大气压低温等离子体射流的气液相化学特性及其环境应用研究

An atmopheric pressure low temperature plasma jet has attracted more attention to its fields of applied phyisics, biomedicine, enrironmental hygiene and material subject, especially the study of the chemical characteristics of its afterglow, which is the theoretic support and basic of the application of multi-field to exploit its basic applications of the removal of environmental pollutant and sterilization. The project will utilize the impetus of nitrogen-oxygen mixed gas flux, and stimulate microspace in plasma jet to produce low temperature plasma plume, and identify and analysis chemical ingredient，content of gaseous long-lived chemical species, such as reactive oxygen species (ROS), reactive nitrogen species (RNS), nitrogen oxides/ozone et al., and active species uder the introduction into liquid, such as hydroxyl radicals, hydrogen peroxide and aqueous ozone, and investigate the effect principles of plasma jet operation parameters and microspace construction on chemical characteristics of an atmospheric pressure low temperature plasma jet in gaseous and aqueous phases, and reveal the machenism of the evolution of gaseous and aqueous chemical species. On the basis of the chemical characteristics, we will study on the principle of the mechanism of the removal of aqueous pollutant and sterilization, to supply important basic data and theoretic guidance with important scientific significance.

大气压低温等离子体射流已在应用物理、生物医学、环境卫生和材料学科等领域上备受广泛关注，特别是其射流后的化学特性研究是其在多领域应用的理论支持和基础,将拓展其在环境污染物去除和杀菌等方面的基础应用。本课题利用氮氧混合气流为推动力，在激发电源激发下在等离子体枪的微孔间隙内产生低温等离子体射流，鉴别与分析射流产生的气相化学活性粒子（如氧自由基、氮自由基、氮氧化合物和臭氧等）、引入液相产生的活性物质（如羟基自由基、过氧化氢和液相臭氧）的化学组成，含量等化学特性；探究其射流作用参数对大气压低温等离子体射流的气液相化学特性的作用规律，并揭示大气压低温等离子体射流的气液相化学活性物质演变的机理。基于此化学特性，探究大气压低温等离子体射流液相污染物去除和灭菌的作用机理，为大气压低温等离子体射流在等离子体化学、环境污染物去除和环境卫生等多领域的应用提供重要的基础数据及理论指导，具有重要的科学意义。

本课题研究了大气压低温等离子体射流的气液相化学特性,并拓展了其在环境污染物去除与杀菌等环境方面的基础应用。本课题主要以氮氧混合气体（含空气源）为气源，在不同激发电源激励下利用不同等离子体射流装置产生大气压低温等离子体射流，利用发射光谱(OES) 与化学分析方法，甄别与解析了其射流产生的气液相化学活性粒子（主要是氮与氧活性粒子(ROS、RNS），以及分析了这些活性化学物质的成分与变化规律等气液相化学特性，探究了大气压低温等离子体射流参数影响其气液相化学特性的规律，揭示了大气压低温等离子体射流激发气液相化学活性物质的作用机制。.基于大气压等离子体射流的气液相化学特性，以环境污染物有机染料与环境污染的重要微生物指标大肠杆菌（E.coli）为研究目标，研究了大气压等离子体射流工作参数对其液相有机污染物降解与在气液相中大肠杆菌灭活效率的影响，达到较高的污染物去除率与灭活效率，利用色谱与质谱联用（C-MS）技术与扫描电子显微镜（SEM）手段，分析了有机污染物降解效率与途径、活性物质产生规律与灭菌过程中的细胞微观结构变化，揭示了大气压低温等离子体射流降解液相有机污染物与灭菌的作用机理，为大气压低温等离子体射流在等离子体化学、环境污染物消减与环境卫生等领域的环境应用提供基础数据及理论参考，其具有环境应用前景。