大气压非平衡等离子体在杀菌中的应用研究

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1、万方数据博士学位论文大气压非平衡等离子体在杀菌中的应用研究Inactivationapplicationsofatmosphericpressurenonquilibriumplasmas学号：11102021完成日期：2014年9月大连理工大学DalianUniversityofTechnology万方数据大连理工大学博士学位论文大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含

2、其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他己申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：盔氢压韭王煎笠塞王签垄苤菌虫笪廑旦婴塞作者签名：楹日期：j龇年—L月且日大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以

3、将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名：衄。日期：导师签名：答辩委员会主席：1里』笙年罩月_LILB日期：幽!生年卫月』翌日日期：塑f生年—卫月』翌目万方数据大连理工大学博士学位论文摘要大气压非平衡等离子体具有电子温度高和离子温度低的特点，其设备不需要在真空下运行，因此设备成本和运行费用低廉，可实现在线连续生产。在大气压非平衡等离子体中高能电子与气体分子碰撞使气体分子解离、激发和电离，产生多种自由基和活性物种，可应用于

4、杀菌消毒、环境净化和食品安全等多个领域。本文利用交流电源和脉冲电源驱动，在几种特殊设计的电极结构下产生大气压非平衡等离子体，并对白色念珠菌、大肠杆菌、柞蚕微粒子和番茄褐孢霉开展了杀菌实验研究。主要研究结果如下：1．采用多个长方石英体内嵌钨棒共面平行交替排列的电极结构组成放电介质板，利用交流电源驱动在介质板表面上充有He／02混合气体的自封袋内产生大面积均匀介质阻挡放电，并对自封袋内白色念珠菌开展了杀菌实验研究。讨论了He／02混合气体比例对白色念珠菌失活效率的影响，研究结果表明：在交流峰值电压9k

5、V，放电频率11kHz条件下，经过99％He／1％02放电处理5min后，白色念珠菌失活效率高达99％。在该研究中放电等离子体产生的活性O原子对白色念珠菌失活效率起主要作用。利用交流电源驱动在高压电极和地电极等间距非共面平行交替排列的石英体凹槽内实现了多槽式空气介质阻挡放电，并对筷子表面粘附的大肠杆菌和白色念珠菌开展了杀菌实验研究。通过电压同步触发ICCD成像技术，在放电频率9kHz电压条件下讨论了交流峰值电压对凹槽内稳定的放电等离子体形成过程的影响。研究结果表明：放电电荷在介质层表面积累产生的反

6、向自建电场有助于形成稳定的大面积空气介质阻挡放电。利用该放电等离子体在3min内可有效地失活筷子表面粘附的大肠杆菌和白色念珠菌。利用脉冲电源驱动在高压电极与地电极共面平行交替排列的毛细管微电极表面实现了大面积空气均匀介质阻挡放电，并对白色念珠菌开展了杀菌实验研究。讨论了等离子体对白色念珠菌失活效率的空间影响。研究结果表明：在脉冲峰值电压30kV以上，放电频率150Hz条件下，白色念珠菌失活效率随放电处理空间距离的增加呈现三个阶段变化趋势，该变化趋势与等离子体产生活性物种和带电粒子的空间密度分布密切

7、相关。在第一阶段，短寿命活性物种和带电粒子以及长寿命活性物种三者共同起主要失活作用；在第二阶段，随着放电处理距离增加，短寿命活性物种在大气压下碰撞湮灭，带电粒子和长寿命活性物种起主要失活作用；在第三阶段，随着放电处理距离持续增加，带电粒子密度随电场强度的衰退而减小，长寿命活性物种起主要失活作用。2．利用交流电源驱动阵列式针．板微电极结构，在He／02混合气体中产生大面积刷状均匀放电等离子体，并对白色念珠菌开展了杀菌实验研究。讨论了放电间隙和He／02混合气体比例对刷状放电等离子体均匀性的影响。研究

8、结果表明：在放电间隙3．5ml'n内，万方数据大连理工大学博士学位论文交流峰值电压7kV，放电频率9kHz，纯He条件下或者在放电间隙3mm，交流峰值电压7kV，放电频率9kHz，He／02混合气体02含量低于4％的条件下，可产生大面积均匀刷状放电等离子体。在交流峰值电压7kV，放电频率9kHz，放电间隙3mm的条件下，利用99％He／1％02混合气体刷状放电等离子体处理180S后，白色念珠菌失活效率高达99％。3．利用大气压射流放电等离子体开展了对柞蚕微粒子病和番茄褐孢霉病的杀菌