大气压下等离子体技术在环保处理方面的应用及检测

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大气压下等离子体无需昂贵的真空系统,操作方便,作为一种富含高能活性粒子的物质,它的效率较高且无二次污染,是一种绿色环保处理技术,另外,相较于其他的放电形势,它还具有很多优点,例如:其放电结构的多样化,工作的气压选择范围大,而且这种形式所产生的等离子体温度低接近于室温,所以一般情况下,对所处理材料没有损害,还可以根据实际的实验及生产需要改变装置的尺寸,因此具有广泛的工业应用前景。  在本论文中,我们利用大气压下产生的等离子体对垃圾渗沥液、大肠杆菌以及青霉菌株分别进行处理,并且利用示波器以及光谱仪对等离子体放电过程中的电压、电流波形,以及等离子体中的原子发射光谱进行检测,本论文主要取得的成果及创新如下:  对O2气、N2气、He气和Ar气作为工作气体产生的等离子体进行了电流电压波形的检测发现,随着电压的增大,放电间隙内的微放电电流细丝也随之增加,同时测量了各个等离子体中的原子发射光谱,以便对下一步实验中进行处理效果进行更有效的分析。  利用DBD等离子体对垃圾渗沥液原液进行处理发现,只要外加电压达到一定值,脱色效果都很好;渗沥液中氨氮的去除率随着外加电压以及工作气体流量的增加而增加,处理时间为6个小时后,氨氮去除率达到了83%,而液体电极的电导率对氨氮去除率没有太大影响。  利用DBD等离子体对青霉菌株进行处理发现,经过空气气氛处理后的青霉菌株,BFA产率增加了将近3倍,而氮气气氛处理后的青霉菌株,BFA产率增加了将近5倍,处理时间增加,产率没有继续增加,反倒有所降低,通过对等离子体光谱的检测发现,对BFA产率增加起重要作用的粒子为氮气的激发态。  另外,我们还研制出了一种能在大气压下产生面等离子体的新型实验装置。该装置也是采用石英玻璃作为等离子体发生装置的阻挡介质,这种装置也可以有效的避免弧放电的生成,并且,在实验过程中,可以根据实验需求扩大或缩小实验装置的尺寸,即产生不同表面积的等离子体区域。实验是在大气压开放条件下进行,直接将空气作为工作气体,即常温常压下,在实验装置的表面可以产生的厚度为2mm的面等离子体,该等离子体的温度约为28℃左右,人的手指直接触碰等离子体没有任何刺痛感和灼热感。  利用该装置产生的DBD等离子体对大肠杆菌进行处理我们发现,经过氧气等离子体处理过的大肠杆菌,存活率为1%,而经过氮气等离子体处理过的存活率为83%,经过空气等离子体处理过的大肠杆菌存活率为3%。通过对等离子体光谱的检测我们发现,空气等离子体中含有大量活性含氧粒子如:O,OH和O3等。通过分析处理后的细菌电泳图,进一步的验证了激发态的氧和羟基是主要的作用粒子。并且得出细菌杀灭的机理。
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