不同气体放电对应的杀菌效率与含氧自由基含量的对应关系

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1、摘要大气压低温等离子体生物材料表而处理技术，不需要复杂的真空设备，具冇低成本、低能耗、高效率等特点，放电气体温度低，容易操控，在薄膜沉积、表面改性、杀菌消毒、环境净化、食品安全控制等方面均有重要应用。木文主要针对射流式介质阻扌半放电产生的等离子体针和阵列式介质阻扌当放电产生的大面积低温等离子体与冇害病菌相互作用进行研究和探讨，通过对放电的物理特性和产生的化学活性物质进行分析，检测自rti基等活性物种的相对浓度，分析处理后细菌表面的结构变化，阐述等离了体杀菌的机制。木论文主要研究内容如下：1•利用交流高压驱动产生大气压射流放电等离子体，与传统方法屮的双氧水和臭

2、氧消毒对比，对人肠杆菌展开杀菌实验研究。研究结果表明，在交流峰值电压4.5kV,频率7kHz,利用He放电产生的射流等离子体在30s内可对大肠杆菌冇效杀除，大肠杆菌失活效率达到99%。同时利用X射线光电子能谱技术(XPS)分析不同方法处理后细菌表面的结构变化，发现经该射流等离子体处理过的人肠杆菌细胞表面的・C・O和・C=O官能团含量明显上升，表明等离子体产生的活性氧粒子在杀菌过程屮起主要作用。2.在交流电源驱动匚利用光纤毛细微结构特性在空气中产生大面积均匀等离了体，并利用该装置对大肠杆菌展开大面积均匀杀菌实验研究。通过电压同步触发ICCD快速相机，在频率为5

3、kHz条件下研究了放电峰值电压对沿面扩散放电等离子形成过程的影响。研究结果表明，放电电荷在介质表面积累形成的反向屯场有助于形成稳定均匀的大面积空气介质阻挡放电。放电峰值电压为14kV,该放电装置产生的等离子体在2min内能够冇效地使大肠杆菌大而积地失活。3.在交流电源驱动匚利用光纤毛细微结构特性在水溶液中产生大面积均匀等离子体放电，在不同气体成分(N2、He.Air、O?)下利用该装置放电产生的等离子体进行杀菌实验研究。研究结果表明，相较于N2和He水中放电，Air和02放电等离子体与水溶液相互作用过程屮产生大量的活性氧，与大肠杆菌相互作用导致细胞脂质过氧化

4、而失活。同吋放电峰值电压的提高，可以产生高能态的活性物种，提高等离子体密度，其在溶液屮大肠杆菌失活过程屮亦起这重要作用。本论文的主要成杲是：1、建立了含氧白由基等活性物种的相对浓度和细菌失活率的对应关系，分析处理后细菌表面的结构变化，阐述了等离子体杀菌的机制。2、成功地利用等离子体列阵技术产生了大面积均匀放电的等离子休，并利用ICCD快速相机成功捕获了等离子的传播机制。3、成功地实现了在水屮稳定放屯，并研究了不同气体放电对应的杀菌效率与含氧自曲基含量的对应关系。关键字：大气压等离子体；犬肠杆菌；失活效率；活性含氧自由基AbstractAtmosphericp

5、ressurecoldplasmashavebeenwidelystudiedforfilmdeposition,surfacemodification,bacterialinactivation,environmentpurificationandfoodsafetyduetotheirpotentialproperties・Becauseofitsuniqueadvantagessuchaslowpowerconsumption,highenergyefficiencyandlowgastemperaturewithoutcomplicatedvacuu

6、msystem,theatmosphericpressurenon-equilibriumplasmahasattractedmuchinterestinthebiomedicalapplicationsinrecentyears.Inthispaper,atmosphericpressureplasmajetandthewell-alignedplasmageneratedbyDBDdischargeareinvestigatedwiththeelectricalandopticalcharacteristics,respectively.Inadditi

7、on,Therelativeconcentrationsofrelativeoxygenspecies,structuremodificationofbacteriasurfacearecomparedandanalyzedtoelucidatethemechanismofplasmainactivation.Themaininvestigationcontentsarcdescribedasfollow:1.AnatmosphericpressurecoldplasmajetwasgeneratedforinactivationresearchofE.co

8、llcells,comparedwithtradit