Эта дуга способна расплавить металл, а газ сдувает жидкий материал, тем самым создавая рез в нужном месте. Данный процесс прекрасно работает и с алюминием.

Но… Я слышал, что плазменная резка не позволяет выдержать жёсткие допуски в случае изделий из алюминия и после неё поверхность металла нуждается в зачистке, которую довольно сложно выполнить.

Такие высказывания имеют место из-за неверных представлений, сформировавшихся на основании тех результатов, которые давали машины, выпущенные в 1980-е и ранние 90-е годы.

Технология плазменной резки прошла серьёзнейшую эволюцию.

В наши дни усовершенствованный процесс, обеспечиваемый как дорогими, так и бюджетными системами, кардинально изменил ситуацию.

Поставляемая компанией Hypertherm система XPR, относящаяся к верхнему ценовому сегменту, предоставляет разнообразные процессы и комбинации параметров резки, что гарантирует отличные результаты при работе с алюминиевыми изделиями разных толщин. Применение данной системы с газом двух видов обеспечивает производителям лучшую возможность контроля, позволяет им выполнить более чистый рез с большей скоростью.

В системах с двумя газами режущий газ используется совместно с защитным газом. Защитный газ способствует фокусировке и направлению плазмы, а также улучшению качества реза и получающихся поверхностей.

При использовании разных комбинаций режущего и защитного газа получаются разные результаты. Например, использование воздушной плазмы и воздуха в качестве защитного газа является экономичной комбинацией, обеспечивающей при теперешнем уровне технологий чистый и быстрый рез.

Применение азотной плазмы и водяной защиты (если ваш станок имеет водяной стол, являющийся обязательным условием такой комбинации) даёт очень высококачественный рез и способствует продлению срока службы расходников.

Аргон-водородная плазма и азот в качестве защитного газа является превосходным решением, когда требуется обрабатывать изделие из алюминия большой толщины.

Важно отметить, что речь идёт не только о дорогостоящих машинах, подобных системам XPR. Более дешёвые решения, такие как аппараты Powermax производства Hypertherm, в которых для образования плазмы используется воздух, способны выполнять резку приемлемого качества при разных толщинах алюминиевых изделий, в том числе и при работе с тонколистовым материалом. Какой из факторов влияет на качество в большей степени?

Единственным фактором, имеющим первостепенное значение, является способность вашего аппарата плазменной резки использовать идеальные газы при идеальном уровне давления и скорости резки!

Если газы выбраны правильно, вы можете, обрабатывая алюминий, получить поверхность без окалины и превосходные края

Дешёвые системы воздушно-плазменной резки приспособлены только для работы со сжатым воздухом, из-за чего качество кромок не получается настолько безупречным, как при использовании промышленных систем, в которых может применяться такая специальная газовая смесь как аргон-водород.

Механизированная система плазменной резки XPR300

2. Какой метод резки лучше всего подходит для алюминия?

Плазменная резка алюминия способна предоставить значительные преимущества по сравнению с лазерной обработкой, особенно, если речь идёт о материале большой толщины. Лазер прорежет металл толщиной до 25 мм, в то время как с помощью плазмы можно перерезать алюминиевый лист толщиной 160 мм. Плазма более выгодна и в финансовом отношении, так как для этого процесса требуются меньшие расходы на оборудование и эксплуатацию.

Лазер может обеспечить самую высокую точность. Неоспоримо, что он позволяет вырезать очень мелкие элементы. Тем не менее, та высокая точность, которую обеспечивает лазерная резка, может иметь решающее значение для аэрокосмической промышленности или для проектов, в которых применяются очень мелкие детали. Качество резки, обеспечиваемое плазмой, является приемлемым для различных отраслей промышленности в большинстве случаев применения.

Показатель	Плазменная резка	Лазерная резка
Точность		✓
Диапазон толщин разрезаемого материала	✓
Стоимость оборудования	✓
Эксплуатационные расходы	✓
Сложность в управлении		✓

3.

Может ли ваш аппарат плазменной резки перерезать толстолистовой алюминий?

Вне зависимости от ваших потребностей, осознание того, что плазменная резка алюминия может эффективно производиться при разных толщинах, добавляет уверенности.

На более ранних этапах системы плазменной резки не позволяли гарантировать неизменно хорошие результаты при варьировании толщин. Для современных систем не представляет сложности резать алюминиевый лист толщиной 38 мм (пробивка) или 50 мм с заходом от края.

В наиболее современных системах XPR производства Hypertherm применяется запатентованный процесс VWI (продуваемый плазмообразующий газ и водяной пар в качестве защитного газа), который даёт непревзойдённые результаты при резке широкого диапазона толщин листового алюминия.

При обработке листов большей толщины выбор газовой смеси (обычный состав аргон, водород, азот) с большей силой тока и высокой скоростью резки позволит получить очень гладкую поверхность, ускорив и упростив процесс.

Если возникает необходимость обработать алюминиевый лист самой большой толщины, то аппарат Hypertherm HPR800XD способен выполнить пробивку при толщине 75 мм и резку с заходом с края листа толщиной до 160 мм!

Такой невероятный прорыв в технологии плазменной обработки даёт возможность рассматривать плохие результаты, которые имели место при использовании данного процесса ранее, как историю давно минувших дней.

4. Какой газ подходит для резки алюминия?

Если рассматривать воздушно-плазменную систему, то определить предпочтения не составляет труда – вы будете применять для резки чистый, сухой воздух (который, конечно же на 78% состоит из азота) в качестве плазмообразующего. Это позволит вырезать изделия вполне приемлемого качества, работая с широким диапазоном толщин. Воздух является наиболее экономичным газом, однако поверхность после резки с его использованием получается шероховатой и покрывается оксидом алюминия. Системам плазменной резки промежуточного (напр., MaxPro200) или промышленного (напр. , XPR300) уровня отдают предпочтение многие производственники, потому что они обеспечивают лучшие результаты при обработке алюминия. Использование более экзотических смесей газа часто позволяет добиться высокого качества поверхности реза. Двухгазовые системы, также лучше приспособлены для вырезания элементов, готовых к сварке без дополнительной обработки, поскольку в процессе не используется кислород. Промышленные системы (напр., XPR300) лучше всего подходят для алюминиевых деталей, так как позволяют получить высококачественные поверхности реза без окалины при работе с широким диапазоном толщин.

Ниже кратко описаны особенности различных плазмообразующх газов, проявляющиеся при обработке изделий из алюминия аппаратами плазменной резки.

Плазменный газ / защитный газ	✓ За	✗ Против
Воздух / Воздух	Дешевле, хорошее качество резки и скорость	Более грубая поверхность реза, большее отклонение от перпендикулярности
N2 / воздух	Дешевле	Более грубая поверхность реза, большее отклонение от перпендикулярности
N2 / N2	Дешевле	Более грубая поверхность реза, большее отклонение от перпендикулярности
N2 / CO2	Немного быстрее, выше качество реза	Более грубая поверхность реза, большее отклонение от перпендикулярности
h45 / N2	Более широкий диапазон обрабатываемых толщин, меньшее отклонение от перпендикулярности поверхности реза	Сложности с обеспечением газом, более дорогостоящий вариант
h45-N2 / N2	Более широкий диапазон обрабатываемых толщин, меньшее отклонение от перпендикулярности поверхности реза	Сложности с обеспечением газом, возможность использования только при наличии консоли Auto-gas

Качество резов у алюминиевых изделий, обработанных разными плазмообразующими газами

Рекомендации:

Рассматривать различные плазмообразующие газы имеет смысл только если вы имеете двухгазовую или многогазовую систему.

Если вы режете толстолистовой алюминий (более 12 мм) следует отдать предпочтение аргону и водороду.

Если вы режете тонколистовой алюминий (менее 12 мм), то для получения лучших результатов следует применять азот в качестве плазмообразующего газа в сочетании с CO2, используемым для защиты. При необходимости сократить расходы используйте дополнительно воздух. Его стоимость меньше, а качество реза при использовании воздуха хорошее.

Если это позволяет ваша система, водяная защита обеспечит наилучшее качество краёв и продлит срок службы расходников.

Диапазон толщин обрабатываемого материала:

Как было отмечено выше, применяя плазму, вы можете резать алюминиевый лист толщиной до 160 мм. В следующей таблице содержатся данные о диапазонах толщин резки алюминиевых изделий при различных комбинациях газа и силы тока.

Плазменный газ / защитный газ	45A	130A	200А	260A	400А	600А	800A
Воздух / Воздух	1,2 — 6	6–25	10–20	*	*	*	*
N2 / воздух	*	*	*	6–50	12–50	*	*
N2 / N2	*	*	8–20	*	*	40 — 80	*
h45 / N2	*	8–25	8–20	6–50	20 — 80	40–100	50–160
h45-N2 / N2	*	6–20	8–20	6–50	12 — 80	*	*

5.

Какие опасности создаются при резке алюминия плазмой?

Применение плазмы для резки любых металлов предполагает соблюдение требований техники безопасности с целью предупредить внештатные ситуации, связанные с использованием электроэнергии, не допустить пожаров, защитить оператора, контролировать дым и регулировать шум. Тем не менее, работа с алюминием сопряжена с некоторыми особыми рисками. Следует учитывать, что алюминиевая пыль не должна смешиваться с пылью, создающейся при резке малоуглеродистой стали (например, в системе фильтрации) так как это может привести к спонтанному нагреву. Такое явление имеет место нечасто, однако может произойти термическая реакция, в ходе которой алюминиевая пыль взаимодействует с оксидами железа из малоуглеродистой стали. Данное взаимодействие является экзотермической химической реакцией. По этой причине осторожное обращение с фильтрующими системами и контроль мест проведения работ имеет первостепенное значение. Следующим в списке является опасность, связанная с использованием водяного стола. Если алюминиевое изделие вырезается плазменным аппаратом на водяном столе, создаётся угроза взрыва из-за выделяющегося водорода. Такая угроза существует только тогда, когда обрабатываемое изделие помещается в ванну или камеру и погружается под воду. При контакте алюминия с водой могут выделяться пузырьки газообразного водорода, которые собираясь под погружённым в воду листом, находящимся на разделочном столе, создают опасное скопление водорода, могущего загореться от плазмы и стать причиной поломки оборудования или ущерба здоровью оператора. Риск при вырезании изделий малых размеров не велик, так как они погружаются в воду только на короткое время, но следует быть очень осторожными, когда вы имеете дело с большой площадью поверхности, находящейся под водой длительный период времени. Уменьшить опасность можно, используя в вашем водяном столе аэратор. Проконсультируйтесь у производителя вашего стола перед тем, как приступить к резке алюминия, чтобы удостовериться, что водяной стол, вытяжная система для отвода дыма, а также другие составные части системы плазменной резки спроектированы с учётом возможности обработки алюминия.

6. Когда не следует применять плазменную резку, имея дело с алюминием?

Алюминиевый лист и плита в большинстве случаев может успешно разрезаться с помощью плазмы, однако имеется несколько важных исключений.

Первое исключение относится к анодированному алюминию. Если алюминий имеет анодное покрытие, нанесенное с целью увеличения толщины естественной оксидной плёнки на поверхности, то такое покрытие будет повреждено вблизи зоны резки из-за высокой температуры, при которой протекает процесс плазменной обработки.

Второе исключение – это алюминиевый рифлёный лист для полов (также имеющий названия плита “Диамант”, “Дурбар”). Участки, выступающие над основной поверхностью листа, делают его сложным для обработки на станке плазменной резки, поскольку они оказывают влияние на регулировку высоты резака по напряжению дуги, что ухудшает качество резов или приводит к периодическим соприкосновениям с наконечником резака.

Третье исключение составляют алюминиево-литиевые сплавы. Ни в коем случае не производите резку алюминиево-литиевых сплавов в присутствии воды.

Анодированный алюминиевый лист

7. Можно ли применять плазму для резки алюминия на водяном столе?

Возможно вы слышали об опасности химической реакции, которая может произойти при резке плазменной листа, помещённого на водяной стол.

Опасность взрыва, возникающая при таких условиях, вполне реальна, так как при резке алюминиевого листа в водяной среде водород может собраться под этим листом.

Разогретый алюминий весьма склонен к реакции с кислородом и способен захватить некоторое количество этого газа из молекул h3O, освобождая при этом атомы водорода. Тем не менее, следует отметить, что такое выделение водорода скорее всего не причинит вреда, особенно если вы не производите резку нескольких листов за короткий промежуток времени.

С другой стороны, если вам приходиться резать алюминий каждый день, то возможно понадобиться установить воздушный коллектор на дне водяного стола для создания пузырьков воздуха в вашей водяной системе, благодаря чему водород не будет собираться под листом.

Что конкретно представляет собой система для образования пузырьков? Могу ли я её изготовить сам?

Вы можете изготовить коллектор аэрации, используя трубку из ПВХ диаметром 50 мм с отводами диаметром 25 мм для подсоединения линий. В распределительных линиях необходимо просверлить отверстия диаметром 3 мм с шагом 150 мм.

На концах распределительных линий установите заглушки, чтобы воздух поступал равномерно на все участки зоны резки.

Затем просто подсоедините коллектор к системе подачи сжатого воздуха, имеющейся в вашем цеху и настройте регулятор давления так, чтобы поток пузырьков был непрерывным.

Итак, является ли резка алюминия на водяном станке безопасным процессом?

Да. В общем резка плазменным аппаратом алюминия более безопасна, чем резка нержавеющей стали, при которой выделяется шестивалентный хром.

Тем не менее, следует всегда консультироваться с производителем стола, чтобы оценить источники опасности и принять меры для исключения угрозы взрыва, состоящие в предотвращении накапливания водорода.

Коллектор для продувки или образования пузырьков при плазменной резке алюминия на водяном столе

Что можно сказать о сплавах алюминия?

Не режьте алюминиевые сплавы под водой или на водяном столе, если не можете предотвратить накопление водорода.

Тем не менее, принимая соответствующие меры, можно выполнять резку большинства алюминиевых сплавов на водяном столе.

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: Ни в коем случае не производите резку алюминиево-литиевых сплавов в присутствии воды, так как этот материал может загореться при контакте с водой.

8. Как выбрать правильный станок для резки?

При выборе оборудования и методов обработки, которые лучше всего соответствуют вашим условиям, первое, что необходимо сделать – это определить приоритеты различных потребностей. В некоторых случаях самым важным фактором является производительность, тогда как в других ситуациях на первое место выходит качество поверхности реза.

Если вам необходимо соблюдение чрезвычайно жёстких допусков, следует рассмотреть вариант использования оптоволоконного лазерного станка.

Однако, если вы ведёте поиск экономичного высокопроизводительного решения или же вам необходимо резать алюминий толщиной более 20 мм, то высокоточные станки плазменной резки с источником плазмы XPR могут оказаться именно тем, что вам необходимо. В случае если качество резки не имеет для вас решающего значения или вы только иногда выполняете резку алюминия, лучше отдать предпочтение воздушно-плазменной системе типа Powermax производства Hypertherm.

Алюминий, разрезанный с помощью портативного аппарата плазменной резки Powermax

Такие системы обеспечивают хорошее соотношение качества реза и доступности. Воздушно-плазменные системы в общем случае представляют собой портативные устройства, однако их можно установить на стол станка плазменной резки с ЧПУ и эксплуатировать в более интенсивном режиме.

Наконец, выбор самого лучшего варианта для резки алюминия определяется тем, какой материал вы обрабатываете каждый день. По этой причине мы всегда рекомендуем обращаться к производителю станка плазменной или лазерной резки.

Какие бы потребности при обработке алюминиевых изделий у вас не возникали, команда наших опытных инженеров поможет вам определить подходящий станок плазменной резки, который лучше всего соответствует вашим условиям.

При условии правильного выполнения и использования соответствующего оборудования и настроек, резка алюминия с помощь плазмы является несложным процессом, который даёт превосходные результаты.

Плазменная резка алюминия, выполненная с помощью Hypertherm XPR300

Дата публикации: 

23.02.2021

Поделиться:

Plasma-Jet AirPro 1530 H — Установки плазменной резки

Plasma-Jet AirPro 1530 H — Установки плазменной резки — KNUTH

При плазменной резке электрическая дуга между электродом и заготовкой таким образом сужается с помощью режущего сопла, что делает возможным эффективную плазменную резку металлов

• Технические данные
• Подробности
• Стандартная комплектация
• Система управления
• Дополнительное оснащение

Рабочая зона
Рабочая ширина	1550 мм
Рабочая длина	3050 мм
Высота стола	600 мм
Допуст. нагрузка стола	345 кг/м²
Ускоренный ход	15000 мм/мин
Модель	Hypertherm

Размеры и масса
Масса	1700 кг

Конструкция

• компактный дизайн с направляющими, встроенными в раму стола
• установка плазменной резки для индивидуального использования с высоким соотношением цена-качество
• в собранном состоянии станок можно перемещать и подвергать транспортировке
• станок оборудован системой очистки отдельных сегментов рабочей поверхности, причём соответствующий клапан вытяжки открывается механически проезжающим мимо мостом

Приводы и передачи

• благодаря тщательному подбору компонентов достигаются высокие функциональные возможности резки
• Динамические сервоприводы переменного тока Panasonic на всех осях оборудованы планетарными передачами с беззазорной посадкой, которые не требуют техобслуживания
• двусторонний привод моста и привод салазок X вдоль моста производятся точно и стабильно вдоль косозубых реек
• Линейные направляющие на всех осях отличаются долговечностью и обеспечивают плавное перемещение даже при высоких скоростях. Ширина линейных направляющих на осях X и Y составляет 20/20 мм

Режущая головка

• постоянное расстояние между плазменным резаком и обрабатываемой поверхностью cохраняется благодаря системе управления высотой плазменной струи режущей головки по оси Z
• плазменная режущая головка оборудована устройством для предотвращения столкновений

ЧПУ

• Система ЧПУ Edge CONNECT компании Hypertherm
• Программное обеспечение для раскладки ProNest LT Software входит в стандартную комплектацию

Пожалуйста, выберите источник плазмы из доступных вариантов

• Источник плазмы Powermax 105 Sync (производительность резки: рекомендуемая — 32 мм при скорости 500 мм/мин, 38 мм при скорости 250 мм/мин, надрез — 50 мм при скорости 125 мм/мин, пробивка отверстий — 22 мм)

Внимание: все указанные значения толщины резки и врезки зависят от материала, технологии резки и системы управления

cтол подготовлен для подключения системы фильтрации (мех. контроль затвора)
серводвигатели и приводы Panasonic
автоматическая настройка вертик. положения режущей головки с помощью Hypertherm THC датчика
режущая головка с электромагнитной муфтой и датчиком защиты от столкновения
блок ЧПУ Hypertherm Edge Connect
сенсорный экран 19″ от ELO
etherCAT E
лазерный указатель
ПО ProNest LT

блок ЧПУ Hypertherm Edge Connect

Hypertherm EDGE® Connect

• EDGE® Connect — это новейшая разработка компании Hypertherm: платформа ЧПУ, отличающаяся непревзойденной надежностью, мощными встроенными функциональными возможностями и высокой способностью к адаптации
• Защищенный патентом помощник для резки CutPro® Wizard позволяет даже неопытному оператору приступить к резке меньше чем за пять минут
• Консоль оператора ПО (Soft OpCon) обеспечивает простую наладку и эксплуатацию
• Поддержка обмена данными с источниками плазмы и системой регулировки высоты резака позволяет реализовать автоматическое управление обработкой в соответствии с таблицами резки, заданными изготовителем или определенными пользователем
• Оператор может создать собственные таблицы резки и процедуру обработки в программе детали, а может воспользоваться помощником CutPro
• EDGE Connect работает под управлением ОС Windows® 10 Enterprise

Встроенное ПО Phoenix®

• ПО Phoenix® предоставляет центральный пользовательский интерфейс для всего семейства ЧПУ Hypertherm
• Встроенные в программу таблицы резки позволяют автоматически определять параметры обработки для стали, нержавеющей стали и алюминия, обеспечивая оптимальную производительность во всех случаях
• Помощники и средства диагностики обеспечивают легкую настройку нужной конфигурации и быстрое выявление причин неполадок
• Встроенная справка и советы позволяют оптимизировать производительность и результаты обработки нажатием нескольких клавиш

Стол с водяным орошением для машинной плазменной резки

Водный стол может быть выбран как альтернатива вакуумному. Он должен заказываться вместе со станком.

Стол с водяным орошением для машинной плазменной резки Арт.: 253403

Стол с водяным орошением для машинной плазменной резки

Водный стол может быть выбран как альтернатива вакуумному. Он должен заказываться вместе со станком.

Гравировальный и маркировочный профиль для PowerMax и MaxPro Арт.: 253815

Гравировальный и маркировочный профиль для PowerMax и MaxPro

Вакуум-фильтр Plasma-Jet 4000 м3/ч Арт.: 253397

Вакуум-фильтр Plasma-Jet 4000 м3/ч

Источник плазмы Powermax 105 Sync Арт.: 253888

Источник плазмы Powermax 105 Sync

Вам нужна помощь в поиске станка?

Мы с радостью поможем вам принять правильное решение для достижения ваших бизнес-целей

Обслуживание от KNUTH

Любое оборудование время от времени нуждается в остановочном ремонте. Благодаря нашим комплексным планам обслуживания, обучения и установки вы всегда будете получать максимальную производительность от вашего оборудования KNUTH.

Cмотреть услуги

Посмотрите машины KNUTH в действии

Воочию получите впечатление на одном из наших заводов! Большая часть нашего портфеля оборудования всегда находится на складе и готова к моментальной демонстрации.

Заказать демонстрацию

Plasma-Jet AirPro 1530 H

Арт. : 144030

Обращение*Г-жаГ-н

Должность*Коммерческий специалистТехнический специалистТехнический руководительРуководитель учебных программСпециалист по снабжениюРуководитель службы снабженияРуководитель предприятияДругая должность

---

Страна*AlbaniaAlgeriaAndorraArmeniaAustraliaAustriaAzerbaijanBahrainBangladeshBelarusBelgiumBeninBosnia & HerzegovinaBruneiBulgariaBurkina FasoCambodiaCameroonChadChinaCroatiaCyprusCzechiaDenmarkDjiboutiEgyptEstoniaFinlandFranceGeorgiaGermanyGibraltarGreeceGreenlandGuernseyGuineaHong Kong SAR ChinaHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsraelItalyJapanJordanKazakhstanKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLibyaLithuaniaLuxembourgMacao SAR ChinaMalaysiaMaliMaltaMauritaniaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMoroccoMyanmar (Burma)NepalNetherlandsNew ZealandNigerNorth MacedoniaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoriesPapua New GuineaPhilippinesPolandPortugalQatarRomaniaRussiaSaudi ArabiaSerbiaSingaporeSlovakiaSloveniaSouth KoreaSpainSri LankaSudanSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanThailandTogoTunisiaTurkeyTurkmenistanUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUzbekistanVietnamYemen

Штат*AlaskaAlabamaArkansasAmerican SamoaArizonaCaliforniaColoradoConnecticutDistrict of ColumbiaDelawareFloridaFederated MicronesiaGeorgiaGuamHawaiiIowaIdahoIllinoisIndianaKansasKentuckyLouisianaMassachusettsMarylandMaineMarshall IslandsMichiganMinnesotaMissouriNorthern Mariana IslandsMississippiMontanaNorth CarolinaNorth DakotaNebraskaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNevadaNew YorkOhioOklahomaOregonPennsylvaniaPuerto RicoPalauRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUnited States Minor Outlying IslandsUtahVirginiaUS Virgin IslandsVermontWashingtonWisconsinWest VirginiaWyoming

ОтрасльГорнодобывающая промышленностьПрофессиональное и высшее образованиеХимияЭлектроника, включая полупроводники и аккумуляторы энергииЭнергетика и коммунальное хозяйство, включая городские системы теплоснабжения, электростанции и т. п.Точная механика, оптика и сенсорная техникаТорговляАвтомобилестроение, включая производство легковых автомобилей и мотоцикловПищевая промышленностьАвиационно-космическая промышленностьПроизводство станков, установок и аппаратовПроизводство металлических конструкций и слесарное делоМеталлообрабатывающая промышленность, производство и переработка сталиВоенная промышленностьСтроительство железнодорожного подвижного составаСудостроениеРезка и субподрядные работыПроизводство транспорта специального назначения, включая сельскохозяйственные и лесохозяйственные машиныГосударственные, общественные и церковные учрежденияОбработка камняИнструментальное производствоОбработка резанием и субподрядные работыДругая должность

Размер вашего парка оборудованиядо 5 станков> 5 станков> 10 станков

---

Желаемый срок поставки*В короткий срокОт 3 до 6 месяцевОт 6 до 12 месяцев

Я хочу подписаться на рассылку

Этот сайт защищен reCAPTCHA, и применяются политика конфиденциальности и условия обслуживания Google.

Что-то пошло не так

Обновите страницу и попробуйте отправить форму еще раз.

Благодарим Вас!

Ваш запрос получен. Благодарим за проявленный интерес! Наш сотрудник свяжется с Вами в течение одного рабочего дня.

Что-то пошло не так

Обновите страницу и попробуйте отправить форму еще раз.

Свойства и использование воды, активированной плазмой прямого пьезоэлектрического разряда

Введение

Современное сельское хозяйство плохо влияет на здоровье и продуктивность почвы и растений и не способно обеспечить устойчивый отклик экосферы на высокотехнологичные стимуляторы [1–4]. Неравновесная нетепловая атмосферная плазма (холодная плазма) привлекала исследователей различных областей медицины и биологии, в том числе сельского хозяйства, как высокотехнологичный стимулятор [5–8]. Холодная плазма полезна для обработки жидких сред стандартной температуры и давления и термочувствительных материалов. Это перспективно для обработки живых биологических мишеней, не выдерживающих высоких температур и пониженного давления. Холодная плазменная обработка позволяет создавать новые технологии в медицине, ветеринарии, пищевой промышленности, сельском хозяйстве и других областях науки и практики [9].–12]. Разработано несколько методов генерации неравновесной атмосферной плазмы при атмосферном давлении. Холодная атмосферная плазма (ХАП) может генерироваться с использованием потока газа (или потока газовой смеси) для создания выходного потока плазмы [13, 14]. Это применение CAP хорошо документировано в публикациях. Еще одним методом формирования ЦАП является обработка стационарного объема воздуха. Для возбуждения ИПП используется диэлектрический барьерный разряд (ДБР) [15, 16]. Ток ДБР ограничен десятками микроампер, чтобы исключить высокую температуру обрабатываемой поверхности. ДБР может применяться к различным средам: химические соединения, энергичные электроны и низкоэнергетические ионы, электромагнитные поля, ультрафиолетовое излучение и др. ДБР изменяет не только поверхность объекта, но и свойства обрабатываемой биологической среды. Синергетический эффект DBD в жидких средах оказался полезным для медицинских и биологических приложений. В многочисленных работах доказано успешное применение КАП для стерилизации поверхностей, заживления ран, стимуляции иммунитета и др. [11, 17–20]. Этот эффект используется в медицинских устройствах САР во всем мире [21]. Представляют интерес результаты воздействия САР на клеточную среду или организм. CAP наносили непосредственно на среду с клетками или на жидкость без клеток и последующее добавление обработанной жидкости к среде клеток или организму. На границе жидкость-газ происходит каскад химических реакций с участием активных частиц, образующихся в плазме. Основной эффект заключается в обогащении жидкости активными формами кислорода (АФК), такими как гидроксильный радикал ( ^• OH ) , перекись водорода (H ₂ O ₂ ), пероксильный радикал (HO ₂ ^• ) и супероксидный анион-радикал (O ₂ 900 ), а также как и с активными формами азота (RNS), такими как монооксид азота и пероксинитрит. В настоящее время в фармакологии возрастает интерес к средам, активированным САР. Таким образом, появилось новое направление исследований — плазменная фармация, результаты которой в дальнейшем будут использованы для создания новых лекарств. Исследования показывают, что обработанные плазмой среды могут длительное время сохранять бактерицидные свойства [19]., 20, 22]. Для описания процессов, происходящих при воздействии холодной плазмы на различные предметы и жидкости, необходимо хорошо понимать, какие химические вещества и в каких пропорциях образуются в самой обрабатываемой среде, и как режим обработки холодной плазмой влияет на функцию полученного продукта и биологическую эффективность. Применение CAP для обработки жидких и почвенных сред, а также свойства обрабатываемых сред недостаточно документированы в публикациях.

В качестве источников САР использовались лабораторные установки-прототипы, созданные в ИОФ РАН [23].

Эти устройства разработаны на основе пьезокерамических преобразователей [24]. CAP может быть создан с использованием потока инертного газа (He или Ar). В данном исследовании использовался прямой атмосферный пьезоразряд. Объектами исследования были плазмоактивированные среды (ПАС) и, в частности, плазмоактивированная вода (ПАВ) [25].

Обычные источники питания DBD должны быть оснащены защитными устройствами и балластными сопротивлениями для предотвращения дугового разряда. Это ограничивает ток и снижает эффективность системы. Пьезотрансформатор, использованный в нашей работе, имеет преимущество. Блок не допускает дугового разряда даже при коротком замыкании на выходе. При работе с жидкостями, в том числе с водой, мы используем набор коротких импульсов DBD. Длительность импульса от 10 до 100 нс. На выходном электроде пьезотрансформатора формируются импульсы как в положительном, так и в отрицательном полупериодах высокого напряжения. Эти импульсы формируют микроразряды, движущиеся по поверхности жидкости и создающие условия для протекания плазмохимических реакций в поверхностном слое обрабатываемой среды. Средняя температура в объеме жидкости изменяется незначительно. Уникальный перенос химической реактивности и энергии из газовой фазы в воду происходит в отсутствие каких-либо других химических веществ, но приводит к продукту со значительной биологической активностью, называемому плазменно-активированной водой (PAW). Эти особенности делают PAW экологически безопасным решением для широкого спектра биотехнологических приложений, от очистки воды и обработки семян до фармакологии и биомедицины.

Измерение концентраций RONS и изменения окислительно-восстановительных свойств в PAW, генерируемых с помощью пьезоэлектрического прямого разряда CAP, является основным новшеством исследования.

Текущие потребности сельского хозяйства в стимуляции функционирования органического вещества (ПОВ) и гуминовых веществ (ГВ) почвы [26]. Для долговременного улучшения почвенной системы и эффективного использования активированной САР воды в сельском хозяйстве была предложена методология трансцендентной биогеосистемной техники (БГТ*) [27, 28].

Целью данной работы было исследование процесса генерации КАП на оригинальном оборудовании Института общей физики им. Методика БГТ.

Методика

В данной работе КАП создавалась на лабораторной установке-прототипе, созданной в Институте общей физики им. Прохорова РАН. Блок-прототип обеспечивает возбуждение ИПП прямым пьезоэлектрическим разрядом. Напряжение возбуждения изменяется от 2 до 4 кВ. Резонансная частота пьезопреобразователя 20 кГц. Суммарная потребляемая мощность генератора САР не превышает 6 Вт. Длительность однократного пьезоразряда на обрабатываемую среду (дистиллированная вода или др.) составляет порядка 10–20 нс [29].].

Обработку жидкими средами CAP проводили с использованием стандартной методологии шестилуночных планшетов. Методология шестилуночного планшета позволяла проводить прямую обработку плазмой 5 мл объема жидкой среды в каждой лунке. Время экспозиции составляло от 30 с до 10 мин. Поверхность устройства прямого пьезоразряда содержит набор стримеров. Каждый стример был включен последовательно. Этот режим работы обеспечивал постоянное изменение положения плазменного разряда на обрабатываемой поверхности или в объеме обрабатываемой жидкости. В результате скорость прироста средней температуры воды не превышала значения 0,5 °С мин ⁻¹ . На рис. 1 представлена ​​схема прямого измерения спектров излучения пьезоразряда.

РИСУНОК 1 . Установка для измерения спектра излучения.

Процесс прямой пьезоразрядной обработки среды CAP представлен на рис. 2 [25].

РИСУНОК 2 . Фотография обработки поверхности жидких сред прямым пьезоразрядом CAP.

Генерация RONS, индуцированная CAP, в PAW изучалась при различных режимах плазменной обработки. Продолжительность облучения была разной. Были исследованы следующие параметры ПАВ.

Сняты осциллограммы напряжения и тока прямого пьезоразряда CAP.

Вращательную температуру N ₂ после обработки жидкими средами ХАП оценивали с помощью спектрометра AvaSpec-2048 (330–1100 нм). Спектрометр был откалиброван с использованием галогенного источника света AvaLight-HAL-CAL. Вращательная температура N ₂ и колебательные температуры были рассчитаны по стандартной процедуре (см. Результаты ). Скорость образования соединений оценивали по изменению спектров поглощения ультрафиолета обрабатываемой среды в диапазоне 190–280 нм [30]. Спектрофотометрию использовали для первоначального исследования среды. Источником УФ излучения служила дейтериевая лампа ДДС-30. Приемником УФ-излучения служил спектрометр AvaSpec-2048FT-4-RM диапазона 199–320 нм (рис. 3). Источник питания был стабилизирован. Расстояние от источника излучения до объекта составляло около 1,5 мм.

РИСУНОК 3 . Установка для измерения спектра пропускания УФ.

Для получения информации о генерации RONS в дистиллированной воде были изучены спектры поглощения УФ-излучения при различных дозах плазменной обработки (значение дозы зависело от продолжительности облучения). Референтный (нормирующий) УФ-спектр регистрировали при прохождении УФ-излучения через кварцевую кювету с необработанной дистиллированной водой. После этого дистиллированную воду, обработанную методом КОП, сливали в кварцевую кювету.

УФ-исследование воды, обработанной ХАП, выполнено в кварцевой кювете. Кварцевая кювета пропускает длину волны УФ излучения начиная со 190 нм. Внутренний поперечный размер кюветы составлял 10 мм. Концентрацию NO ₂ ⁻ рассчитывали по кривой поглощения. Электропроводность воды измеряли с помощью кондуктометра Cond 6+ (Eutech Instruments). Окислительно-восстановительный потенциал воды измеряли с помощью многоэлектродного измерителя «Эксперт 001–1» (Econix). Значение рН получали с помощью рН-метра И-500 Аквилон. Н ₂ O ₂ концентрацию определяли методом усиленной хемилюминесценции в системе люминол-4-йодофенол-пероксидаза. Более подробно о разработанной экспериментальной методике и стандартных методах, используемых в исследованиях, можно узнать из публикаций [31–33].

Результаты

Спектр поглощения воды, активированной плазмой

Графики напряжения и тока CAP прямого пьезоразряда показаны на рис. 4.

РИСУНОК 4 . График изменения тока и напряжения во времени.

На рис. 5 показан типичный спектр излучения пьезоразряда, полученный с помощью спектрометра AvaSpec-2048 (330–1100 нм). Вращательная температура N ₂ была рассчитана из неразрешенной вращательной структуры излучения полосы 0→0, а полученное значение было около T _rot = 1400 K.

РИСУНОК 5 . Спектр прямого излучения пьезоразряда в атмосфере при нормальных условиях.

Поглощение было самым высоким для нитрит-иона (NO ₂ ⁻ ) и нитрат-иона (NO ₃ ⁻ ) [25, 31].

Спектр УФ-излучения, прошедшего через кварцевую кювету с дистиллированной водой, обработанной ХАП, был разделен на эталонный спектр. На рисунке 6 показан УФ-спектр пропускания дистиллированной воды, обработанной плазмой пьезоразряда в течение 30 с.

РИСУНОК 6 . УФ-пропускание и спектр поглощения воды, активированной CAP. Объем обрабатываемой воды 5 мл, время экспозиции 30 с.

Максимальное поглощение было зарегистрировано при длине волны 209 нм. Снижение поглощения составило около 15–20 % при длине волны 200 нм и 30–35 % при длине волны 230 нм (рис. 6). Кривые «пропускания» и «поглощения» в других публикациях по исследованию CAP выглядят аналогично рис. 6. Отличается только амплитуда пика. Рисунок 6 важен для метода оценки концентрации RONS. На этом рисунке показано, что экстремумы коэффициента пропускания и поглощения связаны с определенной длиной волны. Эта длина волны отражала присутствие определенных ионов в жидкости. Падение поглощения на длине волны 209нм указывали на вклад молекул NO ₃ ⁻ , H ₂ O ₂ и O ₂ в поглощение, хотя коэффициент экстинкции NO ₃ ⁻ был примерно в два раза выше, чем коэффициент экстинкции № ₂ ⁻ .

Концентрация нитратов была рассчитана на основании данных об абсорбции (рис. 6) и в предположении, что производство нитрит-ионов намного выше, чем производство нитрат-ионов. Нитрит-ион (NO ₂ ⁻ ) график выработки в дистиллированной воде (объем 5 мл) представлен на рисунке 7 в зависимости от времени воздействия пьезоразряда.

РИСУНОК 7 . Генерация нитрит-иона (NO ₂ ^– ) (мкмоль л ⁻¹ ) в дистиллированной воде объемом 5 мл в зависимости от времени прямого воздействия пьезоразряда.

Начальное время t = 0 мин на рисунках 8, 9 соответствует окончанию процедуры пьезоразрядной обработки дистиллированной воды. Кривая изменения поглощения дистиллированной воды во времени после обработки в течение 3 мин показана на рисунке 8.

РИСУНОК 8 . (A) Изменение во времени кривой поглощения дистиллированной воды после обработки. Обработку проводили в течение 3 мин в лунке планшета с объемом жидкости 5 мл. (Б) Изменение концентрации нитрит-иона (NO2–) в дистиллированной воде после обработки. Обработку проводили в течение 3 мин в лунке планшета с объемом жидкости 5 мл, Т ₁ = 23 °С, Т ₂ = 4 °С.

РИСУНОК 9 . Зависимость проводимости обрабатываемой среды (А) , окислительно-восстановительного потенциала (Б) , рН (В) и концентрации h3O2 (Г) от времени воздействия. Измерения проводились сразу после обработки и через 24 часа после обработки.

Пиковое поглощение (рис. 8) увеличилось и сместилось в сторону более короткой длины волны через 8 дней после лечения по сравнению с данными через 1 ч после лечения. Область длин волн около 210–240 нм также сместилась.

На рис. 9 показано изменение концентрации NO ₂ ⁻ в дистиллированной воде после обработки прямым пьезоразрядом. Изменения оптического поглощения отслеживали в течение 8 дней. Измерения проводились в двух кюветах. Первую кювету хранили при комнатной температуре 23 °C. Вторую кювету помещали в холодильник при температуре 4°С. Результаты близки друг к другу.

Характеристика основных активных форм кислорода и азота дистиллированной воды после обработки жидкости пьезоэлектрическим прямым разрядом с холодной атмосферной плазмой

На рис. 10 представлена ​​зависимость параметра RONS от времени воздействия холодной плазмы прямого пьезоэлектрического разряда и времени сохранения воды после обработки CAP. Пьезотрансформатор, источник питания и во времени режим консервации воды после обработки были одинаковыми. Измерения проводились сразу после обработки воды методом КАП и спустя 24 ч. Электропроводность среды и окислительно-восстановительный потенциал изменялись линейно в зависимости от времени экспозиции. Изменение значения рН хорошо коррелирует с концентрацией нитрат-аниона. Н ₂ O ₂ концентрация показана только для момента 0 ч, чтобы разнообразить вид рисунка 10. Это было сделано потому, что стабильность H ₂ O ₂ аналогична другим RONS. Величина каждого RONS увеличивалась линейно в зависимости от продолжительности обработки воды CAP. Концентрация RONS, включая перекись водорода, сохраняется на определенном уровне в течение нескольких дней (до месяца).

РИСУНОК 10 . Способ жидкого биопрепарата на основе импульсно-дискретного внутрипочвенного введения активированной КАП воды с последующим импульсным внутрипочвенным дискретным поливом активированной водой КАП.

Роботизированная система защиты растений на водной основе с плазменной активацией

Система была предложена для защиты растений с помощью биологических препаратов и синергии CAP PAW, вносимых в почву (2) [35]. Способ (рисунок 11) предусматривает импульсное внутрипочвенное дискретное введение жидкого биопрепарата на основе активированной воды КАП (1, 3). Импульсный внутрипочвенный дискретный полив водой, активированной САР (4), следует за инъекцией препарата. Роботизированная система содержит блок энергоснабжения (5), блок позиционирования и управления (6), источник жидкого биологического препарата (7) и источник ПАВ прямого пьезоэлектрического разряда, индуцированный САР (8).

Обсуждение

Полученные данные показали, что обработка воды КАП обеспечивает существенное изменение свойств жидких сред. Полезность PAW уже была выявлена ​​в ходе многолетних исследований в различных областях науки, включая наш вклад [25, 31–33].

Осциллограммы напряжения и тока КИП прямого пьезоразряда (рис. 4) были типичными для процесса.

Спектр излучения пьезоразряда на рис. 5 представляет собой систему различных полос N ₂ . Вращательная температура N ₂ была около Т _гниль = 1400 К.

При обработке ХАП в жидкости появились долгоживущие соединения РОНС. Это были NO ₂ ⁻ , NO ₃ ⁻ , O ₂ , H ₂ O ₂ и другие (1)–(5).

h3O+e−→OH•+H•,(1)

2OH•→h3O2,(2)

2HOO•→h3O2+O2(вод),(3)

2NO•+O2→2NO2• ,(4)

2NO2•+h3O→2NO2-+2NO3-+2H+,(5)

Нитрит-ион (NO ₂ ⁻ ) содержание в ПАВ увеличивалось в зависимости от времени воздействия пьезоразряда. На основании изменения поглощения (рис. 8) можно предположить, что нитрит-ион частично трансформируется с течением времени после обработки в нитрат-ион. Эти процессы можно описать химическими реакциями (6)–8) [34].

2H++2NO2-→NO•+2NO2•+h3O,(6)

2NO•+O2(водн.)→2NO2•,(7)

4NO2•+O2(водн.)+2h3O→4NO3-+ 4H+,(8)

Коэффициент экстинкции нитрат-ионов был выше, а его пик поглощения приходился на длину волны 200 нм. Учитывая небольшое изменение значения, была проведена количественная оценка изменения концентрации нитрит-ионов во времени после обработки. Оценка проводилась на основе поглощения при длине волны 230 нм. При этой длине волны поглощение нитрит-иона было больше, чем у нитрат-иона.

Данные по сохранению концентрации нитритов в ПАВ в зависимости от времени хранения хорошо документированы для стандартных источников КАП. Данные концентрации нитрита в зависимости от времени хранения после обработки жидким пьезоэлектрическим прямым разрядом (рис. 9) показали сохранение нитрит-иона (NO ₂ ⁻ ) в ПАВ.

Содержание нитрит-иона (NO ₂ ⁻ ) в PAW увеличивалось в зависимости от времени воздействия пьезоразряда. Через 8 сут после получения ПАВ нитрит-ион частично превращается в нитрат-ион [25].

Данные, полученные в данной работе с использованием пьезоэлектрического ИПП прямого разряда, имеют определенное соответствие с данными, полученными стандартными методами генерации ИПП. Этот факт косвенно свидетельствует о подходе данной бумаги к получению ЛАВ. Также можно оценить достоверность данных рисунков 4–9. Производство RONS — это генерация CAP и результат применения к жидким средам. Основной новизной исследования является определение концентрации РОНС в ПАВ после ее обработки пьезоэлектрическим ИПП прямого разряда. Полученные результаты перспективны для дальнейших исследований в различных областях.

Данные, представленные на рисунках 4–9, показали, что среднее содержание нитрит-иона (NO ₂ ⁻ ) и нитрат-иона (NO ₃ ⁻ ), электропроводность, окислительно-восстановительный потенциал, электропроводность и H ₂ O ₂ концентрация сильно изменялась под влиянием CAP. Эти параметры жизненно важны для органогенеза растений. В растительном организме и в ризосфере электропроводность, окислительно-восстановительный потенциал, рН и концентрация пероксида водорода постоянно изменяются с помощью различных биологических регуляторных механизмов. Если физические методы стимуляции органогенеза успешно попадают к биологическому материалу и сигнальным цепям, это поддерживает биологический процесс. С одной стороны, стимуляция повышает продуктивный результат агрофитоценоза. С другой стороны, стимуляция должна обеспечивать долговременную стабильность почвенной системы. Имеется успешный опыт биологического применения ЛАВ. Активированная жидкость используется в биомедицинских и биологических исследованиях и консервировании пищевых продуктов. Положительное влияние ПАВ, обогащенных РОНС (в основном Н ₂ O ₂ и NO ₂ ^– ) на рост растений хорошо документированы [25, 31–33].

Большой интерес представляют концентрация H ₂ O ₂ , электропроводность, окислительно-восстановительный потенциал и рН воды, обработанной пьезоэлектрическим КОП прямого разряда (рис. 10). PAW, полученный с помощью пьезоэлектрического прямого разряда CAP, является новой областью изучения растений. Этот вид ЛПВ является перспективной сферой сельскохозяйственного применения САР. В частности, есть возможность вносить в почву жидкость, обработанную пьезоэлектрическим ИПП прямого разряда.

К сожалению, сельское хозяйство как важнейшая сфера деятельности человека в биосфере находится в условиях засилья устаревших технических средств и технологий, противоречащих биологической природе почвы и растений. Это является основной причиной низкой результативности PAW и других современных агротехнических методов в стимуляции растений и почвы. Существующая агротехнологическая техника не способна обеспечить эффективность ЛАВ, так как нет возможности производить и сразу же вносить ЛАВ как скоропортящееся кратковременное вещество в растения и/или почву. Это частичная проблема. Но основной причиной переоценки современных технологий земледелия в целом является их неблагоприятный и опасный для биосферы результат.

Сейчас почва деградирует. Проблема нехватки воды обостряется. Проблема утилизации отходов неразрешима в современных природоохранных технологиях [35]. Перечисленные технологические нарушения приводят к снижению фитопатологической устойчивости растений, ухудшению качества сельскохозяйственной продукции, ухудшению здоровья растений и почвы [36, 37]. Задача – сохранить и расширить биологический процесс на Земле. Активированная вода САР способна внести существенный вклад в решение проблем современного природопользования. Но эти возможности сейчас бы «растворились» в недостатках устаревших технологий.

Необходим принципиально новый подход к стратегическому управлению биосферой для успешного использования биологических возможностей активированной воды САР.

Нами предложена методика трансцендентной биогеосистемной техники (БГТ*) для долгосрочного улучшения агрегатной системы почв и водного режима, обеспечивающая экологически безопасную переработку органических и минеральных отходов и стимуляцию почвенно-микробиологического сообщества [35]. Данная методика является попыткой преодолеть недостатки стандартных технологий землепользования и повысить непрерывность почвенной системы и ее биологическую функцию, а также получить лучшие условия для функционирования ПОВ и ГВ, а также лучшую пространственную организацию почвенных структурированных полимикробных биопленок. Компоненты БГТ*: геофизическое кондиционирование почвы путем внутрипочвенного фрезерования слоя почвы 20–45 см; импульсный внутрипочвенный непрерывно дискретный полив для улучшения водного режима растений; внесение внутрипочвенных веществ при внутрипочвенном фрезеровании. Методика БГТ* обеспечивает формирование и устойчивость многоуровневой системы почвенных агрегатов, оптимизацию водного режима почвы и преодоление водного дефицита. Это полезно для контроля биодеградации, биогеохимического цикла обогащения питательных веществ, более высокого содержания углерода в почве, высокой продуктивности почвы, устойчивости растений к стимуляции фитопатогенов и здоровья почвы [36–40]. Новые условия почвенной среды являются приоритетными для HS [41, 42] и успешного применения активированной воды CAP [31-33]. Стимуляция растений тесно связана с защитой растений от патогенов. Мы предложили новую трансцендентную систему защиты растений с помощью синергии биологического препарата и активированной воды CAP, применяемой к почве (рис. 11) [35]. Способ предусматривает подачу жидкого биопрепарата на основе импульсного внутрипочвенного дискретного закачивания воды активированной КАП (1, 3) и последующего импульсного внутрипочвенного дискретного полива (4) из источника воды активированной КАП (5).

Подача жидкого биопрепарата и последующий полив (рис. 11) осуществляется путем погружения элемента шприца (1) в почву (2). Биологический препарат обеспечивает подавление возбудителя. Полив (4) проводят примерно через 3–5 дней после применения биопрепарата. Полив (4) при необходимости повторяют последовательно, примерно 3–4 раза с периодом примерно 3–7 дней. Способ обеспечивает улучшенные условия для стимулированного развития применяемых биообъектов ЛАВ внутри почвы. Кроме того, обеспечиваются улучшенные предпосылки для биологических объектов на не менее важном этапе послеприкладного развития за счет регулярной инжекции стимулированной воды ЛАВ в почву под зоной развития биологических объектов. Это обеспечивает надежную профилактику патогенов, здоровье почвы и высокое качество биологической продукции. Шприцевой элемент (1), блок энергоснабжения (5), блок позиционирования и управления (6), источник генерации ЛАВ, индуцированный КАП (7) на транспортном блоке (на рис. 11 не показан), составляют минимальный компонент новой робототехнической системы. для биологической защиты растений.

В этой конфигурации проблема стабильности PAW с течением времени смещается в другую сторону. Комбинированная система производства и подачи активированной воды единым устройством кардинально решает проблему ухудшения параметров активированной воды со временем хранения, так как ПАВ подается в почву сразу после обработки воды КАП. В то же время актуальным является изучение стабильности ПАУ после внесения в почвенную среду. Важны также мощность и стойкость стимулирующего действия ЛАВ в почве, включая непрямой и отсроченный стимулирующий эффект.

Заключение

Лаборатория опытных образцов пьезоэлектрических установок прямого разряда Института общей физики им. Осциллограмма, спектрометрия и УФ-исследование показали, что при обработке дистиллированной воды прямым пьезоразрядом в течение 30 с и в течение 3 мин в основном образуется нитрит-ион, сохраняющийся в течение 8 сут. Электропроводность, окислительно-восстановительный потенциал и концентрация H ₂ O ₂ в средах, активированных САР, увеличивались с увеличением продолжительности обработки. Величина рН, наоборот, снижалась в зависимости от продолжительности обработки, что связано с накоплением нитрат- и нитрит-анионов в среде, активированной КАП. Энергоэффективная активированная вода CAP может применяться в рамках агротехнологии для улучшения функционирования ПОВ и ГС, профилактики патогенов, получения высококачественной биологической продукции и оздоровления почвы на основе методологии БГТ.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без неоправданных оговорок.

Вклад авторов

EK, KA и LK проводили эксперименты. В обработке результатов и их обсуждении участвовали А.Г., Д.Б. и В.К. В.К. участвовал в написании текста рукописи.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации на крупные научные проекты по приоритетным направлениям научно-технического развития (грант № 075-15-2020-774).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Центру коллективного пользования ИОФ РАН за предоставленное оборудование.

Список литературы

1. Байерли Д., де Жанври А., Садуле Э. Сельское хозяйство для развития: к новой парадигме. Ежегодный обзор экономики ресурсов (2009) 1(15). doi:10.1146/annurev.resource.050708.144239

CrossRef Full Text | Google Scholar

2. Добровольский Г.В., Докучаев В.В. Педосфера — оболочка высокой концентрации и разнообразия жизни на Земле. В: VI Конгресс Общества почвоведов; 2012 г. 13–18 августа; Петрозавод, Россия (2012).

Google Scholar

3. Keesstra SD, Bouma J, Wallinga J, Tittonell P, Smith P, Cerdà A, et al. Значение почв и почвоведения для реализации Целей ООН в области устойчивого развития. Почва (2016) 2:111. doi:10.5194/soil-2-111-2016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

4. Reid WV, Mooney HA, Cropper A, Capistrano D, Carpenter SR, Chopra K, et al. Оценка экосистем тысячелетия (экосистемы и благополучие человека — синтез (2005) 155 стр.

Google Scholar

5. Мартусевич А.К., Краснова С.Ю., Костров А.В. Холодная плазма как биорегулятор: биофизические и физиологические аспекты. Биорадик Антиокси (2018) 5(3):4.

Google Scholar

6. Brun P, Pathak S, Castagliuolo I, Palù G, Zuin M, Cavazzana R, et al. Продукция человеческого кателицидина шейкой матки. PloS One (2014) 9(8). doi:10.1371/journal.pone.0103434

CrossRef Full Text | Google Scholar

7. Jawaid P, Rehman MU, Zhao QL, Takeda K, Ishikawa K, Hori M, et al. Путь апоптоза, опосредованный активными формами кислорода, на основе гелия, индуцированный холодной атмосферной плазмой, ослабляется наночастицами платины. J Cell Мол Med (2016) 20(9):1737. doi:10.1111/jcmm.12880

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

8. Семенов А.П., Балданов Б.Б., ЦВ Р, ЧН Н, Намсараев Б.Б., Дамбаев В.Б. Инактивация микроорганизмов в холодной аргоновой плазме при атмосферном давлении. Adv Appl Phys (2014) 2(3):229.

Google Scholar

9. Kong MG, Kroesen G, Morfill G, Nosenko T, Shimizu T, van Dijk J, et al. Плазменная медицина: вводный обзор. Новый J Phys (2009) 11:115012 doi:10.1088/1367-2630/11/11/115012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

10. Фридман А., Чироков А., Гуцол А. Нетепловые разряды атмосферного давления. J Phys D Appl Phys (2005) 38:R1.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

11. Фридман Г., Фридман Г., Гуцол А., Шехтер А.Б., Василец В.Н., Фридман А. Источники плазмы атмосферного давления: перспективные средства плазменной медицины. Плазменный процесс Polym (2008) 5:503. дои: 10.1351/PAC-CON-09-10-35

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

12. Вагнер Х.Е., Бранденбург Р., Козлов К.В., Зонненфельд А., Мишель П., Бенке Дж.Ф. Барьерный разряд: основные свойства и применение для обработки поверхностей. Вакуум (2003) 71:417–36. doi:10.1016/S0042-207X(02)00765-0

Полный текст CrossRef | Google Scholar

13. Дивья Дипак Г., Джоши Н.К., Пракаш Р. Модельный анализ и электрические характеристики струи холодной плазмы атмосферного давления в конфигурации штыревого электрода. AIP Adv (2018) 8:055321. doi:10.1063/1.5023072

CrossRef Полный текст | Google Scholar

14. Шмидт-Блекер А., Винтер Дж., Бозель А., Рейтер С., Вельтманн К.-Д. О плазмохимии струи холодной атмосферной аргоновой плазмы с устройством защитного газа. Источники плазмы Sci Technol (2016) 25:015005. doi:10.1088/0963-0252

Полный текст CrossRef | Google Scholar

15. Чжан Дж., Сунь Дж., Ван Д., Ван X-G. Новая струя холодной плазмы, генерируемая атмосферным капиллярным разрядом с диэлектрическим барьером. Тонкие твердые пленки (2006) 506:404. doi:10.1016/j.tsf.2005.08.088.507

CrossRef Полный текст | Google Scholar

16. Буреев О., Сурков Ю.С., Спирина А.В. Характеристики источника холодной атмосферной плазмы на основе слаботочного импульсного разряда с коаксиальными электродами. J Phys Conf (2017) 830:012051. doi:10.1088/1742-6596/830/1/012051

CrossRef Full Text | Google Scholar

17. Park GY, Park SJ, Choi MY, Koo IG, Byun JH, Hong JW и др. Источники плазмы атмосферного давления для биомедицинских применений. Источники плазмы Sci Technol (2012) 21:043001. doi:10.1088/0963-0252/21/4/043001

CrossRef Full Text | Google Scholar

18. фон Ведтке Т., Рейтер С., Мазур К., Вельтманн К.Д. Плазма для медицины. Phys Rep (2013) 530:291. doi:10.1016/j.physrep.2013.05.005

Полный текст CrossRef | Google Scholar

19. Duan J, Lu X, He G. Избирательный эффект среды, активированной плазмой, в совместной культуре in vitro клеток рака печени и нормальных клеток. J Appl Phys (2017) 121:013302. doi:10.1063/1.4973484

CrossRef Полный текст | Google Scholar

20. Танака Х., Исикава К., Мидзуно М., Тойокуни С., Кадзияма Х., Киккава Ф. и другие. Современные медицинские приложения с использованием нетепловой плазмы атмосферного давления. Rev Modern Plasma Phys (2017) 1:89. doi:10.1007/s41614-017-0004-3

CrossRef Full Text | Google Scholar

21. Reuter S, von Woedtke T, Weltmann K. KINPen — обзор физики и химии струи плазмы атмосферного давления и ее приложений. J Phys D Appl Phys (2018) 51:233001. doi:10.1088/1361-6463/aab3ad

CrossRef Full Text | Google Scholar

22. Kurake N, Tanaka H, ​​Ishikawa K, Takeda K, Hashizume H, Nakamura K, et al. Влияние радикалов •OH и •NO в водной фазе на H ₂ O ₂ и NO ₂ ⁻ , образующихся в плазмоактивированной среде. J Phys D Appl Phys (2017) 50:155202. doi:10.1088/1361-6463/aa5f1d

CrossRef Full Text | Академия Google

23. Колик Л.В., Харчев Н.К., Борзосеков В.Д., Малахов Д.В., Кончеков Е.М., Степахин В.Д., и соавт. Генератор низкотемпературной плазмы. RU 181459 У1 (2018).

Google Scholar

24. Джонсон М.Дж., Борис Д.Р., Петрова Т.Б., Уолтон С.Г. Характеристика компактной недорогой плазменной струи атмосферного давления, управляемой пьезоэлектрическим преобразователем. IEEE Trans Plasma Sci (2018) 47:434. doi:10.1109/TPS.2018.2870345

CrossRef Full Text | Google Scholar

25. Артемьев К., Колик Л., Подковыров Л., Севостьянов С., Косолапов В., Мешалкин В. и др. Дюльдин М. Генерация плазменно-активированной воды с помощью прямого пьезоразряда: физико-химические аспекты. IOP Conf Ser Earth Environ Sci (2019) 390:012039. doi:10.1088/1755-1315/390/1/012039

CrossRef Full Text | Google Scholar

26. Калиниченко В.П., Глинушкин А.П., Соколов М.С., Зинченко В.Е., Минкина Т.М., Манджиева С.С. Влияние органического вещества почвы на равновесие карбоната кальция и формы Pb в водных вытяжках кастаноземного комплекса. J Почвенные отложения (2018) 19:2717–28. 10.1007/s11368-018-2123-z

CrossRef Полный текст | Академия Google

27. Ендовицкий А.П., Батукаев А.А., Минкина Т.М., Калиниченко В.П., Манджиева С.С., Сушкова С.Н., и соавт. Ассоциация ионов в почвенном растворе как причина подвижности и доступности свинца после внесения фосфогипса в чернозем. J Geochem Explor (2017) 182B:185.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

28. Калиниченко В.П. Возобновление энергии и жизни в биосфере. Евро Дж Ренью Энерг (2017) 2:3.

Академия Google

29. Емельянов ОА, Петрова Н.О., Смирнова Н.В., Шемет М.В. Разработка и применение генератора холодной атмосферной плазмы для лечения повреждений кожи и мягких тканей у животных. Lett J Tech Phys (2017) 43:30.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

30. Oh J, Szili EJ, Gaur N, Hong S, Furuta H, Kurita H, et al. Как индуцированное плазмой окисление, оксигенация и дезоксигенация влияют на жизнеспособность клеток кожи. J Phys D Appl Phys (2016) 49:304005. дои: 10.1063/1.4967880

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

31. Бармина Е.В., Гудков С.В., Симакин А.В., Шафеев Г.А. Стабильные продукты лазерно-индуцированного распада водных коллоидных растворов наночастиц. J Laser Micro/Nanoeng (2017) 12:254.

Google Scholar

32. Гудков С.В., Гармаш С.А., Штаркман И.Н., Черников А.В., Карп О.Е., Брусков В.И. Индуцированные рентгеновским облучением долгоживущие белковые радикалы являются источником активных форм кислорода в водной среде. Докл Биохим Биофиз (2010) 430:1.

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

33. Гудков С.В., Гурьев Е.Л., Гапеев А.Б., Шарапов М.Г., Бункин Н.Ф., Шкирин А.В. Немодифицированные молекулы гидратированного фуллерена С60 проявляют антиоксидантные свойства, предотвращают повреждение ДНК и белков, индуцированное активными формами кислорода, и защищают мышей от повреждений, вызванных радиационно-индуцированным окислительным стрессом. Наномед Нанотехнология Биол Мед (2019) 15:37. doi:10.1016/j.nano.2018.09.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

34. Симакин А.В., Асташев М.Е., Баймлер И.В., Уваров О.В., Воронов В.В., Ведунова М.В. Влияние концентрации наночастиц золота и плотности потока лазерного излучения на лазерно-индуцированное разложение воды. J Phys Chem B (2019) 123:1869. doi:10.1021/acs.jpcb.8b11087

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

35. Калиниченко В.П., Глинушкин А.П., Соколов М.С., Будынков Н.И., Зинченко В.Е., Черненко В.В. Специальные устройства для подачи жидкости непосредственно в почву. Патент RU 2720634 С1 (2020).

Google Scholar

36. Калиниченко В.П. Оптимизация потоков вещества в биосфере и климата Земли на стадии техногенеза методами биогеосистемной техники (проблемно-аналитический обзор). Int J Environ Probl (2016) 4:99.

Google Scholar

37. Глинушкин А. П., Кудеяров В.Н., Соколов М.С., Зинченко В.Е., Черненко В.В. Природоподобные технологии биогеосистемной техники в решении глобальной социальной и экологической проблемы. Biogeosystem Tech (2018) 5:159.

Google Scholar

38. Piccolo A, Spaccini R, Savy D, Drosos M, Cozzolino V. Устойчивая агрохимия: сборник технологий (2019) с. 183.

Google Scholar

39. Swidsinski A. Биореактор толстой кишки — модель предшественника биотехнологии будущего (функции, роль, продукты и управление). В кн.: Конференция: Пятая международная конференция ИГСС СНГ по гуминовым инновационным технологиям «Гумусовые вещества и живые системы»; 201919–23 октября; Москва, Россия.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

40. Калиниченко В.П., Глинушкин А.П., Соколов М.С., Шаршак В.К., Ладан Е.П., Минкина Т.М. Природные технологии биогеосистем Техника. Агрохимия (2020) 2:61–8.

Google Scholar

41. Воликов А.Б., Пономаренко С. А., Ласарева Е.В., Парфенова А.М., Перминова И.В., Холодов В.А. Силанизированные гуминовые вещества действуют как гидрофобные модификаторы почвенных сепараторов, вызывая образование в почвах водоустойчивых агрегатов. Катена (2016) 137:229.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

42. Пукальчик М.А., Панова М.И., Карпухин М.М., Якименко О.С., Кыдралиева К.А., Терехова В.А. Использование гуминовых продуктов в качестве поправок для восстановления почвы, загрязненной цинком и свинцом: тематическое исследование с использованием конечной точки быстрого скрининга фитотестов. J Почвенные отложения (2018) 18:750.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Активированная плазмой вода (PAW) как технология дезинфекции для инактивации бактерий с акцентом на фрукты и овощи

Обзор

. 2021 15 января; 10 (1): 166.

doi: 10. 3390/foods10010166.

Асвати Сони ¹ , Джонхён Чой ² , Гейл Брайтуэлл ^{1 3}

Принадлежности

• ¹ Food Assurance, AgResearch, Palmerston North 4442, Новая Зеландия.
• ² Новозеландский институт исследований растений и пищевых продуктов, Ltd., Private Bag 3230, Waikato Mail Centre, Hamilton 3240, Новая Зеландия.
• ³ Новозеландский научно-исследовательский центр безопасности пищевых продуктов, Палмерстон-Норт, 4474, Новая Зеландия.

• PMID: 33467523
• PMCID: PMC7830122
• DOI: 10. 3390/продукты10010166

Бесплатная статья ЧВК

Обзор

Асвати Сони и др. Еда. 2021 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2021 15 января; 10 (1): 166.

doi: 10.3390/foods10010166.

Авторы

Асвати Сони ¹ , Джонхён Чой ² , Гейл Брайтуэлл ^{1 3}

Принадлежности

• ¹ Food Assurance, AgResearch, Palmerston North 4442, Новая Зеландия.
• ² Новозеландский институт исследований растений и пищевых продуктов, Ltd., Private Bag 3230, Waikato Mail Centre, Hamilton 3240, Новая Зеландия.
• ³ Новозеландский научно-исследовательский центр безопасности пищевых продуктов, Палмерстон-Норт, 4474, Новая Зеландия.

• PMID: 33467523
• PMCID: PMC7830122
• DOI: 10.3390/продукты10010166

Абстрактный

Плазмоактивированная вода (PAW) производится путем обработки воды холодной атмосферной плазмой (CAP) с использованием контролируемых параметров, таких как плазмообразующее напряжение, газ-носитель, температура, импульсы или частота по мере необходимости. Сообщается, что PAW имеет более низкий pH, более высокую проводимость и более высокий потенциал восстановления кислорода по сравнению с необработанной водой из-за присутствия реактивных частиц. PAW привлек значительное внимание исследователей за последнее десятилетие из-за его нетермического и нетоксичного способа действия, особенно для инактивации бактерий. Целью настоящего обзора является составление сводки о влиянии PAW на бактериальные штаммы в пищевых продуктах, а также модельных систем, таких как буферы, с особым акцентом на фрукты и овощи. В обзоре подробно описаны свойства PAW, влияние различных параметров обработки на ее эффективность в инактивации бактерий, а также ее использование в качестве самостоятельной технологии, а также барьерный подход с мягкими термическими обработками. Также включен раздел, посвященный различным моделям, которые можно использовать для создания PAW, наряду с прямым сравнением характеристик PAW с потенциалом инактивации и существующими пробелами в исследованиях. Был оценен механизм действия PAW на бактериальные клетки и любые сообщения о влиянии на органолептические качества и срок годности пищевых продуктов. Основываясь на литературе, можно сделать вывод, что PAW обладает значительным потенциалом в качестве нехимического и нетермического вмешательства для инактивации бактерий, особенно в пищевых продуктах. Однако применимость и использование PAW зависят от влияния условий окружающей среды и бактериальных штаммов, а также экономической эффективности.

Ключевые слова: холодная атмосферная плазма; дезинфекция; возбудитель пищевого происхождения; инактивация; микробы; неопасный.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Похожие статьи

• Активированная плазмой вода для обеспечения безопасности и качества пищевых продуктов: обзор последних разработок.

  Рахман М., Хасан М.С., Ислам Р., Рана Р., Сайем А., Сад МАА, Матин А., Рапозо А., Зандонади Р.П., Хан Х., Ариса-Монтес А., Вега-Муньос А., Санни А.Р. Рахман М. и др. Общественное здравоохранение Int J Environ Res. 2022 29 мая; 19(11):6630. дои: 10.3390/ijerph29116630. Общественное здравоохранение Int J Environ Res. 2022. PMID: 35682216 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Нетермическая плазменно-активируемая водная инактивация пищевого патогена на свежих продуктах.

  Ма Р, Ван Г, Тянь И, Ван К, Чжан Дж, Фан Дж. Ма Р и др. Джей Хазард Матер. 2015 30 декабря; 300: 643-651. doi: 10.1016/j.jhazmat.2015.07.061. Epub 2015 29 июля. Джей Хазард Матер. 2015. PMID: 26282219

• Эффективность и механизмы инактивации плазменной активированной воды на бактерии в планктонном состоянии.

  Чжао Ю.М., Оджа С., Берджесс К.М., Сан Д.В., Тивари Б.К. Чжао Ю.М. и соавт. J Appl Microbiol. 2020 ноябрь;129(5): 1248-1260. дои: 10.1111/jam.14677. Epub 2020 9 июня. J Appl Microbiol. 2020. PMID: 32358824

• Характеристика микробной инактивации с использованием активированной плазмой воды и активированного плазмой подкисленного буфера.

  Джоши И., Салви Д., Шаффнер Д.В., Карве М.В. Джоши И. и др. J Пищевая защита. 2018 сен;81(9):1472-1480. doi: 10.4315/0362-028X.JFP-17-487. J Пищевая защита. 2018. PMID: 30088783

• Плазмоактивированная вода: физико-химические свойства, механизмы микробной инактивации, факторы, влияющие на антимикробную эффективность, и применение в пищевой промышленности.

  Чжао Ю. М., Патанж А, Сан Д.В., Тивари Б. Чжао Ю.М. и соавт. Compr Rev Food Sci Food Safe. 2020 ноябрь;19(6):3951-3979. дои: 10.1111/1541-4337.12644. Epub 2020 16 октября. Compr Rev Food Sci Food Safe. 2020. PMID: 33337045 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Сравнение влияния плазмоактивированной воды и искусственно приготовленной плазмоактивированной воды на свойства зерна пшеницы.

  Йирешова Ю., Шольц В., Юлак Ю., Шера Б. Йирешова Дж. и соавт. Растения (Базель). 2022 30 мая; 11 (11): 1471. doi: 10.3390/plants11111471. Растения (Базель). 2022. PMID: 35684244 Бесплатная статья ЧВК.

• Активированная плазмой вода для обеспечения безопасности и качества пищевых продуктов: обзор последних разработок.

  Рахман М., Хасан М.С., Ислам Р., Рана Р., Сайем А., Сад М.А.А., Матин А., Рапозо А., Зандонади Р.П., Хан Х., Ариса-Монтес А., Вега-Муньос А., Санни А.Р. Рахман М. и др. Общественное здравоохранение Int J Environ Res. 2022 29 мая; 19(11):6630. дои: 10.3390/ijerph29116630. Общественное здравоохранение Int J Environ Res. 2022. PMID: 35682216 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Влияние плазменно-активированной обработки воды на качество и срок хранения свежих листьев шпината, оцененное с помощью всестороннего метаболического анализа.

  Рангель-Уэрта О.Д., Иванова Л., Улиг С., Сивертсвик М., Соне И., Фернандес Э.Н., Фэсте К.К. Рангель-Уэрта О.Д. и соавт. Еда. 2021 9 декабря; 10 (12): 3067. doi: 10.3390/foods10123067. Еда. 2021. PMID: 34945618 Бесплатная статья ЧВК.

• Инновационная технология консервирования свежих фруктов и овощей.

  Пейс Б, Чефола М. Пейс Б и др. Еда. 2021 29 марта; 10 (4): 719. doi: 10.3390/foods10040719. Еда. 2021. PMID: 33805357 Бесплатная статья ЧВК.

использованная литература

1. 1. Грам Л., Равн Л., Раш М., Брюн Дж. Б., Кристенсен А. Б., Гивсков М. Порча пищевых продуктов — взаимодействие между бактериями, вызывающими порчу пищевых продуктов. Междунар. Дж. Пищевая микробиология. 2002;78:79–97. doi: 10.1016/S0168-1605(02)00233-7. — DOI — пабмед
2. 1. Хассенберг К. , Фролинг А., Гейер М., Шлютер О., Херппих В. Озонированная промывная вода для ингибирования Pectobacterium carotovorum на моркови и влияние на физиологическое поведение продукции. Евро. Дж. Хортик. науч. 2008;73:37.
3. 1. Пинто Л., Ясин Т., Капуто Л., Фуриани К., Карбони К., Баруцци Ф. Применение пассивного охлаждения и газообразного озона для снижения послеуборочных потерь красного цикория; Материалы VI Международной конференции Postharvest Unlimited 1256; Мадрид, Испания. 8 ноября 2019 г .; стр. 419–426.
4. 1. Грир Г.Г., Дилтс Б.Д. Контроль порчи свиной жировой ткани Brochothrix thermosphacta с помощью бактериофагов. Дж. Пищевая защита. 2002; 65: 861–863. doi: 10.4315/0362-028X-65.5.861. — DOI — пабмед
5. 1. Де Йонг Дж. Порча кислого пищевого продукта Clostridium perfringens, C. barati и C. butyricum. Междунар. Дж. Пищевая микробиология. 1989; 8: 121–132. doi: 10.1016/0168-1605(89)-4. — DOI — пабмед

Типы публикаций

Этот плазменный очиститель улучшает доступ к безопасной питьевой воде

22 марта 2021 г.

Airbus Foundation

Airbus Foundation объединяется для развертывания решения в Кении

Более двух миллиардов человек во всем мире по-прежнему не имеют доступа к безопасной питьевой воде. Сегодня инновационная система плазменной очистки воды, финансируемая Airbus Foundation для развертывания в школах Кении, улучшает гигиену, здоровье и доступ к образованию для уязвимых групп населения.

 

Для многих из нас доступ к безопасной и доступной питьевой воде дома является чем-то само собой разумеющимся. Однако, по оценкам, 2,1 миллиарда человек во всем мире — почти 30 % населения мира — по-прежнему не имеют такого доступа.

Безопасная вода, санитария и гигиена являются одними из самых основных требований для здоровья человека, как показала пандемия COVID-19. По этой причине Организация Объединенных Наций сделала доступ к чистой воде и санитарии одной из своих Целей устойчивого развития (ЦУР). На самом деле, ООН стремится к 2030 году добиться всеобщего доступа к безопасной воде во всем мире. Для достижения этой цели потребуется разработать множество решений, и ожидается, что технологии будут играть ключевую роль.

В этом отношении перспективна инновационная система плазменной очистки воды. Система, разработанная изобретателем Альфредо Золецци в Центре передовых инноваций, уже дала ощутимые результаты в Чили. Сегодня Фонд Airbus в партнерстве с Инновационным подразделением Кенийского Красного Креста, находящимся в ведении Международного центра по гуманитарным вопросам, поддерживает внедрение этой инновационной технологии, чтобы изменить жизнь уязвимых детей в Кении.

 

Дети прибывают в школу Мукуру в Мукуру, неформальном поселении в округе Найроби, Кения.

 

 

«Мы надеемся, что влияние пилотного проекта в Кении вдохновит другие корпорации последовать примеру Airbus, работая над глобальными изменениями».

•  Альфредо Золецци, изобретатель очистителя водной плазмы

 

Плазменный источник для питьевой воды

Чтобы вода была безопасной и пригодной для питья, в ней не должно быть вирусов и бактерий. Золецци использовал это как отправную точку для своего технического исследования. Но как устранить примеси в источнике?

Он нашел ответ в плазме.

Его система очистки начинается с преобразования непрерывного потока загрязненной воды в состояние плазмы. Плазму часто называют четвертым состоянием вещества, помимо твердых тел, жидкостей и газов. Он подобен газу, но атомарные частицы заряжены положительно, а не нейтральны. Как только вода достигает состояния плазмы — благодаря реакционной камере под давлением и электрическому току — окисление, ионизация и химически активные частицы устраняют микробиологическое содержание воды. Затем элементы воды рекомбинируются и конденсируются в питьевую воду.

«Согласно нашим тестам, плазменная процедура может уничтожить более 99,9999% бактерий, достигая беспрецедентной эффективности», — объясняет Золецци. «При этом система может предоставить доступ к безопасной питьевой воде тем, кто в ней нуждается, быстро и эффективно».

До сих пор эта система успешно использовалась в чилийских трущобах и сельских школах. Однако первая версия системы была дорогостоящей в производстве и сложной в транспортировке. Признавая потенциал плазменного очистителя воды, Airbus сотрудничал с командой Золецци через Инновационный центр Airbus China, чтобы адаптировать прототип, который не только стоит меньше, но и намного меньше, обеспечивая высокоэффективное распределенное решение в точке использования.

«Мы надеемся, что влияние пилотного проекта в Кении вдохновит другие корпорации последовать примеру Airbus и работать над глобальными изменениями», — говорит Золецци.

 

 

Установка плазменной очистки воды была установлена ​​на территории начальной школы Гатото в Мукуру, округ Найроби, Кения.

 

Инновационные решения для решения повседневных задач

Теперь, когда плазменный очиститель воды легко транспортировать, Фонд Airbus объединился с Инновационным отделом Кенийского Красного Креста и Департаментом водоснабжения, санитарии и гигиены (WASH) для развертывания этого решение, направленное на сокращение числа заболеваний, передающихся через воду, в Кении. В рамках партнерства Airbus Foundation финансирует установку семи водоочистителей.

В настоящее время в Мукуру, неформальном поселении в округе Найроби, развернуто три подразделения. Блоки размещены на территории школы, чтобы дать детям доступ к безопасной и чистой питьевой воде. Дети также могут приносить домой воду для использования во внеурочное время. Еще четыре устройства будут установлены в школах командой Plasma World, как только ситуация с COVID-19 улучшится, и они снова смогут поехать в Кению.

Программа внедрения включает в себя установку, обширную работу с населением и оценку воздействия. Хотя школы были закрыты в течение 2020 года из-за COVID-19, дети могут получить доступ к помещениям, чтобы набрать безопасную питьевую воду для своих семей. Начальная школа Гатото была одной из первых школ, получивших такие единицы. На сегодняшний день школа все еще работает, в ней обучается более 1000 учеников.

«Плазменные очистители воды оказали огромное влияние на здоровье, достоинство и качество жизни детей, живущих в нашем сообществе», — говорит школьный учитель начальной школы сообщества Гатото в Мукуру.