大气压氮氧等离子体射流灭活表面大肠杆菌及其发射光谱分析研究!.pdfVIP

第 37 卷 第 1 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.37, No.1 2 0 1 7 年 3 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics March 2017 文章编号：0254−6086(2017)01−0118−07 DOI: 10.16568/j.0254-6086.201701021 大气压氮氧等离子体射流灭活表面 大肠杆菌及其发射光谱分析研究 * 范明阳，郝小龙 (江南大学环境与土木工程学院，无锡 214122) 摘 要：研究了氮氧源大气压等离子体射流对表面大肠杆菌灭活作用，分析了氮氧源大气压等离子体射流的 光谱性质。结果表明，在放电电压为 6.8kV ，气体流速为 4L⋅min−1 ，处理 3min 时，氮氧比为 1:4 的大气压等离子 体射流对大肠杆菌的灭活率达到 98.4% ，接近氧气源大气压等离子体射流灭菌效果。通过大气压等离子体射流发 射光谱(OES)分析了氮氧源大气压等离子体射流中活性物质，进而解释大肠杆菌微生物灭活机理，认为 NO−γ、 OI、·OH 等活性物质在表面大肠杆菌灭活过程中起到了重要作用。这将为大气压氮氧等离子体射流在环境卫生、 微生物灭活等方面的应用研究提供实验基础和技术支持。 关键词：大气压等离子体射流；大肠杆菌；表面灭菌；光谱分析；活性物质 中图分类号：O539 ；X52 文献标志码：A 1 引言 进机理，发现其是电场推动传播，推进速度与电子 大气压等离子体射流技术具有操作简便、激发 漂移速率接近。Kolb 、Deng 等研究发现空气与氮 电压低、大气环境产生含高能活性粒子等优点，其 气源 APPJ 的长度受到气体流速的影响，认为这种 [1, 20] 与微生物作用时能产生多种生物效应，已在多个领 非惰性气源 APPJ 的推动机理是气体驱动传播 。 域有广泛研究与应用，包括生物医学[1~4] 、环境卫 Kuwahata 等[21]研究了高压交流电源产生的氩 生[5~7] 、微生物灭活[8~10]、表面改性[11, 12]等。 气源 APPJ ，在处理琼脂表面大肠杆菌时，认为射 流中带电粒子、H O (半定量测试) 、电中性激发态 在大气压等离子体射流(APPJ)的应用中，主要 2 2 依靠等离子体放电过程中产生的·OH、激发态 O、 N2 和·OH 等对大肠杆菌灭活产生影响。卢新培等[22] 研究了以 He/O 作为气源，在流速和施加电压分别 O3 等活性粒子、带电粒子以及光辐射作用于处理对 2 −1 象[13~17] 。目前，大气压等离子体射流以惰性气体或 为 2L⋅min 、9kV 下产生的大气压等离子射流灭活 者含其他气体的惰性气体为气源研究较多，而大气 细菌。发射光谱测得 APPJ 中含有多种活性粒子，