Исследование импульсных разрядов атмосферного давления и разработка оборудования для создания бактерицидной защиты технологических сред и изделий РЭА

• Автор: Трепов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ БАКТЕРИЦИДНОЙ СРЕДЫ.

1.1 Анализ механизмов уничтожения клеточных структур.

1.1.1 Основные бактерицидные факторы.

1.1.2 Механизм бактерицидного действия газообразных оксидантов.

1.1.3 Механизмы бактерицидного действия разряда в жидкости.

1.1.3.1 Механизм деструкции микроорганизмов от воздействия ударной волны

1.1.3.2 Пролонгированная микробная устойчивость воды, обработанной импульсными электрическими разрядами

1.1.3.3 Эрозия электродов и наночастицы.

1.2 Электрический разряд в гетерофазной атмосфере

1.2.1 Основные характеристики импульсного искрового разряда

1.2.2 Основные характеристики барьерного разряда на атмосферном воздухе, влияние паров воды на биологическую активность генерируемой среды
1.2.3 Основные характеристики барьерного разряда в водовоздушной среде
1.3. Электрический разряд в жидкости.
1.3.1 Механизмы протекания электрического разряда в жидкости.
1.3.2 Электродные системы
1.4 Выводы и постановка задачи.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ИМПУЛЬСНОГО РАЗРЯДА АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ЕГО ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
2.1 Разработка экспериментальной установки для исследования электрического разряда в гетерофазной атмосфере.
2.1.1 Разработка принципиальной схемы блока питания
2.1.2 Принцип действия разработанного импульсного БП.
2.1.3 Разработка электродных систем барьерного и искрового разрядов
2.1.4 Оптимизация параметров электродной системы БР
2.2 Разработка оборудования для исследования электрического разряда в жидкости. .
2.2.1 Разработка блока питания.
2.2.2 Принцип действия установки.
2.2.3 Разработка электродных систем для эффективной генерации кластеров металлов
2.2.4 Материалы электродов.
2.3 Методика исследования параметров разряда в гетерофазной атмосфере
2.3.1 Методика измерений концентрации озона
2.3.2 Измерения и регистрация тока высоковольтных импульсов напряжения наносекундного диапазона
2.3.3 Сравнительный анализ кинетики образования и разложения озона на электродных системах импульсного и барьерного разрядов
2.3.4 Измерения концентрации озона во влажной атмосфере
2.4 Методика исследования параметров разряда в жидкости
2.4.1 Исследование структуры разрядного импульса.
2.4.2 Измерения гидравлических параметров разряда
2.4.3 Вычисление производительности системы
2.4.4 Вычисление удельной энергии разряда
2.5 Выводы.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ БАКТЕРИЦИДНЫХ СВОЙСТВ СРЕДЫ,
ОБРАБОТАННОЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ ИМПУЛЬСНЫМИ РАЗРЯДАМИ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ
3.1 Исследование влияния электрического разряда в гетерофазной атмосфере на микробиологические объекты.
3.2 Исследование влияния электрического разряда в жидкости на микробиологические объекты.
3.2.1 Исследование влияния низкотемпературной плазмы электрического разряда в
жидкости на микробиологические объекты
3.2.3 Исследование влияния жидкой среды, обработанной электрическим разрядом, на микробиологические объекты.
3.3 Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ БАКТЕРИЦИДНОЙ ЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД И ИЗДЕЛИЙ РЭА
4.1 Разработка высоковольтного импульсного блока питания
4.2 Разработка и создание унифицированных модулей, генерирующих бактерицидную среду в газовой и жидкой фазе.
4.2.1 Ультрафиолетовое излучение
4.2.2 Разряд в газе.
4.2.3 Разряд в жидкости.
4.3 Очистка производственных и технологических помещений.
4.4 Дезинфекция и стерилизация узлов и изделий РЭА, а также изделий различною назначения, включая медицинские
4.4.1. Дезинфекция и стерилизация узлов и изделий РЭА
4.4.2. Дезинфекция и стерилизация изделий различного назначения, включая медицинские.
4.5. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В е годы XX века были предприняты успешные попытки очистки поверхностей от микробиологических объектов плазмой высокочастотного тлеющего разряда. С начала х годов системы микробиологической очистки на основе тлеющего разряда низкого давления, использующие в качестве рабочего газа перуксусную кислоту или перекись водорода, появились в США. Основными недостатками этих установок являются их высокая стоимость, токсичность используемых реагентов, малый объем плазменного реактора и возможность их использования только в стационарном режиме. Механизм уничтожения микроорганизмов в этих установках таков оба рабочих газа воздействуют, выделяя атомарный кислород, гидроксильные свободные радикалы и другие активные вещества. Следующим шагом в развитии плазменной микробиологической очистки стала попытка использовать нетоксичные газы, такие как аргон, азот, кислород и самую дешевую смесь газов воздух. Проведенные исследования подтвердили возможность такой очистки при невысоких температурах за короткое время мин, что в несколько раз быстрее традиционных методов. До сих пор нет четкого, согласованного представления о механизме уничтожения микробиологических объектов в таких системах. Это связано с множественностью воздействующих факторов, трудностью диагностирования и интерпретации полученных результатов. Один из возможных механизмов воздействия низкотемпературной плазмы на микроорганизмы основан на процессах взаимодействия активной частицы с клеткой. Основные бактерицидные факторы. Озон. Механизм уничтожения бактериальной клетки озоном основан на разрушении клеточной оболочки мембраны. Озон реагирует с фосфолипидами и протеинами, составляющим и мембрану, образуя непрочные и нестабильные соединения пероксиды. Пероксиды начинают распадаться, в результате чего целостность мембраны нарушается. В результате клетка разрушается. Механизм обеззараживающего действия озона исключает образование какихлибо озонрезистентных форм клеток. Эффективность обеззараживающего действия окислителя в воде оценивается по так называемому СТ критерию, который является произведением концентрации окислителя в воде С мгл на время контакта воды с окислителем Т мин для достижения требуемой степени обеззараживания порядок или . Энтеровирус возбудитель полиомиелита погибает в озонированной воде при концентрации С 0,4 мгл через Т 4 мин, СТ 1,6 мг минл, гарантированная степень инактивации 4 ,. Следующим фактором является ультрафиолетовое УФ излучение. Бактерицидное действие УФ излучения зависит от длины волны X, при этом эффективность воздействия на длине волны Х4 нм в раз больше, чем для i0 нм. Максимальный бактерицидный эффект достигается при им, при меньших длинах волн бактерицидный эффект снижается. Считается, что влияние УФ излучения обусловлено химическими изменениями поглощающих их сложных органических макромолекул, главным образом молекул нуклеиновых кислот ДНК и РНК и белков, и выражается в нарушении деления и гибели клеток, состоящих из этих органических соединений. Удельная поверхностная мощность УФ излучения воздушной плазмы при пониженном давлении к нм мкВтсм2, в то время, как удельная поверхностная мощность УФ излучения медицинских ртутных ламп составляет 0 мкВтсм2. При этом время стерилизации полной очистки от живых микробиологических объектов в кислородсодержащей плазме, например в воздушной, составляет от 0,5 до минут, что в несколько раз меньше времени стерилизации путем облучения такими лампами 5. Воздействие УФ излучения воздушной плазмы при пониженном давлении на микроорганизмы происходит иным образом, чем при воздействии ртутных медицинских ламп, это обусловлено разной эффективностью непосредственного воздействия на микроорганизмы, а также образованием химически активных частиц кислорода различного типа. Такой механизм воздействия на микробиологические объекты предоставляет возможность реализации процессов при более высоких давлениях, вплоть до атмосферного. При наличии в воздухе воды появляются гидроксильные радикалы ОН. Это один из самых сильных известных окислителей.