高压纳秒脉冲电场消融黑色素瘤细胞实验研究

为了研究高压纳秒脉冲电场(nsPEF)消融恶性肿瘤的关键影响参数,基于火花开关和传输线变压器(TLT)技术,自主研制重频高压纳秒脉冲电场(RnsPEF)发生系统,可以稳定输出纳秒级脉宽的指数脉冲,证实了高压纳秒脉冲电场杀伤肿瘤细胞的效果和可控性. 以贴壁生长于六孔板中B16黑色素瘤细胞为对象,研究脉冲次数、峰值电压、重复频率和电极针对间距对肿瘤细胞消融效果的影响. 以电极杯中B16肿瘤细胞悬液为研究对象,结合CCK-8检测法开展脉冲处理后细胞活性的研究. 结果发现,高压脉冲电场和脉冲能量注入密度是影响纳秒脉冲电场消融肿瘤细胞的关键因素,重复频率对消融效果的影响不大. 结果显示,自制RnsPEF系统消融B16肿瘤细胞的阈值电场强度为6.8 kV/cm,注入能量密度的阈值为11.4 J/cm³和最佳消融次数为500次脉冲.     

脉冲等离子体射流杀灭表面和水中的细菌

利用双极性高频脉冲电源和自制等离子体反应器,形成了直径为6 mm、长3～5 cm的氩气等离子体射流.当脉冲电压为2～5 kV,脉冲频率为1～3 kHz,氩气体积流量为33 L/min时,等离子体射流的功率为1～6 W.等离子体处理琼脂平板表面的大肠杆菌1~3 min后,产生直径为2～5 cm的杀菌斑.用来处理酶标板小孔内的250 μL大肠杆菌菌液时,05～20 min内可将大肠杆菌细胞密度下降6个对数.等离子体射流的灭菌效率随着处理间距的减小、脉冲电压和频率的增大而提高,但本质上取决于等离子体功率和能量密度.     

响应面法优化HPEF杀菌工艺研究

为了弄清高压脉冲电场(HPEF)的杀菌作用,研究高压脉冲电场对培养液中枯草芽孢菌(Bacillus subtilis,简称B.subtilis)的杀灭效果.以枯草芽孢杆菌为模式菌株,采用高压脉冲电场处理,在单因素实验基础上,响应曲面法考察了高压脉冲电场强度、脉冲频率和杀菌时间对杀菌的效果的影响.通过回归方程求解和响应曲面分析,得到了二次多项式提取回归模型,并通过模型求得高压脉冲电场的杀菌试验的最优解.通过验证,实验值与模型预测值拟合性良好,能较好地反应高压脉冲电场对液体物料中枯草芽孢杆菌的致死效果.得到杀菌最优工艺条件为:电场强度为25.4 kV/cm,脉冲频率为797.0 Hz,脉冲处理时间为120.0 s,致死率为95.24％.     

凝并区放电类型对电凝并装置去除亚微米粉尘效果的影响

通过改变电凝并装置凝并区的放电类型,提出了粉尘在正负脉冲电场中的异极性荷电新方法.并将其与交变电场放电条件下粉尘的除尘效率进行了对比研究,结果表明,当集尘区板间平均场强为5kV/cm、凝并区为脉冲电场且脉冲电压峰值10kV时,除尘效率达到了97％,比凝并区为交变电场且交变电压为10kV时提高了1％.     

水中高压脉冲放电降解硝基苯废水研究

以工业废水中常见的难降解有机物硝基苯作为目标污染物,对高压脉冲放电降解高稳定性有机物效能进行了研究,并对试验参数进行了优化,同时采用G值评价了能量利用的效率.随着电压的升高、电极间距的降低和溶液电导率的降低,高压脉冲放电现象得到加强,硝基苯的降解速度得到提高.高压脉冲放电过程中生成的高氧化性物质被认为是降解硝基苯的主要原因.在放电电压为45 kV、电极间距为2.0 cm、溶液电导率为5μs/cm的情况下,放电60 min后,初始浓度为12.0 mg/L硝基苯的去除率为23.1%.对高压脉冲放电过程所消耗能量的评价表明,低放电电压、低放电间距和溶液的低电导率有利于提高能量的利用效率.试验中得到的优化条件为:放电电压25 kV,溶液电导率5.0μs/cm,放电间距2.0 cm.该优化条件下的G值为0.175.     

不同电极结构等离子体反应器的放大试验研究

应用脉冲放电等离子体技术,在三种不同电极结构的线板式反应器内对模拟甲苯废气的净化进行了放大试验.三种反应器是A-无阻挡式、B-陶瓷板阻挡式和C-陶瓷板阻挡并负载MnOx催化剂式.采用一种基于闸流管开关、Blumlein脉冲形成网络和脉冲变压器技术的高压脉冲电源,其最大输出功率为1kW,最大脉冲电压峰值为100kV.试验结果表明: 当甲苯的初始质量浓度为5.4g/m3、处理气量为4m3/h、峰值电压为67kV、重复频率为300Hz时,反应器A的甲苯去除率为47%,B为64%,C可达80%;当能量密度相同时,C的甲苯能量利用率最高,B次之,A最低;陶瓷板的阻挡有效地降低了反应器放电产生的臭氧质量浓度;当峰值电压相同时,陶瓷板的阻挡有利于提高次峰电压、峰值电流、峰值功率、单脉冲能量及其注入反应器的平均功率;MnOx催化剂的存在可强化放电等离子体去除甲苯的过程.     

不同电极结构处理腔下的脉冲电场灭菌对比

对同轴电极处理腔和细管组-板电极处理腔内的牛初乳进行了动态脉冲电场灭菌(PEF)处理,研究了稍不均匀电场与极不均匀电场下的灭菌效果.分别比较了两种电极结构下试品流速相同和高于临界场强区域内脉冲个数相同时的灭菌率.试验结果表明:在脉冲个数相同情况下,细管组-板电极结构处理腔灭菌效果始终好于同轴电极处理腔.     

重频吉瓦级高功率微波源硬管化技术研究

针对磁绝缘线振荡器(MILO)微波源负载,在高真空工艺的基础上,研制了一种强流二极管陶瓷真空界面绝缘结构;通过对阴、阳极屏蔽、均压等电极形状和尺寸的优化,使陶瓷沿面电场和阴、阳极三结合点场强均得到了有效控制。模拟结果显示:陶瓷沿面电场分布均匀,阴、阳极三结合点场强小于30 kV/cm;同时,建立了微波源器件的瞬态抽气模型,应用分子流Monte-Carlo方法,模拟了脉冲放气后微波源内部真空压强在不同时刻下的三维分布和演化规律;并以此为基础优化了内置气体捕集泵的真空拓扑结构。最后,在HEART-50脉冲功率源上开展了5 Hz实验测试,陶瓷真空界面能耐受超过600 kV的脉冲电压,沿面平均绝缘场强达到40 kV/cm,重频运行可靠;微波源在脱离地面泵组后实现了重频吉瓦级输出,脉冲串间的真空恢复时间小于1 min,平衡压强小于5×10?2 Pa,微波平均功率大于3 GW、脉宽大于40 ns。     

静电场对绿豆种子综合生物性状的影响及机理探讨

绿豆种子经不同强度的均匀高压静电场作用一定的时间 ,实验观察种子的发芽情况 ,统计经不同强度静电场作用后的种子的发芽率、活力指数 ,分析其幼芽抗旱性的变化 ,测定种子的浸泡液电导率及种子的淀粉酶和过氧化物酶的变化 ,对产生变化的机理进行了分析。实验证明 ,通过适当的静电场处理 ,绿豆种子的浸泡液电导率明显降低 ,淀粉酶和过氧化物酶的活性明显提高 ,相应的种子的发芽率和绿豆芽成活率及抗旱能力也明显提高。不同强度的静电场影响效果有所差异。场强为 4kV/cm的静电场对绿豆种子的发芽及其芽期生长的综合影响效果最佳 ;场强为 2kV/cm和 5kV/cm时 ,对芽期的抗旱能力有明显的促进作用 ;场强为7kV/cm时 ,对绿豆种子的发芽率及芽期的抗旱能力有抑制作用     

静电场对绿豆种子综合生物性状的影响及机理探讨

绿豆种子经不同强度的均匀高压静电场作用一定的时间,实验观察种子的发芽情况,统计经不同强度静电场作用后的种子的发芽率、活力指数,分析其幼芽抗旱性的变化,测定种子的浸泡液电导率及种子的淀粉酶和过氧化酶的变化,对产生变化的机理进行了分析。实验证明,通过适当的静电场处理,绿豆种子的浸泡液电导率明显降低,淀粉酶和过氧化物酶的活性明显提高,相应的种子的发芽率和绿豆芽成活率及抗旱能力也明显提高。不同强度的静电场影响效果有所差异。场强为4kV/cm的静电场对绿豆种子的发芽及其芽期生长的综合影响效果最佳;场强为2kV/cm和5kV/cm时,对芽期的抗旱能力有明显的促进作用;场强为7kV/cm时,对绿豆种子的发芽率及芽期的抗旱能力有抑制作用。     

肉制品病原微生物的高压脉冲电场杀菌效果研究

高压脉冲电场广泛应用于牛奶、饮料等流质食品杀菌实验,本实验选用携菌鲜猪肉和鲜鱼肉为杀菌对象,磁场强度分别为0、2．4、5．16、10．36T,脉冲频率为50Hz,脉冲时长为5ms,脉冲数分别为0、10、20个,在上述条件作用下,并没有观察到杀菌效果,初步分析可能是肉制品状态不均一和电导率低所至。     

W/O型乳化液在矩形流道中的静电聚结破乳研究

分析了带绝缘层矩形流道电场强度的影响因素以及分散相水颗粒在均匀交流电场下的聚结机理,设计了矩形流道连续流动静电聚结实验装置。以矩形波高压/高频脉冲交流电源为基础,研究电场强度、脉冲频率、脉宽比、流动速度等参数对不同W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。实验结果表明,含水率为5%、电场强度为1.69kV/cm、流动速度为0.17m/s、脉宽比为40%、脉冲频率为1000Hz,水颗粒粒径能增长24倍,聚结效果明显。     

再生水紫外线消毒技术动力学研究

对再生水紫外线消毒进行动力学研究,确定了其动力学参数.研究结果表明,当浊度<15 NUT,进水菌体浓度小于1.0×106 CFU/mL时,紫外线消毒细菌的反应级数为1.02～1.05,总大肠菌群的反应级数为0.99～1.00,可以近似地将其看作一级光化学反应.细菌的一级杀菌速率常数为0.220～0.309cm2/(mW.s),总大肠菌群的一级杀菌速率常数为0.327～0.340cm2/(mW.s),该结果可以作为再生水紫外线消毒反应器设计和运行管理的参考依据.     

电场对[100]cub切型PMN-PT单晶电畴组态的影响

采用偏光显微镜观察了电场作用下[100]cub切型PMN-PT弛豫铁电单晶电畴组态的变化.结果表明：在正向电场作用下,当电场强度超过2.45 kV/cm时,平行于电场方向小畴条带慢慢消失,当电场强度升高到7.15 kV/cm时,原畴壁逐渐消失,在接近电极附近试样上优先出现了垂直于电场方向的新电畴;在反向电场作用下,电场强度超过2.05 kV/cm时,电畴条带沿电场方向扩展,当电场强度升到7.15 kV/cm时,平行于电场方向电畴消失,而出现许多垂直于电场方向电畴;在交流电场驱动下,电畴以低于50 Hz的频率做周期性振动.     

线板式脉冲电晕反应器放电特性研究

为了实现废气处理中低能耗与高处理效率问题，研究了气体流速、气体温度及反应器并联操作因素对线板式电晕反应器放电特性的影响.采用Blumlein 脉冲形成网络（BPFN）型窄脉冲高压电源，考察了这些操作因素对脉冲波形及电参数的影响，分析了并联反应器与脉冲电源的匹配关系，得出了反应器充电电压对峰值阻抗和电源能量效率的影响.结果表明:提高处理废气的流速可以有效的提高电源能量效率.一定范围内的温度改变对能量转换效率的影响不大.与单个电晕反应器相比，反应器并联后的电源最大能量转换效率从96%降为88%.     

BiFeO_3薄膜的图案化制备及性能研究

采用短波紫外光照射仪（λ=184.9nm）作为光刻设备,在光掩膜的覆盖下,将沉积在（111）Si基板上的十八烷基三氯硅烷（OTS）自组装单分子层（SAMs）进行刻蚀形成图案,并结合溶胶-凝胶法在功能化的OTS-SAMs表面制备图案化BiFeO3薄膜,并对BiFeO3薄膜性能进行研究.结果表明,所得图案化BiFeO3薄膜为六方扭曲的钙钛矿结构,图案边缘轮廓清晰,宽度在200μm左右;在最大测试电场为385kV/cm下,所得电滞回线有较好的对称性和饱和性,剩余极化强度为0.17μC/cm2,饱和极化强度为3.8μC/cm2,矫顽场强为19kV/cm.在1kHz～1MHz的频率范围内,介电常数随频率增加逐渐减小,介电损耗较小.     

一种新型高压脉冲电场杀菌装置的研制

阐述了高压脉冲电场杀菌装置的一般组成.研制了一台最高输出电压为15 kV的高压脉冲发生器并详述了其工作原理.设计了处理室的结构并对处理室电场分布进行仿真分析.实验结果表明:在此装置作用下,随着电场的增强,杀菌效果显著提高;脉冲数增加3倍,被杀灭的菌落总数提高了近3个数量级;菌落总数残存率最大下降超过3.5个对数.研究表明该装置具有较好的杀菌效果.     

脉冲电场预处理马铃薯片微波干燥动力学研究

采用自制脉冲电场(Pulsedelectricfield:PEF)装置,研究了不同脉冲频率和电场强度预处理对马铃薯片微波干燥特性的影响.设计了3因素(脉冲频率、电场强度、微波功率密度)2指标(脱水速率和厚度比)二次回归正交组合试验.对试验结果采用 SPSS软件进行回归分析,得出PEF预处理后马铃薯片微波干燥动力学方程和2指标回归方程.结果证明,经 PEF预处理后马铃薯片微波干燥速率快于未经预处理的马铃薯样品;马铃薯微波干燥方程分段适用 Page模型;试验验证了干燥动力学方程和回归方程的预测性都较好(p<0.05).采用 MATLAB软件对2指标回归方程进行综合优化,得到可供参考的脉冲电场预处理马铃薯片微波干燥工艺参数,即脉冲频率、电场强度、微波功率密度分别为30Hz、1.0kV/cm、1.0W/g     

脉冲放电等离子体甲烷氯化制氯代甲烷

采用脉冲电晕放电等离子体活化手段在线-筒式反应器中,进行甲烷氯化合成氯代甲烷反应.考察了原料气V(Cl2):V(CH4)值、电晕放电脉冲电压和电晕放电重复频率参数对甲烷转化率及氯代甲烷选择性的影响.反应物及各产物通过气相色谱法进行在线分析.实验结果表明:常温常压下,在脉冲电晕等离子体作用下,甲烷和氯气反应可以生成氯代甲烷.甲烷的转化率随加入能量强度的增加而提高.提高氯气/甲烷摩尔比,多氯甲烷的产率也提高.当反应气总流速为100 mL/min,V(Cl2)∶V(CH4)=1.2∶1,脉冲放电电压为17.5 kV,放电频率为80 Hz时,甲烷的转化率为10.5％,一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷的选择性分别为67.6％,17.7％,13.3％和1.4％.     

高压输电铁塔上架设ADSS光缆位置的研究

全介质自承式(ADSs)通信光缆处于高电场强度区域时,会受到严重的电蚀.为了在高压输电线路铁塔上架设ADSS通信光缆,必须详细了解高压输电线路铁塔附近的电场分布.因此,采用了模拟电荷法对高压输电线路铁塔附近的电场进行了数值计算,得到了在不同相位下的220kV铁塔附近的电场分布图.经过数据处理获得了全工况下铁塔附近等于25kV/m,20kV/m,15kV/m的等场强线.将220 kV的ADSS通信光缆架设在低于25 kV/m的场强区,将大大降低电场对ADSS光缆的电蚀.