Новая конструкция улучшает обеззараживание воды с помощью плазменной струи.

Источник: Университет Кордовы

Краткое содержание: Две исследовательские группы разрабатывают плазменный реактор (ионизированный газ), поддерживаемый микроволнами, который позволяет обеззараживать воду с высокими концентрациями красителей.

Плазма это ионизированный газ, то есть газ, содержащий электроны, ионы, атомы, молекулы, радикалы и фотоны. Его часто называют четвертым состоянием материи и, что удивительно, оно пронизывает все. Плазма, искусственно генерируемая путем передачи энергии газу, встречается во флуоресцентных лампах, освещающих кухни, но она также позволяет мобильным телефонам становиться все меньше и меньше.

Плазма стала настоящей революцией в мире технологий. Раньше для гравировки схем на кремниевых пластинах, используемых в электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, необходимо было использовать загрязняющие окружающую среду химические продукты. Теперь использование плазмы позволило сделать это более чисто и точно, стало возможным делать все меньшие и меньшие щели, а вместе с ними и устройства.

Но плазма имеет и другие применения, например, для очистки воды. Группы FQM-136 «Физика плазмы» и FQM-346 «Органический катализ и наноструктурированные материалы» в Университете Кордовы сотрудничали в научном исследовании, целью которого было устранение загрязняющих веществ, присутствующих в воде, путем применения плазмы для ускорения химических процессов.

С целью решения проблемы растущего присутствия в воде органических загрязнителей, таких как красители и другие соединения сельскохозяйственной и промышленной деятельности, которые дестабилизируют экосистемы, эти исследователи выбрали применение плазмы.

В 2017 году они впервые продемонстрировали, что аргоновая плазма, индуцированная микроволнами, открытыми для воздуха, при воздействии на воду генерирует в ней химически активные соединения, содержащие кислород и азот (такие как гидроксильные радикалы, перекись водорода, радикалы азота), способные обеззараживая его. Теперь исследователям Хуану Амаро Гахете, Франсиско Х. Ромеро Сальгеро и Марии К. Гарсиа удалось спроектировать реактор этого типа плазмы и значительно увеличить количество этих активных частиц, генерируемых в воде, что делает возможным уничтожение высоких концентраций. красителей (в данном случае метиленового синего) всего за несколько минут.

Это было достигнуто за счет изменения конструкции сурфатрона металлического устройства, которое смешивает энергию микроволнового генератора с плазмой для ее поддержания. «Мы поместили небольшой кусочек кремния в кварцевую разрядную трубку, что позволило генерировать другую плазму, которая не является нитевидной и более эффективной в создании активных частиц при взаимодействии с водой», объяснил профессор Мария. К. Гарсия. Вышеупомянутые компоненты плазмы при взаимодействии с водой генерируют окислители, способные разлагать органические соединения и убивать микроорганизмы, что позволяет использовать этот плазменный реактор в приложениях, связанных с очисткой воды.

Таким образом, эта новая конфигурация расширяет возможности применения плазмы этого типа. «Конструкция полностью меняет конфигурацию электромагнитного поля, генерируемого сурфатроном для создания плазмы, в результате чего получается плазма с другими, более эффективными свойствами, а также устраняется проблема филаментации (разделения плазменного столба на множество нитей), которая дестабилизирует это», объяснил профессор Гарсия.

А потом… обеззараживание. «Эти окисляющие вещества, образующиеся под действием плазмы, очень реактивны и позволяют разрушать органические вещества внутри воды», продолжил профессор Франциско Дж. Ромеро. Для этого плазму не вводят в воду. Скорее, он действует дистанционно, так что между водой и плазмой существует зона воздуха, где происходят многочисленные реакции из-за столкновений между возбужденными частицами и молекулами кислорода, азота и водяного пара, а также «реактивными частицами, которые диффундируют». в жидкость и в конечном итоге попадают вместе с загрязнителями».

Обеззараживающий потенциал этого типа плазмы, созданный с помощью этой новой конструкции, «был протестирован для снижения высоких концентраций красителя метиленового синего в воде с очень эффективными результатами с точки зрения энергии, достигая полного удаления красителя при сокращении времени обработки». сказал исследователь Хуан Амаро.

Таким образом, благодаря этой работе достигнут прогресс в одном из применений плазмы, этого «четвертого состояния материи», создаваемого путем снабжения стабильного газа энергией и преобразования его в ионизированный газ, причем это применимо практически ко всему: производству микрочипов, дезинфекция поверхностей, заживление ран, нанесение антибликового покрытия на стекла, улучшение прорастания семян, утилизация отходов, активация поверхности пластика для достижения лучшей адгезии краски и множество других применений.

About Author

VOST

See author's posts