Nghiên cứu khả năng tạo gốc tự do trong nước bằng công nghệ plasma lạnh

Abstract

This study was conducted to investigate factors that affected the free radicals concentration generated in aqueous solution by cold plasma technology. The factors such as solution flow through electrodes (from 1 to 5 L/min), voltage (from 12 kV to 16 kV), plasma irradiation time (from 10 to 60 min), organic compounds and water types were studied. In addition, the study also investigated the effects of indirect plasma and air flow rate on the free radical concentration. The results showed that the concentration of free radical decreased from 7.57×10^-2 to 5.41×10^-2 mM when increasing water flow rate from 1 to 5 L/min. Concentration of free radical increased from 6.89×10^-2 to 7.77×10^-2 mM when increasing the voltage from 12 to16 kV. Experiment data also showed that increasing irradiation time (10 to 60 min) would also increase concentration of free radical (7.52×10-2 to 8.89×10^-2 mM). The highest concentration of free radical was obtained at condition of 1 L/min, 16 kV and 60 min irradiation. Furthermore, the study also found that the presence of organic compounds also strongly affected the free radical concentration.

Tóm tắt

Nghiên cứu này tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ gốc tự do sinh ra trong dung dịch nước bằng công nghệ plasma lạnh. Các yếu tố như lưu lượng dung dịch chảy qua điện cực, điện áp, thời gian chiếu xạ plasma, các chất hữu cơ và loại nước được khảo sát. Lưu lượng nước chảy qua hai điện cực được thay đổi từ 1 Lít/Phút (L/P) đến 5 L/P, điện áp thay đổi từ 12 kV đến 16 kV, thời gian xử lý từ 10 phút đến 60 phút. Ngoài ra, nghiên cứu còn tiến hành xem xét sự ảnh hưởng của buồng plasma gián tiếp và lưu lượng không khí bơm vào buồng plasma trực tiếp đến nồng độ gốc tự do. Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ gốc tự do giảm từ 7.57×10^-2 xuống 5.41×10^-2 mM khi tăng lưu lượng nước từ 1 đến 5 L/P. Nồng độ gốc tự do tăng từ 6.89×10^-2 đến 7.77×10^-2 mM khi tăng điện áp từ 12-16 kV. Nồng độ gốc tự do chiếm từ 7.52×10^-2 đến 8.89×10^-2 mM khi tăng thời gian chiếu xạ từ 10 đến 60 phút. Từ các kết quả trên, nghiên cứu đã xác định được các thông số vận hành để có hàm lượng gốc tự do lớn nhất cho quá trình xử lý là lưu lượng 1 đến 2 L/P, điện áp 16 kV và thời gian chiếu xạ là 60 phút. Hơn nữa, nghiên cứu còn cho thấy sự hiện diện các chất hữu cơ hay loại nước thải cũng ảnh hưởng mạnh đến nồng độ gốc tự do.