空氣電弧放電合成醫(yī)用一氧化氮的等離子體化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、低濃度的一氧化氮（NO）在臨床應(yīng)用方面有著重要的作用，脈沖電弧放電是獲得低濃度醫(yī)用NO的一種有效方法。為了獲得高純度的放電生成物NO，更有效的控制放電生成物中NO2和其它生成物質(zhì)，首先必須弄清電弧放電過程中究竟有哪些物質(zhì)生成，然后采取宏觀和微觀的方法，達(dá)到抑制放電中不需要物質(zhì)的生成目的。為此，本文根據(jù)所測量的空氣脈沖電弧放電時(shí)的發(fā)射光譜，以及放電混合氣體中生成物成分，研究了放電過程中出現(xiàn)的活性粒子及其變化，分析并給出了空氣放電中可能發(fā)生

2、的等離子體化學(xué)反應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用MATLAB進(jìn)行數(shù)值模擬，建立了相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的模型。主要研究結(jié)論如下：
　　 (1)研究發(fā)現(xiàn)空氣脈沖電弧放電的發(fā)射光譜類型非常豐富，既有原子、離子發(fā)射的線狀光譜，也有分子發(fā)射的帶狀光譜，還有灼熱電極端頭發(fā)射的連續(xù)光譜。
　　 (2)電弧放電時(shí)灼熱電極頭Fe產(chǎn)生的譜線主要出現(xiàn)在370-430nm與520-560nm的波長范圍內(nèi)，而電極頭Mo產(chǎn)生的譜線強(qiáng)度較弱，主要出現(xiàn)在700-8

3、00nm之間；在380-520nm與560-700nm的波長范圍內(nèi)，出現(xiàn)了OI、OII、NI、NII、CI和HI的線狀譜線；但沒有觀察到某個(gè)物種明顯特征的帶狀譜線。
　　 (3)通過便攜式氣體分析儀檢測發(fā)現(xiàn)，空氣電弧放電的混合氣體中含有H2O、CO2、CO、NO、NO2、CH4和O3，沒有發(fā)現(xiàn)N2O。
　　 (4)在實(shí)驗(yàn)研究和光譜測量的的基礎(chǔ)上，首次給出了放電過程中可能發(fā)生的193個(gè)等離子體基元反應(yīng)。根據(jù)空氣電弧放電時(shí)弧

4、柱區(qū)及其邊界層范圍內(nèi)，可能存在的碰撞離解、碰撞電離、締合電離、附著反應(yīng)、電子-離子復(fù)合反應(yīng)、離子-離子復(fù)合反應(yīng)、轉(zhuǎn)荷反應(yīng)和在背景條件下涉及的中性反應(yīng)等因素，提出進(jìn)一步的模型假設(shè)。
　　 (5)首次建立了在某一典型溫度下電弧放電合成NO的等離子體化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)模型假設(shè)，選取了六個(gè)具有代表性的化學(xué)反應(yīng)，建立了在3800K條件下NO生成的動(dòng)力學(xué)模型，并研究了五個(gè)組分NO、N2、N、O和O2隨時(shí)間的變化，發(fā)現(xiàn)NO能在很短的時(shí)間內(nèi)（