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原文传递液相脉冲放电效应及管线防生物附着的研究

论文题名：	液相脉冲放电效应及管线防生物附着的研究
关键词：	液相高压脉冲放电;冲击波;紫外线;强电场;紫贻贝杀灭;生物附着;远距离管道
摘要：	液相高压脉冲放电技术采用在两个电极之间施加脉冲高压，使两电极在水中形成液相放电，放电过程同时产生强力冲击波、紫外线，各种活性自由基和强电场。前人对液相脉冲放电各种效应的研究均仅限于单方面，液相放电所产生多方面的效应还没有被综合考虑，特别是各种效应如自由基，电场，紫外线辐射，冲击波的相对贡献率，至今未得到详细的研究。本文对液相放电机理及其应用进行了详细研究，主要结论有以下几点: 　　首先，采用针-板液相放电反应器，通过不同材料的小管将放电产生的各种效应进行了分离，深入调查了液相放电的多重效应如冲击波、紫外线，强电场和各种活性自由基的作用效果及其所占比例关系。在实验范围内，距放电点的距离（d)和峰值电压变化对紫外线杀菌所起作用基本没影响。与紫外线不同，随着距离d增加，冲击波对杀菌所起作用降低。实验范围内，峰值电压变化对冲击波杀菌作用比例几乎没有影响。距放电点的距离(d)对电场杀菌有着非常明显的影响。距离放电中心轴越远，电场对杀菌所起作用越小。放电中心轴处，紫外线、冲击波、电场对细菌杀灭所起作用近似值分别为30.8±4.8％、36.1±5.5、12.7±1.8％，由此推算出活性自由基所起作用约为20.4±2.5％。　　其次，设计了一个4m长管的大型水中放电装置，采用棒-棒式电极，液相中直接放电的形式，利用压力传感器测定冲击波峰值压力大小及其传播特性。冲击波在水下传播速度为1500m/s。电极间距不变，随着电压的升高，冲击波增大。在本实验范围内，经多点实验平均计算出冲击波强度经验公式为Pr=2.56E·e-0.4831r。放电电压保持不变，实验范围内当电极间距从3mm增加到7mm，冲击波峰值压力先升高后降低。峰值电流相同条件下，电极间距越大的冲击波压力值越大。主要是因为电功率对等离子体通道的击穿时间依赖于与峰值电流和通道等效电阻。电极间距增加，等离子通道的等效电阻增加。因此，电流为常量，电极间距增加，等离子体通道电功率增加。脉冲能量与冲击波峰值压力呈线性关系，能量越高，冲击波峰值压力越大。　　第三，液相放电能有效利用冲击波作用范围广的特点，以及紫外线和自由基有效扩散，最大限度地利用了能量，单次放电即可实现大范围的有效作用。利用液相高压脉冲放电产生的冲击波、紫外线联合作用远距离处理管道内污损生物紫贻贝，并对紫贻贝附着率及死亡率进行了调查，同时对紫贻贝的生物活性进行了监测，探讨了液相高压脉冲放电远距离处理污损生物的可行性。实验表明，提高脉冲峰值电压、增加输出能量、低频长时间、多次处理短时间对紫贻贝的去除均有较好的效果，反之则相反。同时，放电处理可以有效的降低贻贝的生物活性，且各组实验中，紫贻贝体内酶系统超氧化物歧化酶(SOD)活力与丙二醛(MDA)浓度呈负相关，过氧化氢酶(CAT)活力与过氧化氢(H2O2)浓度呈负相关，SOD趋势与CAT趋势近似。证明了液相高压脉冲放电可快速有效去除附着在远距离管道中的紫贻贝。
作者：	高志鹰
专业：	环境科学
导师：	孙冰
授予学位：	博士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文