水离子积对pH值在线监测的影响

介质pH值是炼化生产的重要过程参数之一,普遍采用在线方式进行监测,并用实验室测量数据对在线测量设备进行标定,这种做法忽略了在线测量温度与实验室温度的差异以及测量时电极种类的差异,存在导致生产工艺控制偏差,进而造成生产浪费或产品品质问题的风险。针对此情况,进行了理论分析及理论分析结论的实验室和现场试验验证。结果表明,升温对pH值小于5水溶液的pH值影响非常小,升温对pH值大于9水溶液的pH值影响较大。饱和甘汞电极为参比的pH电极测量值与理论值基本一致,差分电极的测定数据与理论数据不一致。

纳米水离子杀灭病毒效果及作用机理探究

研究纳米水离子对不同病毒的杀灭效果及作用机理。选择包膜病毒(甲型流感病毒A/Hong Kong/1/1968 H_(3)N_(2)、人普通冠状病毒HCoV-229E)及非包膜病毒(鼻病毒HRV16和肠道病毒EV71)作为试验毒株,研究纳米水离子对空间中和物表上病毒的杀灭效果,同时结合倒置荧光显微镜和流式细胞仪等进一步分析纳米水离子杀灭病毒的作用机理。结果表明:纳米水离子在1m^(3)舱内作用2h,对H_(3)N_(2)、229E、HRV16和EV71的杀灭效果分别为99.41%、99.99%、99.21%、98.94%;对距离为10cm的玻片上病毒的灭活效果随时间延长而加强,作用4h时,对H3N2、229E、HRV16和EV71灭活对数值分别为3.84、2.25、4.17、4.67;从流式细胞仪的观察结果来看,试验组与对照组病毒在后续吸附细胞的过程中并未体现出明显的差异,蚀斑形成法则显示纳米水离子对H3N2形成的蚀斑大小有影响,对HRV16形成的蚀斑大小无影响。结论:可推断纳米水离子不阻断病毒粒子吸附到细胞受体上,其对病毒的杀灭效果更可能作用于病毒感染的后续事件中,如病毒与细胞膜的融合、脱壳及复制等的生命周期事件中,其杀灭效果是有多重原理共同作用的。

纳米水离子对霉菌的消毒效果及机理研究

研究纳米水离子对室内常见霉菌的消毒效果及作用机理。选择黑曲霉、草本枝孢霉、产黄青霉作为试验菌种,研究纳米水离子对空间和物表霉菌的消毒效果,并结合扫描电镜和高通量RNA测序技术(RNASeq),进一步探索纳米水离子对霉菌的消毒作用机理。结果表明,纳米水离子作用2h,对空气中黑曲霉、产黄青霉和草本枝孢霉的杀灭率分别为94.15%、94.14%和92.89%;作用24h后,对物体表面上的黑曲霉、产黄青霉和草本枝孢霉的杀灭率分别为99.10%、99.06%和99.12%。在扫描电镜下观察发现作用后的霉菌孢子萌发的菌丝产生了破损、畸形等损伤。对作用后的霉菌菌丝进行RNA-Seq后富集分析,发现纳米水离子主要从膜结构和代谢通路上对霉菌的活性产生影响。结论:纳米水离子可通过破坏霉菌孢子的膜结构和改变其代谢通路的方式,达到对霉菌的消毒效果。

一次平流辐射雾的边界层特征及雾水离子组分研究

为了研究北京城市浓雾生成机理以及雾水的污染情况,2006年12月11—12日,在北京南郊北京市观象台(39°56′N、116°17′E)对水平能见度在100m以内的浓雾进行了观测,并分析了这次浓雾形成的天气条件,对所采集的雾水进行了离子组分分析。结果显示:这是一次平流辐射雾,雾层厚约150m,能见度小于100m;在高空槽前、稳定边界层中,近地面正相对涡度区内有气流辐合和暖湿平流,日落之后地面降温迅速,有利于雾的生成;地面偏南风配合近地层暖平流,有利于增加雾的浓度;浓雾的形成发展时段内伴随着大气五级重污染事件。与1999年北京的雾水采样比较:pH值上升,电导率下降,阴离子浓度普遍下降,阳离子浓度有所上升。研究表明,近年来北京城市所采取的治理措施,减轻了浓雾及其雾水中的污染。

纳米水离子发生装置参数优化实验研究

纳米水离子是羟基被水分子包裹的纳米级水离子,具有杀菌、消臭、除尘等作用。本文对原有装置进行了改进并小型化,实验研究了电压、两极间距对细颗粒物净化效果的影响,并与传统负离子的细颗粒物净化能力进行对比分析。结论表明改进后的小型化装置升高电压,减少两极间距均能提高颗粒物净化效果;水离子的净化效果亦优于普通空气负离子。

巴丹吉林沙漠湖泊水离子空间复杂性分析

为探讨巴丹吉林沙漠湖泊水离子的空间复杂性,本文采用滑动样本熵方法,将沙漠东南部115个湖泊的313组采样点分为两组(2009年9月和2010年9月为一组,2011年4月、2012年4月、2013年4月和2016年4月为一组),并计算采样点水化学离子的样本熵,分析其空间变化规律.结果表明,4月各个离子和TDS的空间复杂度大于9月;4月和9月TDS熵值和Na^+、Cl^-、K^+熵值相关系数较高,TDS和Na^+、Cl^-、K^+在空间上的复杂度变化趋势较为一致,且Na^+、Cl^-、K^+、CO_3^(2-)、HCO_3^-都是在西北部和东南角空间复杂度高,其他区域复杂度相对较低;Mg^(2+)比同期其他离子空间复杂度低,其在采样Ⅰ区中间部分的复杂度较高;Mg^(2+)和Ca^(2+)在9月和4月空间复杂度相差较大,9月Ca^(2+)在采样Ⅰ区西北部有一个复杂度较高的突变区域;除9月东南角出现较高熵值之外,SO_4^(2-)空间复杂度分布趋势在4月和9月基本相同;对于离子熵值的季节性变化,气候条件是主导因素;在同月气候条件相似的情况下,影响可溶性离子熵值空间变化的主要因素是水源补给;4月和9月的可溶性离子熵值在研究区中间部分较低,说明该区水源补给量较大.

纳米水离子对异味去除效果的实验研究

本实验分别选用单一化合物异戊酸和混合物烟臭作为异味源,以官能法作为烟臭净化实验的测定及评价方法,以三点比较式臭袋法作为异戊酸净化实验的测定及评价方法,进行了自主研制的水离子发生装置的异味净化效果实验研究。实验结果表明:纳米水离子对烟臭和异戊酸均具有明显的净化效果,为水离子新型异味净化装置的研发提供依据。

纳米水离子对细颗粒物的净化效果实验研究

纳米水离子是通过对凝水放电尖端施加高压电释放的复合离子粒子集团,理论上粒径范围几至几十nm。本实验以香烟产生的颗粒物为实验净化对象,进行了自主研制水离子发生装置的颗粒物净化效果实验研究,并与相关技术的离子发生装置进行对比实验,实验讨论了电压对水离子净化效果的影响,为此类净化装置的设计提供了依据。

多针-板直流放电纳米水离子发生器电极结构研究

等离子体是由电子,离子,自由基和中性粒子组成的准电中性流体,因其处于某种特殊的活化状态因而具有一定的净化效果。作为等离子体净化的分支,纳米水离子净化过程中形成的微小液滴包裹着水离子并延长了其存活时间,使得空间内存在更多的活性物质OH*自由基,加速了物质的降解过程。本文选取NH3作为被净化物质,利用异味净化实验台测试多组不同多针-板放电结构下纳米水离子发生器的净化效果,从而探究针板间距,针尖数量及排列方式参数对净化效果产生的影响。实验前利用Comsol软件对空间静电场进行模拟,根据模拟结果进行实验设计,同时将实验结果与模拟结果进行对比,得出结构参数对电场强度与对净化效果影响的相似与不同之处。

一种新的水离子积常数的测定方法

本文提出一种新的用电化学的方法测定水的离子积常数实验方案,实验表明,用该方法比较简便、其结果与其它测定方法所得的结果吻合,因此,该实验方法是测定水的离子积常数的一种新方法。

DBD等离子体与活化水对马铃薯生长特性及产量的影响

等离子体技术在农业生产、生物医学、环境保护等领域有着广泛的应用前景。论文采用多针-板电极制备等离子体活化水装置、板-板电极等离子体直接处理马铃薯装置,对比研究了不同放电功率下等离子体活化水、直接等离子体处理对马铃薯生长特性及产量的影响。2种装置均呈丝状放电,且放电功率与外施电压正相关;当最佳放电功率匹配时,等离子体活化水、直接等离子体处理均能显著改善马铃薯生长特性及产量。等离子体活化水的放电功率为53 W时,马铃薯植株高度、茎粗、鲜重、叶绿素质量分数及产量分别提升了6.4%、18.9%、25.9%、31.7%及17.5%;直接等离子体处理马铃薯的放电功率为8 W时,植株的各参数值增幅均在10%以上。研究结果表明:放电功率变化时,等离子体活化水的理化参数(pH值、氧化还原电位、电导率、过氧化氢、硝酸根离子、亚硝酸根离子)变化显著;随着放电功率的提升,直接等离子体处理的马铃薯吸水率先增长后下降,种皮刻蚀逐渐明显。论文的研究可为DBD等离子体与活化水在农业生产领域应用提供参考。

基于水自由基阳离子快速检测甲醇和乙醇

本文采用常压电晕放电电离质谱技术,开发了一种快速检测甲醇和乙醇含量的方法。基于水自由基阳离子分别与甲醇和乙醇相互作用形成相应的水自由基阳离子复合物[CH_(3)OH+H_(2)O]^(+·)(m/z 50)和[CH_(3)CH_(2)OH+H_(2)O]^(+·)(m/z 64),实现了不同种类酒精饮料中甲醇和乙醇的直接快速定性与定量分析。结果表明,甲醇和乙醇的检出限分别为0.011、0.004 mg/L,定量限分别为0.038、0.014 mg/L。该方法无需样品前处理、操作简单、分析速度快,适合含水体系的检测,对复杂体系中甲醇和乙醇的定量分析具有指导意义。

等离子体活化水喷淋及浸泡处理的生菜采后品质变化分析

目前基于PAW的果蔬采后品质研究主要采用浸泡处理,较少涉及喷淋处理。该文分别采用PAW喷淋和浸泡对生菜进行处理,并研究了处理后生菜表面菌落总数、失重率、颜色、叶绿素及代谢物的变化。结果显示,PAW喷淋和浸泡处理后生菜表面的菌落总数分别下降1.54和2.82 lg CFU/g(P<0.05),并且PAW喷淋较浸泡处理对生菜失重率和叶绿素的影响较小。代谢组分析表明,PAW喷淋处理组的生菜与对照组相比能维持含量更多的黄酮类物质,而PAW浸泡处理组的生菜与对照组相比膜脂代谢活跃。综上,PAW喷淋处理后在贮藏前期可以有效降低生菜表面菌落总数,并且能够在贮藏期间较好地维持生菜品质。

水自由基阳离子与苯及其衍生物反应的质谱研究

研究水自由基阳离子的化学性质对阐释水相化学反应机理有着重要意义。本文研究了在线制备的(H_(2)O)_(2)^(+·)(m/z 36)与苯及其衍生物反应的特点。结果表明,当(H_(2)O)_(2)^(+·)与苯(C_(6)H_(6))、苯甲醚(C_(7)H_(8)O)、2,4-二甲基苯胺(C_(8)H_(11)N)等没有吸电子基团的化合物反应时,除产生对应的电子转移反应产物(C_(6)H_(6))^(+·)(m/z 78)、(C_(7)H_(8)O)^(+·)(m/z108)或质子转移反应产物(C_(8)H_(11)N+H)+(m/z 122)外,还发现苯酚相关产物(C_(6)H_(5)OH)^(+·)(m/z 94)、(C_(7)H_(7)O-OH)^(+·)(m/z 124)以及(C_(8)H_(10)NOH+H)+(m/z 138)。同位素标记实验表明,苯酚相关产物中的OH来源于水自由基阳离子。然而,当(H_(2)O)_(2)^(+·)与苯甲腈(C_(6)H_(5)CN)或硝基苯(C_(6)H_(5)NO_(2))等有强吸电子基团的取代苯反应时,主要通过取代反应产生(C_(6)H_(5)CN+H_(2)O)^(+·)(m/z 121)和(C_(6)H_(5)NO_(2)+H_(2)O)^(+·)(m/z 141),并未发现羟基化产物。由以上结果可知,(H_(2)O)_(2)^(+·)与底物分子的反应可通过电子转移(底物自由基阳离子)、质子转移(质子化产物)、解离电子转移(羟基化产物)和取代等4个过程发生,这可能与(H_(2)O)_(2)^(+·)存在(H_(2)O)H^(+)-^(·)OH和[H_(2)O∴OH_(2)]^(+·)_(2)种互变结构有关。本研究推测,苯环上的吸电子基团有利于[H_(2)O∴OH_(2)]^(+·)结构的存在,从而发生取代反应,当苯环上没有吸电子基团时,苯环上的富电子体系有利于(H_(2)O)H^(+)-^(·)OH结构的存在,而质子转移结构中的羟基自由基可以将苯氧化成苯酚,该结果有助于阐明苯及其衍生物与(H_(2)O)_(2)^(+·)相关的化学反应过程。

给水式气水混合离子发生装置对颗粒物净化的参数优化研究

铁路隧道内清筛作业中柴油机车排放尾气中含有大量的颗粒物,由于隧道内通风差,颗粒物无法及时有效地排出隧道,严重危害现场作业人员的身体健康。为此,基于气水混合离子技术,利用凝并作用去除颗粒物,设计了一种应用于柴油机车尾气的净化装置,探讨不同给水流量、不同放电电压、不同极板间距、不同放置方式和不同针尖个数对装置净化效果的影响。使用气溶胶发生器产生固态颗粒气溶胶作为污染源,在100 L实验舱中对不同影响因素进行了实验研究,结果表明:注射泵水流量为50μL/min、电压为9 200 V、极板间距为55 mm、针头个数为15个是净化装置的最优设计参数,不同放置方式无明显差别。该气水混合离子发生装置可以为净化柴油机尾气颗粒物提供新的方式。

低温等离子体活化水对采后蓝莓杀菌效果及贮藏品质的影响

为探究低温等离子体活化水(PAW)处理对采后蓝莓杀菌效果及贮藏品质的影响,以‘优瑞卡’蓝莓为试材,采用大气低温等离子体激活去离子水得到不同处理时间(0、20、40、60 min)的PAW,并于25℃下通过喷洒和浸泡两种方式处理蓝莓果实。结果表明:与PAW浸泡组相比,PAW喷洒处理能增加蓝莓果实的亮度,PAW40喷洒处理在10 d贮藏期内产生的色差最小;与其他PAW处理组相比,PAW20浸泡和喷洒处理可以更好地维持蓝莓果实的硬度;PAW20喷洒组和PAW60喷洒组的抑菌效果较好,能够有效地抑制蓝莓果实表面霉菌和酵母菌的生长;PAW60组的腐烂率最低,并且PAW喷洒处理降低蓝莓腐烂的效果优于浸泡处理;喷洒相比浸泡处理可以更好地维持蓝莓果实的花青素含量。综上,PAW喷洒处理是一种可行的蓝莓果实采后贮藏方法。

低温等离子活化水对猕猴桃溃疡病菌抗菌活性及机制

为了探究低温等离子体活化水(cold plasma activated water,PAW)对丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种(Pseudomonas syringae pv.actinidiae,PSA)的抗菌活性和潜在机制。该研究通过介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)低温等离子体发生装置制备不同激活时间的PAW,考察放电时间与杀菌效果之间的关系。此外,通过评估PSA形态特征,细胞粒径、DNA、细胞膜损伤情况和胞内活性氧积累(reactive oxygen species,ROS)情况探究PAW对PSA的杀菌机制。结果表明:PAW对PSA的杀灭效果与PAW激活时间呈依赖性,与对照相比PAW处理120 s后,PSA显著(P<0.05)减少了4.38 lg CFU/mL。扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope,FESEM)结果清楚地表明,由于PAW处理,PSA细胞发生了明显的质壁分离。荧光染色结果显示,PSA细胞DNA、膜渗透屏障被破坏程度、内容物泄漏量和ROS积累量与PAW激活时间表现为正相关关系。因此,推测PAW由于自身酸性、较高的氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP),以及水性活性物质导致细胞的氧化损伤,而且这可能是杀灭PSA的主要原因。研究结果可为PAW控制猕猴桃细菌性溃疡病提供参考。

低温等离子体活化水对菠菜种子萌发及幼苗生长的影响

作者以崇明小菠菜种子为材料,以空气为放电气体、饮用水为等离子体作用水,设计并产生不同放电电压(25kV、30kV、35kV)条件下的等离子体,分别得到3种低温等离子体活化水(PAW),研究其对菠菜种子萌发和幼苗生长的影响。试验结果表明,菠菜种子经PAW处理后,其发芽率和发芽指数得到显著提高,PAW处理能促进菠菜幼苗生长,明显提高幼苗的株高、茎粗、根长、叶鲜质量和根鲜质量,且随着放电电压的提高,促进效果明显增强,同时PAW处理可提高菠菜幼苗叶绿素和类胡萝卜素等植物色素的含量。可见,在本试验条件下,PAW处理有利于促进菠菜种子萌发和幼苗生长,最优处理为T3(35kV)。

低温等离子体活化水对蓝莓表面微生物抑制作用及其贮藏品质的影响

为探究低温等离子体活化水(plasma-activated water,PAW)对蓝莓表面微生物的抑制作用和蓝莓品质的影响。该研究采用不同反应时间生成的PAW(等离子体与去离子水反应20、40、60 min生成的PAW分别记作PAW20、PAW40、PAW60)浸泡蓝莓果实,并研究PAW处理前后的蓝莓果实中细菌、常见的真菌数量、果皮的色泽、花青素含量、抗坏血酸含量、β-胡萝卜素含量和自由基清除能力以及蓝莓在4、25°C条件下,贮藏期间的腐烂率和硬度的变化情况。结果表明,蓝莓经PAW60处理后,与对照组(蓝莓用去离子水处理)相比,细菌菌落总数下降1.09 lg(CFU/g),蓝莓果实表面的酵母、链格孢菌与灰霉菌数量分别下降1.47、1.43与2.02 lg(CFU/g),PAW处理显著降低了蓝莓的腐烂率(P<0.05)并且能够减缓蓝莓果实的软化;色差值ΔE在PAW20和PAW40组均小于1.5,而PAW60组为1.7左右;蓝莓的β-胡萝卜素含量显著下降(P<0.05);抗坏血酸含量在PAW20和PAW40组中增加(P<0.05),在PAW60组降低(P<0.05);PAW40和PAW60组蓝莓花青素含量和抗氧化能力均显著提高(P<0.05)。总之,PAW处理可以有效抑制蓝莓表面微生物的生长,降低蓝莓贮藏期间腐烂率,延长了蓝莓的储藏时间,提高蓝莓贮藏期间的品质。该研究为PAW技术在蓝莓保鲜与加工领域的应用提供了参考。