阳极接触辉光放电等离子体降解水中溴乙酸研究

溴乙酸(BAs)是一类有毒、难降解有机污染物。阳极接触辉光放电法(ACGDE)是一种新型水处理技术,可以在溶液中生成氧化剂羟基自由基(·OH)和还原剂活性氢(·H)/水合电子(e_(aq)^(-))。实验结果表明,ACGDE可将三溴乙酸(TBA)等BAs高效去除,反应240 min后,TBA的去除率达96.67%,总脱溴率达92.21%。Fe^(2+)和有机物异丙醇的存在均有利于TBA的降解。溶液pH在3~13范围内对TBA的降解影响明显,pH=9时TBA降解最慢。BAs的降解过程符合一级反应动力学。BAs降解速率随着BAs溴原子数的增加而加快。引发BAs降解的主要活性物质是羟基自由基(·OH)、活性氢(·H)/水合电子(e_(aq)^(-))。

接触辉光放电等离子体对互隔交链孢的灭活机理及其动力学

互隔交链孢(Alternaria alternata)是一种引起梨、枸杞等黑霉病最主要的病原菌。本文研究了接触辉光放电等离子体(CGDP)对互隔交链孢的杀菌作用与机理。首先通过考察不同时间、电解质和电压条件对杀菌效率的影响,确定了最佳的杀菌工艺与条件。其次通过评估CGDP对互隔交链孢细胞膜完整性和孢子内核酸和蛋白质的渗漏量等的影响,研究了CGDP对互隔交链孢的杀菌机理,并构建了灭活动力学模型。结果表明,CGDP对互隔交链孢的杀菌效果显著。杀菌率随着电压的升高和处理时间的延长而增大;孢子内核酸和蛋白质的渗漏量随着处理时间的延长逐渐升高。碘化丙啶、二乙酸荧光素染色和扫描电镜结果表明,CGDP对互隔交链孢的杀菌作用是通过CGDP破坏其形状和细胞膜完整性实现的。孢子失活动力学符合Dose-response模型。研究结果为CGDP对互隔交链孢的杀菌机理提供了重要的理论基础。

辉光放电等离子体降解啤酒中T-2毒素

目的:探讨辉光放电等离子体(GDP)降解啤酒中T-2毒素的最佳工艺及对啤酒理化指标的影响。方法:通过Box-Behnken方法进行四因素三水平的响应面优化试验,确定啤酒中T-2毒素的最佳降解条件。结果:当放电电压为570 V,作用时间为18 min,放电电流为99 mA,T-2毒素初始质量浓度为8.5μg/mL时,T-2毒素降解效率最高(89.21%);经GDP处理后,啤酒泡持性显著降低(P<0.05),其他指标无明显变化。结论:通过响应面优化模型获得的GDP最佳降解条件可以用于啤酒中T-2毒素的降解;GDP处理能够影响啤酒泡持性,但对其他指标无明显影响。

机器学习驱动的辉光放电等离子体降解碱性紫16性能研究

为了量化研究辉光放电等离子体(GDEP)降解碱性紫16(BV16)的效率影响因素以进一步提升其降解性能,共收集462条降解实验数据建立数据集,训练并评价了9种回归模型.结果表明,基于梯度提升树(GBDT)的集成学习模型预测性能优异,且以类别型特征提升(CatBoost)算法训练的模型性能最佳(R^(2)=0.988,MAE=2.050%).此外,沙普利加和解释方法(SHAP)对最佳模型的参数影响程度定量解析结果显示,反应时间(43.74%)、初始污染物浓度(23.00%)、氯化钾浓度(15.65%)和平均电流(12.63%)是影响BV16降解效率的关键因素.同时,基于部分依赖图(PDP)提出了参数交互影响优化方案.所建立的CatBoost-SHAP-PDP模型不仅能实现GDEP对BV16降解效果的模拟预测,而且是优化GDEP降解过程变量的有效方法,为GDEP降解染料废水复杂体系领域的建模与应用提供科学依据和技术支持.

接触辉光放电等离子体对枸杞种子萌发的促进作用及其处理工艺

为促进枸杞种子的萌发,探究接触辉光放电等离子体(CGDP)对枸杞种子萌发的影响及最佳处理工艺。以枸杞种子为研究对象,考察在不同处理时间、电压及电解质条件下CGDP对枸杞种子萌发的影响。在单因素实验的基础上,以种子发芽率、发芽指数、活力指数为指标,采用响应面优化处理种子工艺,通过种皮形貌观察与接触角测定,初步探讨了CGDP对种皮结构和性质的影响。结果表明:处理种子的最佳条件为处理时间15 min、电压550 V、电解质Na_(2)SO_(4),种子萌发率最高时为95.56%;处理后种皮变得平整、纹理模糊,种子亲水性增强;幼苗叶片中叶绿素含量提升。分析结果可知,辉光放电等离子体可通过改变种皮结构对枸杞种子的萌发及生长产生促进作用。

接触辉光放电等离子体对Fusarium solani的杀菌作用机制及动力学模型研究

为研究接触辉光放电等离子体(CGDP)对茄病镰刀菌(Fusarium solani)的杀菌作用及机制,本试验以Fusarium solani为试材,考察CGDP处理过程中电压、处理时间、抗坏血酸浓度、孢子初始浓度等因素对杀菌效果的影响;并对Fusarium solani生长、孢子形态、细胞膜完整性及过程中所产生的活性粒子进行分析。通过Linear、Weibull和Log-Logistic 3种数学模型分析不同电压下CGDP杀菌动力学特性,以相关系数(R^(2))、精确因子(Af)、偏差因子(Bf)和均方根方差(RMSE)4个参数评价拟合效果。结果表明,CGDP对Fusarium solani孢子有着明显的杀菌效果;升高电压、延长处理时间、降低抗坏血酸浓度和孢子初始浓度均能有效抑制孢子生长,使杀菌效率提高(P<0.05);CGDP处理30 min,活性物质(·OH、H_(2)O_(2)、NO_(3)^(-))浓度分别增加至1.57 mg·L^(-1)、73.89 mmol·L^(-1)和12.72 mg·L^(-1),pH值由7.07降至4.66;孢内核酸和蛋白质的渗漏量以及PI染色和扫描电镜结果表明,CGDP对Fusarium solani的杀菌作用可能是通过破坏孢子形态和细胞膜完整性后被活性物质攻击而引起的;模型拟合结果表明,Weibull模型拟合度最高(R^(2)=0.9242),并且RMSE较小(0.6367),可以用于描述和预测CGDP对Fusarium solani的杀菌动力学特征。本研究结果为低温等离子体杀菌技术和杀菌机制研究提供了理论指导。

辉光放电冷等离子体处理对小麦加工品质的改善作用

为改善小麦加工品质,以新收获小麦为研究对象,对其进行辉光放电冷等离子体处理,研究处理后小麦面粉理化特性、面团流变学特性的变化,进一步分析蛋白质分子质量分布及二级结构。结果表明,两种气源(氧气/氩气)冷等离子体处理后小麦的面筋指数均显著增加(P<0.05);面团的形成时间、稳定时间有所提高;揉混特性参数中8 min中线曲线面积(midline integral at 8 min,MTxI)、8 min中线曲线带宽(midline width at 8 min,MTxW)显著增加(P<0.05),弱化斜率(weakeningslope,WS)显著降低(P<0.05);储藏蛋白组分中大分子聚合体蛋白(F1)相对含量有所增加,大分子聚合体蛋白与小分子聚合体蛋白相对含量比值(F1/F2)显著升高(P<0.05);蛋白二级结构β-折叠、β-转角向更为有序的蛋白结构分子间β-折叠转变。综上,辉光放电冷等离子体处理改变了小麦籽粒中储藏蛋白的分子质量分布及二级结构,明显增强了面团弹性、耐揉性并提高了面团抗拉伸特性,一定程度改善了小麦加工品质。

辉光放电等离子体(GDP)对苹果汁中棒曲霉素(PAT)降解效果及对风味物质的影响

棒曲霉素(PAT)是苹果汁中最常见的真菌毒素,对消费者健康和经济发展有很大危害,本文研究了辉光放电等离子体(Glow discharge plasma,GDP)对苹果汁中PAT的降解作用及对苹果汁风味物质的保护作用。结果表明:当直流电压为550 V、电流范围为10~90 mA时,GDP处理苹果汁15 min时PAT降解率达到92.89%,在30 min内,可溶性固形物和酚类物质无明显变化,电导率、氧化还原电位、色值略升高,pH略有降低;20 min后利用气相色谱质谱联用仪(Gas chromatography and mass spectrometry,GC-MS)可在苹果汁中检测出38种风味物质,其中包括酯类8种,醇类7种,醛酮类20种和3种其他类,且比原苹果汁增加了苯乙酮和6,10-二甲基-5,9-十一双烯-2-酮,前者具有似甜香味,后者具有香精油的味道,使苹果汁味道更加鲜美。该研究结果可为GDP降解苹果汁中PAT和对苹果汁风味物质的保护作用提供依据。

接触辉光放电等离子体降解水体中的对氯硝基苯

接触辉光放电电解是一种新型的产生等离子体的电化学方法 .实验表明 ,利用该方法可将水体中的对氯硝基苯全部氧化为二氧化碳 .电压、浓度、催化剂对降解率有显著影响 ,pH值对降解无明显影响 .利用高效液相色谱检测了中间产物 。

接触辉光放电等离子体引发合成淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂

采用接触辉光放电等离子体代替常规化学引发剂引发聚合反应成功地合成了淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂,用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)测试技术对该吸水性树脂进行了结构表征和性能测试。采用正交设计方法研究了影响接枝反应的5个因素,考察了放电时间和放电功率对接触辉光放电强度的影响。结果表明,控制放电功率为12.8 W,放电时间为12 m in,在单体和淀粉质量比为2∶1,交联剂占淀粉和单体总量的质量分数为0.6%,后聚合温度70℃,后聚合时间3 h以及中和度为85%时,所合成的吸水树脂接枝率为47%,对蒸馏水的吸液率为765 g/g,对0.9%氯化钠溶液的吸液率为81 g/g。

接触辉光放电等离子体降解水体中的邻氯苯酚

接触辉光放电电解是一种新型的产生等离子体的电化学方法。本文测定了催化剂、pH 值对接触辉光放电等离子体降解水体中邻氯苯酚降解效率的影响;并利用高效液相色谱检测了中间产物和邻氯苯酚降解浓度随时间的变化。实验表明:碱性条件下降解有利,Fe2+催化作用下降解效率明显提高。

接触辉光放电等离子体处理染料废水

以酸性黄和弱酸红为例 ,利用接触辉光放电电解对水溶液中的染料降解进行了研究 ,讨论了放电条件对染料降解率和脱色率的影响 ,并对接触辉光放电电解处理染料废水的实验条件进行了优化。结果表明 :在接触辉光放电电解过程中 ,升高温度对降解率和脱色率有消极影响 ;在电解液中加入过渡态金属离子 ,脱色率和降解率都明显提高 ,其中 。

接触辉光放电等离子体降解水体中硝基苯

用接触辉光放电等离子体对硝基苯的降解进行了研究,考查了电压、浓度、pH值、催化剂对降解率的影响.结果表明:电压、浓度、催化剂对反应速率有显著影响,pH对硝基苯降解无明显影响.同时,利用高效液相色谱法对中间产物进行了分析,推测了硝基苯接触辉光放电降解的历程.

接触辉光放电等离子体对水中偶氮染料艳红B的脱色研究

为深入了解接触辉光放电等离子体降解水中有机污染物的机理,用紫外-可见吸收光谱法研究了放电过程中染料结构的变化,考察了pH值、自由基清除剂等实验条件对艳红B脱色的影响.结果表明：加入羟基自由基清除剂可增强艳红B的脱色效果,加入氢自由基清除剂对艳红B的脱色有轻微的阻碍作用.溶液初始pH值在7.0~11.0之间时对脱色影响不大.随着反应的进行,溶液的化学需氧量逐渐升高.紫外-可见吸收光谱分析表明,等离子体产生的活性氢原子对偶氮键的破坏是艳红B脱色的主要原因.

大口径辅助阳极型辉光放电溅射源的设计与研究

辉光放电原子发射光谱分析技术可对金属样品表面进行沿深度方向的逐层分析与表征,具有溅射速率快、分析效率高、可大面积溅射的优点。另外,辉光放电等离子体能量较低,材料逐层溅射激发过程中不易引起材料本身组织结构的变化,能够实现沿样品深度方向逐层剥蚀制样。将辉光放电溅射源与扫描电镜、光谱分析检测仪器等联用,可作为金属材料高通量定量表征的有效手段。为了高通量地获取材料表面的成分分布信息,需要对材料表面在多尺寸、大面积溅射条件下进行辉光放电等离子体溅射。因此在传统辉光溅射源的基础上,改进了阳极筒结构,设计了4种直径为cm级的(15、20、30和40 mm)大口径阳极筒,并对其进行COMSOL数值模拟仿真和实际溅射效果研究。大尺寸溅射面可获得材料表面更为丰富的信息,但在相同溅射条件下,阳极口径增大也带来溅射速率下降、溅射面中心区域离子化率降低、影响溅射均匀性和坑型平整度等问题。为解决这些问题,设计了可应用于大口径直流辉光放电溅射源的辅助阳极结构,通过改变放电空间的电场分布情况调控等离子体分布,增强了阳极中心区域离子化率。详细阐述了辅助阳极结构的设计原理,并对传统阳极和辅助阳极进行了数值模拟仿真研究和实际溅射效果对比实验。结果表明增设辅助阳极对大口径溅射源溅射速率的提升效果明显,对阳极口径30 mm溅射源的溅射速率提升33%~48%,对阳极口径40 mm溅射源的溅射速率提升34%~57%。采用大口径辅助阳极型溅射源对紫铜样品进行了溅射激发,并用光学相干断层扫描仪(OCT)测试了溅射坑形貌,结果表明增设辅助阳极可有效改善溅射均匀性和坑型平整度。

接触辉光放电等离子体降解水体中的酸性品红

研究了接触辉光放电等离子体降解水体中的酸性品红.考察了各种影响因素如初始浓度、初始pH值、催化剂对其降解效率的影响.实验结果表明:弱酸性条件(pH=5左右)有利于降解,催化剂存在下可明显加快降解,在加入催化剂Fe2+和Mn2+时降解率达到87.35%和89.57%.

接触辉光放电等离子体诱导合成淀粉基超强吸水接枝共聚物

以丙烯腈为单体原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用接触辉光放电等离子体引发聚合反应,合成了超强吸水性淀粉基丙烯腈接枝聚合物,对该聚合物进行了傅立叶红外光谱表征和吸水性能研究.结果表明：当放电电压在450-550 V,放电时间为15 min,聚合温度为55℃,后聚合时间1 h,丙烯腈和淀粉质量比为2∶1,交联剂质量分数为0.6%时,所合成聚合物具有最大吸水率,此时接枝率和吸水率分别为51.23%和1198.49%.

接触辉光放电等离子体对紫花苜蓿种子萌发的促进作用及处理工艺

研究了接触辉光放电等离子体对于紫花苜蓿种子萌发的影响及其处理工艺。实验以紫花苜蓿种子为研究对象,首先探讨了在不同时间、电压及气体环境条件下接触辉光放电等离子体对于萌发的影响;然后在单因素实验的基础上,以种子萌发率以及活力指数为指标,采用响应面优化设计优化了处理种子工艺。结果表明:在处理时间30 min、电压540 V、气体环境为N2的条件下,种子萌发率达到最高为93%,叶片中光合色素含量以及光合作用强度显著提升,净光合速率增长98.4%。因此,辉光放电等离子体能够促进紫花苜蓿种子的萌发及生长、提高种子生理活性。研究结果为种子处理新技术的建立提供了理论依据。

多电极接触辉光放电等离子体降解水中酸性橙的研究

研究了不同反应液体积、阳极直径、电解质浓度和初始浓度对多电极接触辉光放电等离子体降解酸性橙(AO)的影响.在电压515 V和3根不锈钢阳极条件下,反应液体积350 mL、阳极直径0.9 mm、电解质2.0 g/LNa2SO4有助于提高AO脱色率和能量效率,当AO初始浓度为50 mg/L时,放电60 min脱色率可达98.71%,COD去除率为82.79%,能量效率为0.86 g/kW.h,表明不锈钢多电极接触辉光放电等离子体能有效提高染料废水的脱色率,增加处理量,缩短反应时间.

磁场固定串联辉光等离子体固氮特性研究

提出一种由两个等离子体发生装置串联组成的新型磁场固定串联辉光等离子体固氮装置。对该装置的固氮能耗、产物浓度、电压特性、电阻特性、电导率特性以及电场特性进行分析,并与单个装置放电情况进行对比。结果显示,串联放电装置的等离子体固氮能耗在放电电流为60mA时达到最低,为143.14GJ/tN,考虑到镇流电阻消耗的电能后,总固氮能耗最低为229.69 GJ/tN。单个装置放电时的总固氮能耗最低为370.38GJ/tN,表明串联放电有利于降低固氮能耗,且随电流增加,两者固氮能耗的差距显著加大。