Анализ наработки долгоживущих активных форм кислорода и азота в водных растворах под действием прямого пьезоразряда Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

SEE Si! 19-21 октября 2021 r.

Анализ наработки

долгоживущих активных форм кислорода и азота в водных растворах под действием прямого пьезоразряда

Павлик Т.И., Кончеков Е.М.

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва ИОФ РАН

Е-mail: ti.pavlik. u@gmail. com

В настоящий момент всё больший общественный интерес вызывают плазменные технологии, основанные на использовании низкотемпературной плазмы, генерируемой в атмосферной среде. Водные растворы, обработанные низкотемпературной плазмой, используются в медицине, сельском хозяйстве и пищевой промышленности [1]. На границе водной и воздушной среды из молекул воды, азота и кислорода образуются активные короткоживущие соединения кислорода, водорода и азота. Между ними продолжается взаимодействие в растворе, в результате чего образуются наиболее долгоживущие соединения: нитриты, нитраты и пероксид водорода [2]. Количество и виды этих соединений зависит от физических характеристик низкотемпературной плазмы и воздушной среды и от состава раствора.

Целью исследования является изучение наработки активных форм кислорода и азота в водных растворах под действием прямого пьезоразряда.

Актуальность данного исследования состоит в подготовке данного источника холодной плазмы для использования в медицине и сельском хозяйстве. Необходимо изучить, какие активные вещества и в каком количестве нарабатываются в водных растворах под действием холодной плазмы.

В данной работе использовался компактный источник низкотемпературной плазмы (прямого пьезоразряда), разработанный в Институте общей физики им. А.М. Прохорова РАН [3]. Обработка дистиллированной воды (Milli-Q) и физиологического раствора (0.9 %

^лодыГучГны; физика плазмы и плазменные технологии

NaCl) проводилась в течение разного времени и с разной выходной мощностью. Выходная мощность источника низкотемпературной плазмы регулировалась с помощью коэффициента заполнения генератора широтно-импульсной модуляции (17 % и 20 %).

В течение 30 мин после обработки растворов низкотемпературной плазмой в них измерялась концентрация нитрит-ионов фотометрическим методом, нитрат-ионов элекродным методом и пероксида водорода хемилюминесцентным методом.

Наработка активных форм кислорода и азота в дистиллированной воде меньше, чем в физиологическом растворе. Это может быть связано с тем, что физиологический раствор обладает большими буферными свойствами — исследования показали, что при воздействии низкотемпературной плазмы кислотность физиологического раствора растёт гораздо медленнее, чем кислотность дистиллированной воды. При этом наработка всех исследуемых соединений зависит от мощности источника. С увеличением времени и мощности обработки концентрация пероксида водорода и нитритов сначала возрастала, а потом выходила на плато и падала, что, скорее всего, связано с дальнейшим окислением этих соединений. Концентрация нитратов с увеличением времени и мощности обработки только возрастала, что подверждает предположение об окислении образующихся нитритов до нитратов.

По полученным данным о влиянии различных режимов обработки низкотемпературной плазмой на химический состав водных растворов можно подобрать необходимый режим, исходя из дальнейших целей использования.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-02-00378.

1. Kaushik N.K., Ghimire B., Li Y. et al. Biol Chem. 2018, 400, 39-62.

2. Liu D.X., Liu Z.C., Chen C. et al. Scientific Reports. 2016, 6, 23737.

3. Колик Л.В., Харчев Н.К., Борзосеков В.Д. и др. 2018, Патент №181459.