Процессы переноса в плазму компонентов растворов хлоридов натрия, магния, кальция, стронция, бария и газофазные реакции тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат наук Сироткин, Николай Александрович

• Сироткин, Николай Александрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Сироткин, Николай Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Общая характеристика проблемы

1.2. Физические параметры разрядов с жидкими электролитными электродами

1.2.1. Катодное падение потенциала и напряженность электрического поля в плазме

1.2.2. Температура газа и заселенности колебательных состояний молекул

1.2.3. Характеристики электронного газа

1.3. Спектры излучения разряда

1.4. Процессы переноса компонентов растворов в газовую фазу.. 28 Выводы и постановка задачи исследования

Глава 2. Методы экспериментального исследования и численного

моделирования

2.1. Схема экспериментальной установки, условия экспериментов

2.2. Методика определения катодного падения потенциала, напряженности электрического поля в положительном столбе разряда и плотности тока

2.3. Регистрация спектров излучения разряда, определение абсолютных интенсивностей излучения компонентов плазмы

и температуры газа

2.4. Методики экспериментального исследования переноса компонентов жидкого электролитного катода в газовую фазу

2.4.1. Количественное определение катионов кальция

2.4.2. Количественное определение катионов бария

2.4.3. Количественное определение катионов магния

2.4.4. Количественное определение катионов стронция

2.4.5. Количественное определение катионов натрия

2.4.6. Количественное определение хлорид-ионов

2.5. Статистическая обработка результатов экспериментов

2.6. Методика моделирования ионного распыления раствора хлорида натрия методом классической молекулярной динамики

2.7. Расчет функции распределения электронов по энергиям

2.8. Численный расчет состава основных компонентов плазмы

Глава 3. Результаты и обсуждение

3.1. Физические характеристики разряда

3.2. Спектры излучения разряда

3.3. Коэффициенты переноса компонентов раствора в газовую фазу

3.4. Результаты моделирования ионного распыления раствора хлорида натрия методом классической молекулярной динамики

3.5. Оценка концентрации атомов кислорода и натрия в плазме

3.6. Численное моделирование процессов в плазме с учетом продуктов переноса из электролитного катода

Основные результаты и выводы

Список использованных источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Процессы переноса в плазму компонентов растворов хлоридов натрия, магния, кальция, стронция, бария и газофазные реакции»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Газовые разряды, контактирующие с жидкостями, представляют интерес как источники активных частиц для очистки и дезинфекции воды, модифицирования высокомолекулярных соединений, нанесения покрытий на различные материалы, формирования микро- и наноструктур на основе металлов и их оксидов.

Разряд постоянного тока, возбуждаемый в воздухе между металлическим анодом и катодом - раствором электролита, является простейшей системой, которая может быть использована для газоразрядного инициирования химических процессов в жидкой фазе. В такой плазмохимической системе образование активных частиц происходит как в плазме, так и в контактирующем с ней растворе. Решающая роль в образовании активных частиц в плазме принадлежит процессам, протекающим под действием электронных соударений с атомами и молекулами. Бомбардировка электролитного катода положительными ионами, ускоренными в области катодного падения потенциала, вызывает диссоциацию молекул растворителя и последующее протекание разнообразных физико-химических процессов в жидкости.

Вместе с тем, ионная бомбардировка раствора приводит к переносу в газовую фазу растворителя и компонентов растворенных веществ. Продукты переноса изменяют состав плазмы и набор протекающих в ней элементарных процессов. В результате должны изменяться физико-химические характеристики плазмы, включая концентрации заряженных частиц, распределения электронов по скоростям, а молекул и атомов - по уровням возбуждения. Естественно ожидать также изменения состава активных частиц плазмы, скоростей их образования и дальнейших превращений. Очевидно, что механизмы реакций, которые протекают в плазме разрядов, контактирующих с жидкой фазой, должны анализироваться с учетом процессов переноса компонентов раствора в плазму.

Таким образом, выявление закономерностей переноса компонентов растворов в газовую фазу под действием разряда, а также плазмохимических

реакций с участием продуктов переноса является актуальной проблемой, важной не только для понимания механизмов образования активных частиц в плазменно-растворных системах, но и для разработки новых технологий, основанных на газоразрядной обработке воды и водных растворов.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН. Проведенные исследования поддержаны грантом РФФИ № 12-03-31297-мол.

Цель работы - выявить закономерности процессов переноса компонентов раствора в плазму разрядов атмосферного давления с жидкими катодами: растворами хлоридов натрия и щелочноземельных металлов, и проанализировать влияние продуктов переноса на физико-химические характеристики плазмы и протекающие в ней процессы.

В задачи исследования входило:

- экспериментально определить количественные характеристики процессов переноса компонентов раствора в плазму разряда атмосферного давления;

- проанализировать особенности ионного распыления жидкого электролитного катода на основе расчетов методом молекулярной динамики;

- получить экспериментальные данные о физико-химических характеристиках разряда с различными электролитными катодами, оценить концентрации продуктов распыления жидкого катода в плазме и проанализировать их влияние на характеристики плазмы и скорости протекающих в ней процессов.

Научная новизна выносимых на защиту результатов. Впервые на основе экспериментальных данных определены коэффициенты переноса в газовую фазу молекул воды и компонентов растворенных веществ из водных растворов хлоридов натрия, магния, кальция, стронция, бария, используемых в качестве электролитных катодов разряда постоянного тока.

Впервые на основе расчетов методом молекулярной динамики доказан пороговый характер переноса компонентов растворенного вещества в плазму под действием ионной бомбардировки и показано, что перенос может происходить

как в виде сольватироваиных катионов и анионов, так и в виде ионных пар в составе водных кластеров.

Впервые на основе экспериментальных данных найдены концентрации молекул воды, атомов кислорода, натрия и щелочноземельных металлов в плазме разрядов атмосферного давления с жидкими электролитными катодами, проанализированы каналы влияния продуктов переноса на физико-химические характеристики плазмы и скорости образования в ней активных частиц.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты работы вносят вклад в понимание механизмов формирования физико-химических свойств разрядов с жидкими электролитными катодами и расширяют экспериментальную базу для построения моделей процессов, протекающих в плазменно-растворных системах. Полученные результаты и выводы могут быть полезны при разработке научных основ плазмохимических технологий, связанных с газоразрядной обработкой жидких сред.

Апробация работы. Результаты работы представлены на следующих семинарах, конференциях и симпозиумах: VII International Conference on Plasma Physics and Plasma Technology (PPPT-7) (Minsk, 2012 г.), Fifth Central European Symposium on Plasma Chemistry (5th CESPC) (Hungary, 2013 г.), Всероссийская (с международным участием) конференция «Физика низкотемпературной плазмы» (Казань, 2014 г.), VII Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии (Плес, 2014 г.), V Международная конференция по материаловедению и физике конденсированных сред (Кишенев, 2010 г.), 20th European Conference on the Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases (Serbia, 2010 г.), Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС (Звенигород, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014 гг.), Региональная конференция молодых ученых «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем» (Крестовские чтения) (Иваново, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014 гг.), Студенческая научная конференция «Дни науки» (Иваново, 2007, 2009, 2010, 2011 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 32 работы, в том числе, 4 статьи в двух журналах, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК Российской Федерации для опубликования основных научных результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, а также 28 публикаций в сборниках трудов и тезисов докладов международных, всероссийских и региональных конференций.

Вклад автора заключается в изучении литературных источников, получении экспериментальных результатов, их обработке, систематизации и анализе. Выбор цели и задач исследования, подготовка публикаций проведены совместно с научным руководителем и соавторами.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общая характеристика проблемы

В последние десятилетия интенсивно развиваются исследования кинетики и механизмов реакций, протекающих в газовых разрядах, контактирующих с жидкостями, а также в жидкой фазе, подвергаемой газоразрядной обработке. Подчеркивая тесную взаимосвязь процессов в плазме и в контактирующей с ней жидкой фазе, А.И. Максимов предложил называть такие системы плазменно-растворными [1,2].

Первые исследования действия газовых разрядов на растворы появились в 19 веке [3]. Это направление первоначально рассматривалось как раздел классической электрохимии и получило название «электролиз под действием тлеющего разряда» (glow discharge electrolysis). Интенсивное изучение электролиза под действием тлеющего разряда началось в период 1914 - 1954 гг. А. Клеменком с сотрудниками и было продолжено Хиклингом с соавторами [4-9]. Исследовались химические эффекты, связанные с действием газовых разрядов на водные растворы ряда неорганических соединений, а также на растворы производных бензола. В работах А. Хиклинга с сотрудниками изучались также некоторые свойства разряда постоянного тока с электролитным катодом. Было отмечено, что химические процессы, наблюдаемые в жидкой фазе, имеют много общего с процессами, изучаемыми радиационной химией. Для объяснения химических превращений, наблюдаемых при действии разрядов на растворы, были высказаны гипотезы о вкладе в инициирование реакций излучения разряда, а позднее - радиационно-химических эффектов, обусловленных бомбардировкой поверхности жидкости заряженными частицами, генерируемыми в плазме.

Варианты комбинирования газовых разрядов с растворами. Система плазма - раствор может быть организована несколькими существенно различающимися способами [1, 2, 10]. Не вдаваясь в детали, можно выделить три принципиально отличающихся варианта организации таких систем.

1. В первом варианте разряд, создающий контактирующую с раствором плазму, не замыкается на раствор (рис. 1.1а). При этом активирующее действие разряда может быть связано лишь с теми активными частицами, которые достигают поверхности раствора и переходят в него. Таковыми могут быть стабильные нейтральные частицы: озон и метастабильные возбужденные молекулы.

2. Второй подход к газоразрядной обработке жидкой фазы предполагает, что раствор электролита выполняет функцию одного из электродов для возбуждения разряда (рис. 1.16). Разряд является источником плазмы над поверхностью раствора, а в растворе ток проходит как в обычной электролитической ячейке. При использовании разряда постоянного тока возможны два варианта: по отношению к газоразрядному промежутку поверхность раствора может быть катодом или анодом. Замыкание разряда на раствор, то есть появление граничной поверхности с новыми свойствами, и протекание тока через раствор существенно меняют свойства системы. Если в газовой фазе расположен лишь один из электродов, система может иметь общие черты с классической электрохимической ячейкой. Однако если оба электрода находятся в газовой фазе, над поверхностью раствора создается две зоны плазмы и границы раздела фаз «металл - раствор» заменяются границами раздела «плазма - раствор».

3. С точки зрения инициирования химических процессов в растворах особый интерес представляют случаи, когда зона плазмы полностью находится внутри раствора (рис. 1.1 в). В простейшем варианте в жидкость погружаются два электрода, между которыми прикладывается высокое напряжение, достаточное для развития электрического пробоя. Как правило, используются импульсы напряжения в десятки киловольт. Пробой происходит внутри парогазовых пузырей, образование которых может быть обусловлено процессами электролиза или испарения раствора при его перегреве вблизи поверхности электрода.

Образование парогазовых пузырьков может происходить также в диафрагме или капилляре, которые соединяют две части раствора, разделенные диэлектрической перегородкой, как это имеет место в так называемых

диафрагменных или капиллярных разрядах (рис. 1.1). Пузырьки могут создаваться и путем барботирования газа через раствор.

НУ

/

ш

Шт

1

а б

Рис. 1.1. Способы комбинирования электрических разрядов с жидкостью: 1 - раствор, 2 ~ электроды, 3 - зона разряда, 4 - перегородка с диафрагмой (в).

Следует подчеркнуть важную особенность любых плазменно-растворных систем: в них обеспечиваются условия для образования активных частиц как в плазме, так и в жидкой фазе. Имеющиеся в литературе данные не позволяют сегодня количественно разделить вклады этих процессов в наблюдаемые химические превращения в растворах.

Второй существенной особенностью таких систем является тесная взаимосвязь процессов, протекающих в плазме и в жидкой фазе. Например, при использовании раствора в качестве катода разряда неизбежно наблюдается перенос компонентов раствора в плазму и, как следствие, изменение ее состава и свойств. Это должно сказываться на кинетике генерации и последующих превращений активных частиц как в плазме, так и в жидкой фазе.

Таким образом, выявление механизмов химических процессов, протекающих в плазменно-растворных системах, должно опираться на два взаимосвязанных, но достаточно самостоятельных раздела - физику плазмы и

физическую химию генерации и последующих реакций активных частиц в растворах.

Потенциальные применения плазменно-растворных систем. Интерес к изучению плазменно-растворных систем в значительной степени обусловлен перспективами их практического использования, которые рассматриваются в раде монографий и обзорных статей [1, 2, 11 - 20].

Все химические эффекты действия газовых разрядов на растворы связаны с первичными актами генерации активных частиц. В простейшей системе -разряде с жидким электролитным катодом ионная бомбардировка поверхности водного раствора вызывает диссоциацию и ионизацию молекул растворителя (воды). В результате в жидкой фазе появляются радикалы Н', ОН', О', гидратированные электроны. Как показывают эксперименты, выходы первичных активных частиц и продуктов их последующих реакций превышают значения, найденные по закону Фарадея [4-6, 11, 20].

В случае разряда с жидким электролитным катодом скорость генерации первичных активных частиц в жидкой фазе должна зависеть от формирующегося падения потенциала, которое определяет энергетическое распределение ионов, бомбардирующих раствор. В то же время стационарные концентрации активных частиц в жидкой фазе связаны с многообразием вторичных реакций, кинетика которых зависит от состава раствора, его температуры, значения рН и ряда других факторов. Так, в работе [21] на основе обобщения многочисленных литературных данных показано, что начальная скорость генерации пероксида водорода в плазменно-растворных системах пропорциональна вкладываемой в систему мощности, энергетический выход Н202 при различных способах возбуждения разряда и составах растворов составляет 0,5-1 г/(кВт-ч). Типичные

3 2

стационарные концентрации Н202 (10" - 10" моль/л) определяются не только скоростью генерации пероксида водорода, но и кинетикой вторичных реакций, ведущих к его расходованию, в том числе, в окислительных реакциях с компонентами растворов.

В случае нестационарных разрядов, возбуждаемых в объеме растворов, на кинетику химических процессов могут влиять звуковые или ударные волны, сопровождающие горение разрядов [2].

Анализ литературы позволяет выделить следующие направления прикладного использования разрядов, контактирующих с жидкостями (плазменно-растворных систем).

Эмиссионно-спектралъный анализ наличия ионов металлов в воде [17, 2230]. Это направление использования разрядов непосредственно связано с процессами переноса компонентов растворенного вещества в плазму под действием ионной бомбардировки электролитного катода. Действительно, в спектрах излучения разрядов регистрируются атомарные линии металлов, которые в растворах присутствуют в виде катионов, отмечается высокая чувствительность этого метода по отношению к тяжелым металлам, присутствующим в воде (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Атомы металлов, излучение которых регистрируется в спектрах

разрядов с электролитным катодом

Металл Линия, нм Предел обнаружения, мг/л Условия эксперимента Литература

Ток, мА рН среды

Иа 589.6 0.06 50 1.7(Н2804) [17]

589.0 0.0008 80 1.0 (НЖ>з) [28]

589.9 0.001 110 1.0 [26]

К 766.5 0.2 90 1.7(Н2804) [17]

766.5 0.013 80 1.0 (ГОЮз) [28]

770.5 0.001 110 1.0 [26]

Са 422.7 0.4 120 1.7 (Н2804) [17]

422.7 0.023 80 1.0 (НЖ>з) [281

422,7 0.017 80 0.7 [30]

Mg 279.6 0.8 60 1.2 (Н2804) [17]

280.3 1.5 60 1.2 (Н2804) [17]

285.2 0.019 80 1.0 (ЫМОз) [28]

Сё 228.8 0.1 100 1.6 (Н2804) [17]

228.8 0.009 80 1.0(НЖ>з) [28]

228.8 0.7 80 1.0 [27]

458.9 0.03 110 1.0 [26]

228.8 0.005 80 0.7 [30]

РЬ 405.8 0.8 100 1.8 (Н2804) [171

368.3 0.082 80 1.0 (НЫОз) [281

405.8 0.3 80 1.0 [271

405.8 0.03 100 1.0 [29]

369.8 0.01 110 1.0 [26]

Си 324.7 0.06 100 1.6(Н2804) [17]

324.7 0.031 80 1.0 (НЖ>з) [28]

324.7 0.3 80 1.0 [27]

324.7 0.01 100 1.0 [29]

326.2 0.01 110 1.0 [26]

N1 341.5 0.4 80 1.3 (Н2804) [17]

341.5 0.110 80 1.0 (Ш03) [28]

341.5 0.02 100 1.0 [29]

гп 213.8 0.1 100 1.2 (Н2804) [17]

213.9 0.042 80 1.0(НЖ)3) [28]

481.1 0.6 100 1.0 [29]

Мп 280.1 0.8 60 1.2 (Н2804) [17]

279.8 0.4 60 1.2 (Н2804) [17]

403.8 0.7 60 1.2 (Н2804) [17]

279.5 0.03 80 1.0(НЖ)3) [28]

403.1 0.1 80 1.0 [27]

403.1 0.03 100 1.0 [29]

нё 253.7 0.349 80 1.0 (НЖ)з) [28]

365.0 1.0 80 1.0 [27]

580.7 0.08 110 1.0 [26]

Сэ 852.1 0.211 80 1.0(НЖ)3) [28]

Аё 338.3 0.005 80 1.0 (НЖ)з) [25]

8г 460.7 0.049 80 1.0 (НЖ)з) [28]

Аи 242.8 0.078 80 1.0 (Ш03) [25]

и 670.8 0.008 80 1.0 (НЫОз) [25]

А1 396.1 0.3 80 1.0 [27]

Сг 357.8 0.9 80 1.0 [27]

357.8 0.2 100 1.0 [29]

Бе 497.5 0.02 100 1.0 [29]

Синтез и полимеризация органических соединений в растворах. В работах [31, 32] была показана возможность синтеза аминокислот в жидкой фазе при действии контактного тлеющего разряда на водные растворы алифатических кислот и аминов. В присутствии аммиака были синтезированы глицин, аланин, [3-аланин, аспаргиновая кислота. В работах [33, 34] зарегистрировали образование аспаргина при обработке растворов простейших аминокислот контактным разрядом.

Тлеющий разряд пониженного давления между расположенным в газовой фазе металлическим анодом и водным раствором акриламида инициирует процесс полимеризации в жидкой фазе [35]. Было найдено, что выход полимера и его средняя молекулярная масса увеличиваются с ростом концентрации

акриламида. Выход полимеризации прямо пропорционален количеству электричества, прошедшего через ячейку. На эффективность полимеризации влияет давление газа и значение рН среды. Полимеризация акриламида наблюдается и при действии контактного тлеющего разряда [36] в водном растворе мономера.

Окислительная деструкция органических соединений под действием разрядов и очистка воды от органических примесей. С начала 1990-х годов в связи с решением экологических проблем внимание исследователей привлекают процессы окислительной деструкции органических соединений в водных растворах под действием импульсных разрядов в жидкости или разрядов между металлическим электродом в газовой фазе и поверхностью раствора [13, 15, 18, 37]. Установлено, что первичными продуктами превращений фенола в воде под действием электрических разрядов являются пирокатехин, гидрохинон, п-бензохинон и в малых количествах резорцин [37]. На последующих стадиях процесса деструкции происходит раскрытие ароматического кольца с образованием алифатических продуктов.

К настоящему времени показаны возможности деструкции широкого круга органических загрязнителей в воде, включая красители различных классов, поверхностно-активные вещества, компоненты парфюмерных и косметических средств, некоторых лекарственных препаратов [14, 18, 38].

Стерилизация воды, водных растворов и изделий. Плазма газового разряда рассматривается не только как источник нейтральных активных частиц, но и коротковолнового УФ-излучения. Это послужило основанием к исследованию стерилизующего действия электрических разрядов на водные растворы [39-41]. Под действием химически активных частиц происходит распад аминокислот и белков, деполяризация нуклеиновых кислот в клетках микроорганизмов. Электрические разряды в жидкости генерируют акустические и ударные волны, способные механически разрушать клетки бактерий [42]. Обеззараживающее действие продолжается длительное время после прекращения действия разряда,

что вызвано действием продуктов разложения микроорганизмов в активной фазе процесса.

Модификация поверхности природных и синтетических полимерных материалов. Исследования влияния газоразрядной активации растворов на свойства поверхности обрабатываемых в них полимерных материалов выполнены авторами работ [43-45]. Данные ИК-спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показывают образование на поверхности полимеров ОН- и С=0-групп, карбоксильных групп. Процессы модификации улучшают смачиваемость поверхности и позволяют иммобилизовать на ней биологически активные соединения.

Синтез наночастиц. Получение углеродных нанотрубок при действии микроволнового разряда на жидкие углеводороды было описано в работе [46]. Авторами было отмечено, что жидкая фаза играет важную роль в процессе формирования наноматериалов. При изучении действия электрических разрядов на водные растворы было найдено, что наночастицы Ag или Аи образуются на границе раздела фаз плазма - раствор как при отрицательной, так и положительной полярности электрода, находящегося в жидкости [47-50]. В работе [51] обобщены данные по синтезу наночастиц в жидкой фазе при условии, когда оба электрода помещены в жидкость.

1.2. Физические характеристики разрядов с электролитными электродами

Совершенно очевидно, что химическая активность газовых разрядов с электролитными электродами должна быть тесно связана с их физическими характеристиками, что характерно для любых плазмохимических систем. В то же время следует подчеркнуть, что механизмы процессов, формирующих состояние разрядов с жидкими электродами, изучены в значительно меньшей степени, чем для "классических" разрядов с металлическими электродами. Учитывая разнообразие способов организации плазменно-растворных систем и связанные с этим особенности разрядов, в дальнейшем будут рассмотрены свойства лишь разрядов атмосферного давления с катодами из водных растворов электролитов.

1.2.1. Катодное падение потенциала и напряженность поля в положительном столбе

Уже ранние исследования показали, что по ряду признаков разряды постоянного тока с жидкими электролитными катодами имеют сходство как с дуговыми, так и с тлеющими разрядами между металлическими электродами [2]. Наиболее существенное различие между тлеющими и дуговыми разрядами связано с механизмом эмиссии электронов из катода: в первом случае это так называемая у-эмиссия под действием положительных ионов и УФ-излучения, во втором - термоэмиссия, хотя возможен и вклад автоэлектронной эмиссии. Следствием разных механизмов эмиссии является сильное различие катодного падения потенциала, величина которого в нормальном тлеющем разряде составляет сотни вольт, а в дуговом - десятки или даже единицы вольт [52].

Анализ литературных данных позволяет выделить общие характерные свойства разрядов атмосферного давления с жидкими электролитными электродами. Эти разряды имеют падающие вольтамперные характеристики (рис. 1.2), видимая площадь «катодного пятна» на поверхности раствора увеличивается примерно прямо пропорционально току разряда (рис. 1.3), то есть плотность катодного тока не зависит от тока разряда. В широком интервале токов от тока разряда не зависит и катодное падение потенциала.

Сохранение плотности катодного тока и катодного падения потенциала при изменении тока разряда, а также характерные значения катодного падения и напряженности поля в плазме (табл. 1.1, рис. 1.4) позволяют рассматривать данный разряд как нормальный тлеющий разряд при атмосферном давлении.

V, кВ-)

1,2.

0,8

0,4

в

до ■ . .

д о д О д о д

л а 2 § 2 о 5 О О

■ -1 о -2 Д -3

0 20

60

100

/, мА

Рис. 1.2. Вольтамперные характеристики разрядов атмосферного давления в воздухе с электролитными катодами (7- вода, 2,3 - растворы ЫаС1) [53].

12108 642-

5, мм*

0

т 5

-1— 10

-1— 15

—I— 20

-1-1-Г

25 /, мА

Рис. 1.3. Площадь катодного пятна на поверхности жидкого катода в зависимости от тока разряда. Катод - раствор ЫС1 (0,1 М) [54].

с/, в

300

700 ; { §

600 - Ф

500 *

• ! а А 1

400 I 1 А А

10 20

30

£

! ▲

а

40

о 1 • 2

Л 3

А 4

□ 5

§

50 /, мА

Рис. 1.4. Катодное падение потенциала в разряде атмосферного давления с жидким электролитным катодом в зависимости от тока разряда (1 - вода, 2-5 растворы КС1) [55].

Катодное падение потенциала зависит от состава электролитного катода: максимальные значения характерны для разряда, катодом которого является вода; меньшие - при использовании в качестве катодов растворов электролитов (табл. 1.2). В любом случае значения катодного падения выше тех, что характерны для тлеющих разрядов пониженного давления с металлическими катодами. Причиной этого авторы ряда работ не без оснований считают различие механизмов эмиссии электронов из металлических и жидких электролитных катодов [1, 2]. При этом для оценки коэффициентов у-эмиссии иногда используется выражение для катодного падения потенциала в тлеющем разряде нормального типа. Выполненные в таком приближении оценки коэффициентов эмиссии из жидких электролитных катодов дают значения у~10° - 10"3 [56], в то время как соответствующая величина для металлических катодов составляет 10"2 - 1.

Таблица 1.2. Катодное падение потенциала (1/с) и напряженность электрического поля (Е) в разрядах с электролитными электродами (по данным работ [1, 2, 17, 53, 57])

Условия экспериментов ис, В Е, В/см Примечания

Разряд атмосферного давления в воздухе, катод - раствор H2SO4, /=50 - 100 мА 450 - 800 -1000 и с почти не меняется при 4<рН<8, но уменьшается с ростом кислотности раствора при рН<4

Разряд атмосферного давления в воздухе, катод - водопроводная вода или раствор NaCl, /=46, 70, 85 мА 400 - 500 600 -950 -1600 (Н20) иси Е уменьшаются с ростом тока, анодное падение иа = 160 - 200 В. Напряженность поля в столбе со стороны катода выше

Разряд атмосферного давления в воздухе, катод - раствор НС1, рН 1.55, /=66 - 95 мА, площадь катода ограничена стеклянным капилляром 900 - 950 ис увеличивается с ростом тока, плотность катодного тока Л растет от 3.1 до 4.4 А/см . Авторы полагают, что разряд является аномальным тлеющим

Разряд при р~256 - 971 mbar, катод - раствор h2so4, рН 1.4, /=100 мА 515±5 330-920 ис от давления не зависит, Е растет с давлением, интервал значений указан для р=256 - 971 шЬаг

Разряд при атмосферном давлении в воздухе, катод и анод - проточная вода, /=66 - 95 мА 400 700 - 800 Анодное падение потенциала иа ~ 200 В, средняя плотность тока разрядау'~0.1 - 1 А/см

Разряд атмосферного давления в воздухе, /=10 - 30 мА, катод - р-р hno3, с=1.4 10~4 моль/л катод - раствор NaOH, с=7.5 10"2 моль/л катод - раствор Na2SC>4, с=10" моль/л катод - раствор NaCl с=0.5 моль/л, рН 2 - 12 регулировали добавками НС1 или NaOH 620 - 650 600-610 500-530 500 -1500 -1250 ис в пределах погрешности измерений от тока не зависит, с ростом концентрации растворов кислоты или щелочи катодное падение уменьшается. При использовании растворов ЫаС1 с регулируемым значением рН величина ис в пределах погрешности измерений не зависит от рН в интервале 2-12.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сироткин, Николай Александрович, 2015 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кутепов A.M., Захаров А.Г., Максимов А.И. Вакуумно-плазменное и плазменно-растворное модифицирование полимерных материалов. М.: Наука, 2004. - 496 с.

2. Максимов А.И. Физико-химические свойства плазменно-растворных систем и возможности их технологических применений // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т. XI-5. Прикладная химия плазмы / Под ред. Ю.А. Лебедева, Н.А. Платэ, В.Е. Фортова. М.: Янус-К, 2006. С. 263 - 309.

3. Gubkin A. Reduced matrix interferences compared to flames // J. Ann. Phys. Chem. 1887 - V. 32,-P. 114-115.

4. Davies R. A., Hickling A. Glow-discharge electrolysis. Part I. The anodic formation of hydrogen peroxide in inert electrolytes // J. Chem. Soc. 1952. - P. 35953602 DOI: 10.1039/Л19520003595

5. Hickling A., Linacre J. K. Glow-discharge electrolysis. Part II. The anodic oxidation of ferrous sulphate // J. Chem. Soc. 1954. - P. 711-720. DOI: 10.1039/JR9540000711

6. Denaro A. R., Hickling A. Glow Discharge Electrolysis in Aqueous Solutions // J. Electrochem. Soc. 1958.-V. 105,-№. 5.-P. 265-270.

7. Hickling A., Ingram M. D. Glow-discharge electrolysis // J. Electroanal. Chem. 1964 - V.8.-№ l.-P. 65-81.

8. Hickling A., Ingram M. D. Contact glow-discharge electrolysis // Trans. Faraday Soc. - 1964. - V. 60. - P. 783-793.

9. Hickling A. Electrochemical processes in glow discharge at the gas-solution interface // Modern Aspects of Electrochemistry. 1971. -V.6. - P. 329-373.

10. Bruggeman P., Leys C. Non-thermal plasmas in and in contact with liquids // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009.- V. 42,- № 5,- P. 1-28 DOI :10.1088/0022-3727/42/5/053001

11. Захаров А.Г., А.И. Максимов А.И., Титова Ю.В. Физико-химические свойства плазменно-растворных систем и возможности их технологических применений // Успехи химии. 2007. - Т. 76. - № 3.- С. 260 - 278.

12. Yang Y., Cho Y.I., Fridman A. Plasma Discharge in Liquid: Water Treatment and Applications. New York: CRC Press, 2012. - 209 p.

13. Malik M.A. Ghafar A., Malik S.A. Water purification by electrical discharges // Plasma Sources Sci. Technol. 2001. - V. 10.- № 1,- P. 82 - 91.

14. Ren J., Yao M., Yang. Wu, Li Y., Gao J. Recent progress in the application of glow-discharge electrolysis plasma // Centr. Eur. J. Chem. 2014. - V.12 - №12-P.1213 - 1221.

15. Sato M. Environmental and biotechnological applications of high-voltage pulsed discharges in water// Plasma Sources Sci. Technol. 2008. - V. 17. - D01024021 (7 PP)-

16. Locke B. R., Sato M., Sunka P., Hoffmann M. R., Chang, J. S Electrohydraulic discharge and nonthermal plasma for water treatment // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. -V. 45.-№2.-P. 882-905.

17. Mezei P., Cserfalvi T. Electrolyte cathode atmospheric glow discharges for direct solution analysis // Appl. Spectr. Rev. 2007. - V. 42. - P. 573 - 604.

18. Jiang В., Zheng J., Qiu S., Wu M., Zhang Q., Yan Z., & Xue Q. Review on electrical discharge plasma technology for wastewater remediation // Chem. Eng. J. 2014.-V. 236.-P. 348-368.

19. Moreau M., Orange N., Feuilloley M. G. J. Non-thermal plasma technologies: new tools for bio-decontamination // Biotechnology Advances. - 2008. - V. 26. - №. 6.-C. 610-617

20. Баковец B.B., Поляков O.B., Долговесова И.П. Плазменно-электролитическая обработка металлов. Новосибирск: Наука, 1991. - 168 с.

21. Locke B.R., Shih K.Y. Review of the methods to form hydrogen peroxide in electrical discharge plasma with liquid water // Plasma Sources Sci. Technol. - 2011. -V. 20. - No 3. - DOI: 053001. (pp. 15)

22. Cserfalvi Т., Mezei P., Apai P. Emission studies on a glow discharge in atmospheric pressure air using water as a cathode // J. Phys. D: Appl. Phys. - 1993. -V. 26. - №. 12.-C. 2184-2188.

23. Marcus R. K., Davis W. C. An atmospheric pressure glow discharge optical emission source for the direct sampling of liquid media //Anal. Chem. - 2001. - V. 73. - №. 13. - P. 2903-2910.

24. Marcus R. K., Broekaert J. A. C. (ed.). Glow discharge plasmas in analytical spectroscopy. - John Wiley & Sons, 2003.

25. Webb M. R., Andrade F. J., Hieftje G. M. Use of electrolyte cathode glow discharge (ELCAD) for the analysis of complex mixtures // JAAS. - 2007. - V. 22. -№. 7. - P. 766-774.

26. Hyo J.K., Jeong H.L., Myung Y.K., Cserfalvi T., Mezei P. Development of open-air type electrolyte-as-cathode glow discharge-atomic emission spectrometry for determination of trace metals in water // Spectrochim. Acta, Part B: Atom. Spectrosc. - 2000 - V. 55.- P.823-831.

27. Yang S. Park, Soo H. Ku, Sung H. Houng, Hyo J.Kim. Piepmeier E.H. Fundamental studies of electrolyte-as-cathode glow discharge-atomic emission spectrometry for the determination of trace metals in flowing water // Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. - 1998. - V. 53. - №. 6. - P. 1167-1179.

28. Webb M. R., Andrade F. J., Gamez G., McCrindle R., Hieftje G. M. Spectroscopic and electrical studies of a solution-cathode glow discharge // JAAS. -2005.-V. 20. - №. 11.-P. 1218-1225.

29. Mottaleb M. A., Woo Y. A., Kim H. J. Evaluation of open-air type electrolyte-as-cathode glow discharge-atomic emission spectrometry for determination of trace heavy metals in liquid samples //Microchem. J. - 2001. - V. 69. - №. 3. - P. 219230.

30. Shekhar R., Karunasagar D., Ranjit M., Arunachalam J. Determination of elemental constituents in different matrix materials and flow injection studies by the electrolyte cathode glow discharge technique with a new design //Anal. Chem. -2009.-V. 81. - №. 19.-P. 8157-8166.

31. Suzuki S., Minoru Tamura M., Terasawa Jun-ichi , Harada K. Formation of examine acids from |3- and y-amino acids by contact glow discharge electrolysis // Bioorganic Chemistry.- 1978.-V. 7.-№1.-P. 111-113.

32. Harada K., Nomoto M.M., Gunji H. Formation of amino acids from aliphatic amines by contact glow discharge electrolysis // Tetrahedron Letters. - 1981. - V. 22. -N 8. - P. 769-772.

33. Munegumi Т., Shimoyama A., Harada K. Abiotic Asparagine Formation from Simple Amino Acids by Contact Glow Discharge Electrolysis // Chem. Lett. - 1997. - №. 5.-P. 393-394.

34. Munegumi T. Chemical evolution of simple amino acids to asparagine under discharge onto the primitive hydrosphere: simulation experiments using contact glow discharge//Bull. Chem. Soc. Japan.-2014. V. 87,-№11.-P. 1208-1215.

35. Denaro A. R., Hough К. O. Polymerisation by glow discharge electrolysis // Electrochimica Acta. - 1973.-V. 18.-№. ll.-P. 863-868.

36. Sengupta S. K., Sandhir U., Misra N. A study on acrylamide polymerization by anodic contact glow discharge electrolysis: A novel tool //J. Polymer Sci. A: Polymer Chem.-2001.-V. 39.-№. 10.-P. 1584-1588.

37. Hoeben W. F. L. M., Van Veldhuizen E. M., Rutgers W. R., Cramers С. A. M. G., Kroesen G. M. W. The degradation of aqueous phenol solutions by pulsed positive corona discharges // Plasma Sources Sci. Technol. 2000. V. 9. P. 361-369

38. Бобкова E. С., Гриневич В. И., Исакина А. А., Рыбкин В. В. Разложение органических соединений в водных растворах под действием электрических разрядов атмосферного давления //Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - 2011. - Т. 54. -№. 6. СЗ-17.

39. Moreau М., Orange N., Feuilloley М. G. J. Non-thermal plasma technologies: new tools for bio-decontamination // Biotechnology Advances. - 2008. - V. 26. - №. 6.-P. 610-617.

40. Du С. M., Wang J., Zhang L., Li H. X., Liu H., & Xiong Y. The application of a non-thermal plasma generated by gas-liquid gliding arc discharge in sterilization //New J. Phys. - 2012. - V. 14.-№. 1.-P. 013010.

41. Takai E., Ikawa S., Kitano K., Kuwabara J., Shiraki K. Molecular mechanism of plasma sterilization in solution with the reduced pH method: importance of permeation of HOO radicals into the cell membrane //J. Phys. D: Appl. Phys. - 2013. -V. 46. -№. 29.-P. 295402.

42. Hong Y. C., Park H. J., Lee B. J., Kang W. S., Uhm H. S. Plasma formation using a capillary discharge in water and its application to the sterilization of E-coli II Phys. Plasmas. - 2010. - V. 17. - №. 5. - P. 053502.

43. Titov V. A., Rybkin V. V., Shikova T. G., Ageeva T. A., Golubchikov O. A., Choi, H. S. Study on the application possibilities of an atmospheric pressure glow discharge with liquid electrolyte cathode for the modification of polymer materials //Surf. Coat. Technol. -2005. - V. 199. -№. 2. - P. 231-236.

44. Choi H. S., Shikova T. G., Titov V. A., Rybkin V. V. Surface oxidation of polyethylene using an atmospheric pressure glow discharge with liquid electrolyte cathode //J. Coll. Interface Sci. - 2006. - V. 300. - №. 2. - P. 640-647.

45. Titov V. A., Shikova T. G., Rybkin V. V., Ageeva T. A., Choi H. S. Modification of polyethylene, polypropylene and cotton using an atmospheric pressure glow discharge with liquid electrolyte cathode // High Temp. Mater. Process: An International Quarterly of High-Technology Plasma Processes. - 2006. -V. 10. - №. 3.-P. 467-478.

46. S. Nomura, H. Toyata, S. Mukasa, H. Yamashita, T. Maehara, M. Kuramoto Microwave plasma in hydrocarbon liquids // Appl. Phys. Lett. 2006- V. 88. -№21.-P. 211503.

47. Takai O. Solution plasma processing (SPP) // Pure Appl. Chem. - 2008. - V. 80. - №. 9.-P. 2003-2011.

48. Saito N., Hieda J., Takai O. Synthesis process of gold nanoparticles in solution plasma // Thin Solid Films. - 2009. - V. 518. - №. 3. - P. 912-917.

49. Bratescu M. A., Cho S. P., Takai O., Saito N. Size-controlled gold nanoparticles synthesized in solution plasma // J. Phys. Chem. C. - 2011. - V. 115. - №. 50. - P. 24569-24576

50. Shirai N., Uchida S., Tochikubo F. Synthesis of metal nanoparticles by dual plasma electrolysis using atmospheric dc glow discharge in contact with liquid // Japanese J. Appl. Phys. - 2014. - V. 53. - №. 4. - P. 046202.

51. Graham W. G., Stalder K. R. Plasmas in liquids and some of their applications in nanoscience // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2011. - V. 44. - №. 17. - P. 174037.

52. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: Наука, 1992.- 536 с.

53. Bruggeman P., Ribezl Е, Maslani A., Degroote J., Malesevic A.,Rego R., Vierrendeels J., Leys C. Characteristics of atmospheric pressure air discharge with a liquid cathode and a metal anode // Plasma Sources Sci. Tecnnol. - 2008. V. 17. № 2. 025012 (11 pp).

54. Khlyustova A. V., Maksimov A. I. Double Electrical Layer at the Plasma-Solution Interface. // Contrib. Plasma Phys. 2013. - V. 53. - №6. P. - 481-489.

55. Titov V. A., Rybkin V. V., Maximov A. I., Choi H.-S. Characteristics of Atmospheric Pressure Air glow discharge with aqueous electrolyte cathode // Plasma Chem. Plasma Process. - 2005,- V. 25. - № 5. - P. 503-518.

56. Хлюстова А. В., Максимов А. И. Катодные падения потенциала и коэффициенты эмиссии электронов из растворов // Электронная обработка материалов. - 2002. - №. 5. - С. 35-40.

57. Bruggeman P., Liu J., Degroote J., Kong M.G., Vierendeels J., Leys Ch. DC excited glow discharges in atmospheric pressure air in pin-to-water electrode systems //J. Phys. D Appl. Phys. 2008, doi: 10.1088/0022-3727/41/21 /215201.

58. Andre, P., Barinov, Y., Faure, G., Kaplan, V., Lefort, A., Shkol'Nik, S., Vacher, D.Experimental study of discharge with liquid non-metallic (tap-water) electrodes in air at atmospheric pressure // J. Phys. D Appl. Phys. - 2001. - V. 34. - №. 24. -P. 3456.

59. Mezei P., Cserfalvi T. A Critical Review of Published Data on the Gas Temperature and the Electron Density in the Electrolyte Cathode Atmospheric Glow Discharges // Sensors. - 2012. - V. 12. - №. 5. - P. 6576-6586.

60. Mezei P., Cserfalvi Т., Csillag L. The spatial distribution of the temperatures and the emitted spectrum in the electrolyte cathode atmospheric glow discharge //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2005. - V. 38. - №. 16. - P. 2804.

61. Cserfalvi Т., Mezei P. Investigations on the element dependency of sputtering process in the electrolyte cathode atmospheric discharge //Journal of Analytical Atomic Spectrometry. - 2005. - V. 20. - №. 9. - P. 939-944.

62. Cserfalvi Т., Mezei P. Subnanogram sensitive multimetal detector with atmospheric electrolyte cathode glow discharge // JAAS. - 2003. - V. 18. - №. 6. -P. 596-602.

63. Janca J., Kuzmin S., Maximov A., Titova J., Czernichowski A. Investigation of the chemical action of gliding and "point" arcs between the metallic electrode and aqueous solution // Plasma Chem. Plasma Process. 1999. V. 19. №1. P. 53-67

64. Mezei P., Cserfalvi Т., Janossy M. The gas temperature in the cathode surface-dark space boundary layer of an electrolyte cathode atmospheric glow discharge (ELCAD) // J. Phys. D: Appl. Phys. 1998,- V. 31.- P41-42.

65. Lu X. P., Laroussi M. Atmospheric pressure glow discharge in air using a water electrode //Plasma Science, IEEE Transactions on. - 2005. - V. 33. - №. 2. - P. 272273.

66. Mezei P., Cserfalvi Т., Csillag L. The spatial distribution of the temperatures and the emitted spectrum in the electrolyte cathode atmospheric glow discharge //J. Phys. D: Appl. Phys. - 2005. - V. 38. - №. 16. - P. 2804.

67. Titov V. A., Rybkin V. V., Smirnov S. A., Kulentsan A. I., Choi H.-S. Experimental and Theoretical Studies on the Characteristics of Atmospheric Pressure Glow discharge with Liquid Cathode // Plasma Chem. Plasma Process - 2006 - V. 26,-P. 543-555.

68. Баринов Ю. А., Каплан В. Б., Рождественский В. В., Школьник С. М. Определение концентрации электронов в разряде с жидкими неметаллическими электродами в воздухе при атмосферном давлении по поглощению зондирующего СВЧ излучения // Письма в ЖТФ. - 1998. - Т. 24. - №. 23.

69. Mezei P., Cserfalvi Т. Charge densities in the electrolyte cathode atmospheric

glow discharges // Eur. Phys. J. - Appl. Phys. 2007. -V. 40. - P. 89-94.

70. J. Prochazkova, Z. Stara, F. Krcma Optical emission spectroscopy of diaphragm discharge in water solution// Czechoslovak J. Phys. 2006. -V. 56B. - P. 1314-1319.

71. Cserfalvi Т., Mezei P. Direct solution analysis by glow discharge: electrolyte-cathode discharge spectrometry //Journal of Analytical Atomic Spectrometry. - 1994. -V. 9.-№. 3.-P. 345-349

72. Cserfalvi Т., Mezei P., Apai P. Emission studies on a glow discharge in atmospheric pressure air using water as a cathode //Journal of Physics D: Applied Physics. - 1993. - V. 26. - №. 12. - P. 2184

73. Cserfalvi Т., Mezei P. Operating mechanism of the electrolyte cathode atmospheric glow discharge // Fresenius' Journal of Analytical Chemistry. - 1996. -V. 355.-№. 7-8.-P. 813-819

74. Mezei P., Cserfalvi Т., Janossy M. Pressure dependence of the atmospheric electrolyte cathode glow discharge spectrum //JAAS. - 1997. - V. 12. - №. 10. - P. 1203-1208

75. Park Y. S., Ku S. H., Hong S. H., Kim H. J., Piepmeier E. H. Fundamental studies of electrolyte-as-cathode glow discharge-atomic emission spectrometry for the determination of trace metals in flowing water // Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. - 1998.-V. 53.-№. 6.-P. 1167-1179.

76. Баринов Ю. А., Блинов И. О., Дюжев Г. А., Школьник С. М. Экспериментальное исследование разряда с жидкими электродами в воздухе при атмосферном давлении // Материалы конференции "Физика и техника плазмы",-Минск. Беларусь.- 1994-Т. 1.- С. 123-126.

77. Davis W. С., Marcus R. К. An atmospheric pressure glow discharge optical emission source for the direct sampling of liquid media // J. Anal. At. Spectrom. 2001. V. 16. P. 931.

78. Cserfalvi Т., Mezei P. Investigations on the element dependency of sputtering process in the electrolyte cathode atmospheric discharge //J. Anal. At. Spectrom. -2005. - V. 20. - №. 9. - P. 939-944

79. A. M. Кутепов, А. Г. Захаров, А. И. Максимов Физико-химические

проблемы технологических применений процессов, инициируемых газовым разрядом в растворах.// Вестник харьковского национального университета/Сер.: Химия.- 1999.- №454,- Вып.4(27).- С.9-22.

80. Максимов А. И., Титов В. А., Хлюстова А. В. Излучение тлеющего разряда с электролитным катодом и процессы переноса нейтральных и заряженных частиц из раствора в плазму // Химия высоких энергий. 2004. Т. 38. №4. С. 227230.

81. Rose T. S., Rosker M. J., Zewail A. H. Real-time probing of reactions. IV The reaction of alkali halides// J. Chem. Phys. 1989.-V. 91,-№12.-P. 7415-7436.

82. Хлюстова А. В., Максимов А. И., Сафиуллина E. M. Резонансное излучение катодного слоя тлеющего разряда с электролитным катодом.//Электронная обработка материалов. 2004. - №4. - С. 79-82.

83. Хлюстова А. В., Максимов А. И. Перенос компонентов раствора в зону плазмы в условиях тлеющего разряда атмосферного давления с электролитным катодом// Электронная обработка материалов. . - 2003. - №. 3. - С. 44-47.

84. Maximov A. I., Khlustova А. V. The influence of solution component transfer to the plasma on gas discharge properties // High Temp. Mater. Process. (An International Quarterly of High-Technology Plasma Processes). - 2007. - V. 11. - №. 4. P. 527-536

85. Максимов А.И., Дыдыкин М.Г., Поляков M.C., Хлюстова A.B., Исследование кинетики переноса растворителя весовым методом в условиях тлеющего разряда атмосферного давления // Электронная обработка материалов,-2007.-№. 5.-С. 48-51.

86. Максимов А. И., Наумова И. К., Хлюстова А. В. Влияние свойств раствора на перенос компонентов раствора в зону плазмы и их излучение в тлеющем разряде с электролитным катодом. // Химия высоких энергий. 2008. - Т. 42. -№6.-С. 540-543.

87. Максимов А. И., Хлюстова А. В. Влияние состава электролита на кинетику его неравновесного испарения на начальных стадиях процесса. // Химия высоких энергий. 2009.- Т. 43.-№1.-С. 55-58.

88. Maksimov A. I., Khlyustova A. V. The discharge current effect on the electrolyte nonequilibrium mass transfer rate under the action of an atmospheric glow discharge. // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2013. - V.49. - №2. - P. 111113.

89. Максимов А. И., Хлюстова А. В., Хорев M. С. Исследование корреляции между излучением тлеющего разряда и потоком распыляемых компонентов раствора. // Прикладная физика - 2008 - №5 - С. 40^14.

90. Максимов А.И., Хлюстова А.В. Физическая химия плазменно-растворных систем // Химия высоких энергий. 2009. - Т.43. - №3. - С. 195-201.

91. Тальрозе В. Л., Джейкоб Р. Д., Барлингейм А. Л., Болдуин М. А. Лазерная десорбционно-ионизационная масс-спектрометрия комплексных солей цезия, ртути и йода.// Химическая физика. - 2002. - Т. 21. - №. 4. - С. 6-17.

92. Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии. М.: Наука, 1981. - 143 с.

93. Очкин В. Н. Спектроскопия низкотемпературной плазмы. - М. : Физматлит, 2006.

94. Вихарев А.Л., Иванов О.А. Плазмохимические процессы в плазме наносекундных СВЧ-разрядов // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т. VIII-I. Химия низкотемпературной плазмы / Отв. редакторы Ю.А. Лебедев, Н.А. Платэ, В.Е. Фортов. М.: Янус-К, 2005. С. 356 - 434.

95. Губанов A.M. Исследование наблюдаемой интенсивности электронно-колебательных полос двухатомных молекул с неразрешенной вращательной структурой // Оптика и спектроскопия. 1971. Т. 30, № 2. С. 211.

96. Diatomic, 2001-2009 by Xiaofeng Tan http ://www. cyber-wit.com/products Diatomic.html

97. Васильев В. П. Аналитическая химия, в 2 ч. Ч. 1. Гравиметрический титриметрический и методы анализа //М.: Высш. шк. - 1989. - С. 242.

98. Алексеев В. Н. Курс качественного химического полумикроанализа.// М.: Химия - 1962,- С.648.

99. Алексеевский Е. В., Гольц Р. К., Мусакин А. П. Количественный анализ. -М.: Госхимиздат. - 1955. - 558 с.

100. Полуэктов Н. С. Мищенко В. Т., Кононенко JI. И., Бельтюкова, С. В. Аналитическая химия стронция. -М.: Наука - 1978.- 152 с.

101. Вероятность и математическая статистика: Энциклопедия / Гл. ред. акад. РАН Ю. В. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия - 1999. - 910 с.

102. Никифоров А. Ю. Плазменное распыление молекул воды из жидкой фазы ионами низкой энергии 50-500 эВ. Результаты молекулярно-динамического моделирования // Химия высоких энергий. - 2008. - Т. 42. - №. 3. - С. 235-239.

103. Minagawa Y., Shirai N., Uchida S., Tochikubo F. Analysis of effect of ion irradiation to liquid surface on water molecule kinetics by classical molecular dynamics simulation //Japanese Journal of Applied Physics. - 2014. - V. 53. -

№. 1.-P. 010210.

104. Apol E., Apostolov R., Berendsen H.J.C. / GROMACS 4.5.4 / Sweden, 20012010, www.gromacs.org.

105. Jorgensen W. L., Maxwell D. S., Tirado-Rives J. Development and testing of the OPLS all-atom force field on conformational energetics and properties of organic liquids //Journal of the American Chemical Society. - 1996. - V. 118. - №. 45. - P. 11225-11236.

106. Berendsen,H. J. C., Grigera, J. R. Dynamic simulation of complex molecular systems //Supercomputer Research in Chemistry and Chemical Engineering. - 1987. - V. 353.-P. 106-122.

107. Nose S. A molecular dynamics method for simulations in the canonical ensemble //Molecular physics. - 1984. - V. 52. - №. 2. - P. 255-268.

108. Hoover W. G. Canonical dynamics: equilibrium phase-space distributions //Physical Review A. - 1985.-V. 31.-№. 3.-P. 1695.

109. Allen M. P., Tildesley D. J. (ed.). Computer simulation of liquids. - Oxford university press, 1989.

110. Darden Т., York D., Pedersen L. Particle mesh Ewald: An N-log (N) method for Ewald sums in large systems //The Journal of chemical physics. - 1993. - V. 98. -№. 12.-P. 10089-10092.

111. Essmann U., Perera L., Berkowitz M. L., Darden Т., Lee H., Pedersen L.G. A smooth particle mesh Ewald method //The Journal of Chemical Physics. - 1995. - V. 103.-№. 19.-P. 8577-8593.

112. Hess В., Bekker H., Berendsen H. J., Fraaije J. G. LINCS: a linear constraint solver for molecular simulations //Journal of computational chemistry. - 1997. - V. 18. - №. 12.-P. 1463-1472.

113. Hagelaar G. J. M., Pitchford L. C. Solving the Boltzmann equation to obtain electron transport coefficients and rate coefficients for fluid models //Plasma Sources Science and Technology. - 2005. - V. 14. - №. 4. - P. 722.

114. BOLSIG+ 2005 CP AT: http://www.cpat.ups-tlse.fr

115. Maplesoft Solutions, Maple 15: http://www.maplesoft.com

116. Plasma Data Exchange Project: http://fr.lxcat.net

117. Вирин Л.И., Джагацпян P.B., Карачевцев Г.В., Потапов В.К. // Ионно-молекулярные реакции в газах. М.: Наука.- 1979 - с.548 с.

118. Prokhorov, A.M. Physics and Chemistry of Gas Discharges in Microwave Beams Ed., Tr. Inst. Obshch. Fiz. Ross. Akad. Nauk, 1994, vol. 47

119. Aleksandrov N. L. Electron peeling off from O" and O2" ions on excited molecules in a gas-discharge of air plasma // Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. - 1978. -V. 48. -№. 7.-C. 1428-1431.

120. Смит К., Томсои P. Численное моделирование газовых лазеров // М.: Мир. - 1981.- 520 с.

121. Козлов С.И., Власков В.А., Смирнова Н.В. Ионная кинетика, малые нейтральные и возбужденные составляющие в области D с повышенным уровнем ионизации. 1. Постановка задачи и общая схема процессов // Космические исследования - 1982-Т. 20-Вып. 6 - С. 881-891.

122. Jannuzzi M.P., Jeffries J.B., Kaufman F. Product channels of the N2(A3EU+) + 02 interaction. Chem. Phys. Lett.- 1982.-V. 87.-№ 6.-P. 570-574.

123. Gordiets B. F., Ferreira C. M., Guerra V. L., Loureiro J. M., Nahorny J., Pagnon, D., Vialle M. Kinetic model of a low-pressure N2-02 flowing glow discharge // Plasma Science, IEEE Transactions on. - 1995. - V. 23. - №. 4. - P. 750-768.

124. Словецкий Д. И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. -Наука, 1980.

125. Slanger Т. G., Wood В. J., Black G. Temperature coefficients for N( D) quenching by 02 and N20 // Journal of Geophysical Research. - 1971. - V. 76. - №. 34.-P. 8430-8433.

126. Радциг А. А., Смирнов Б. M. Справочник по атомной и молекулярной физике. - М.: Атомиздат - 1980 - 240 с.

127. Piper L. G. Quenching rate coefficients for N^a'Eu") //The Journal of Chemical Physics. - 1987. - V. 87. - №. 3. - P. 1625-1629.

128. Slanger T. G., Black G. Interactions of 02(b'i:g+) with 0(3P) and 03 // The Journal of Chemical Physics. - 2008. - V. 70. - №. 7. - P. 3434-3438.

129. Didyukov, A. I., Kulagin, Y. A., Shelepin, L. A., & Yarygina, V. N. Analysis of the rates of the processes involving singlet oxygen molecules // Quantum Electronics. - 1989. - V. 19. - №. 5. - P. 578-587.

130. Дворянкин A.H., Ибрагимов JI.Б., Кулагин Ю:А., Шелепин J1.A. Механизмы электронной релаксации в атомно-молекулярных системах // Химия плазмы. Вып. 14. М.: Энергоатомиздат. 1987. С. 102-127.

131. O'Brien R. J., Myers G. H. Direct flow measurements of quenching 02 //The Journal of Chemical Physics. - 1970. - V. 53.-№. 10.-P. 3832.

132. Kenner R. D., Ogryzlo E. A. Deactivation of 02(a1Ag), by 02, O, and Ar // International Journal of Chemical Kinetics. - 1980. - V. 12. - №. 7. - P. 501-508.

133. Смирнов Б. M. Возбужденные атомы. - M.: Энергоиздат - 1982.

134. Baulch D. L., Cox R. A., Crutzen P. J., Hampson R. F., Kerr J. A., Troe J., Watson R. T. Evaluated kinetic and photochemical data for atmospheric chemistry:

Supplement I COD ATA task group on chemical kinetics // Journal of Physical and Chemical Reference Data. - 1982. - V. 11. - №. 2. - P. 327-496.

135. Slanger T. G., Black G. Quenching of O^S) by 02(a4g) // Journal of Photochemistry.-1981,-V. 17.-№. l.-P. 122-122.

136. Davenport J. E., Slanger T. G., Black G. The quenching of N(2D) by 0(3P) //Journal of Geophysical Research. - 1976. - V. 81. - №. 1. - P. 12-16.

137. Liu Z. W., Yang X. F., Zhu A. M., Zhao G. L., Xu Y. Determination of the OH radical in atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasmas using near infrared cavity ring-down spectroscopy // The European Physical Journal D. - 2008. -V. 48. - №. 3.-P. 365-373.

138. Кондратьев В. H. Константы скорости газофазных реакций: Справочник. -М.: Наука.- 1971.-352 с.

139. Peyrous R., Pignolet P., Held В. Kinetic simulation of gaseous species created by an electrical discharge in dry or humid oxygen //Journal of Physics D: Applied Physics. - 1989,-V. 22.-№. 11.-P. 1658.

140. Tochikubo F., Uchida S., Watanabe T. Study on decay characteristics of OH radical density in pulsed discharge in Ar/H20 // JJAP. - 2004. - V. 43. - №. 1R. - P. 315.

141. Кривоносова О.Э., Лосев C.A., Наливайко Н.П., Рекомендуемые данные о контактах скорости химических реакций между молекулами, состоящими из атомов N и О // Химия плазмы. 1987, Вып. 14 / [Под ред. Б. М. Смирнова]. -1987.-C.3-31.

142. Levaton J., Amorim J., Souza A. R., Franco D., Ricard A. Kinetics of atoms, metastable, radiative and ionic species in the nitrogen pink afterglow //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2002. - V. 35. - №. 7. - P. 689.

143. Дубровин В. Ю., Максимов А. И. Влияние диссоциации на свойства плазмы паров воды // Химия высоких энергий. - 1980. - Т. 14. - №. 1. -С. 54-60.

144. Efremov A. M., Sitanov D. V., Svettsov V. I. The parameters of plasma and the kinetics of generation and loss of active particles in chlorine-nitrogen mixtures //High Temperature. - 2008. - V. 46. - №. 4. - P. 466-473.

145. Olson R. E., Peterson J. R., Moseley J. Oxygen ion-ion neutralization reaction as related to tropical ultraviolet nightglow // Journal of Geophysical Research. — 1971. — V. 76. - №. 10.-P. 2516-2519.

146. Акишев Ю.С., Дерюгин А. А., Каральник В.Б. Экспериментальное исследование и численное моделирование тлеющего разряда постоянного тока атмосферного давления //Физ. плазмы. - 1994. - Т. 20. - №. 6. - С. 571-584.

147. Heavens О. S. Radiative transition probabilities of the lower excited states of the alkali metals //JOSA. - 1961. -V. 51.-№. 10.-P. 1058-1061.

148. Barker J. R., Weston Jr R. E. Energy-dependent cross sections for quenching of Na(2P) by several gases // The Journal of Chemical Physics. - 2008. - V. 65. - №. 4. -P. 1427-1442.

149. Wu L., Denault J. W., Cooks R. G., Drahos L., VékeyK. Alkali chloride cluster ion dissociation examined by the kinetic method: heterolytic bond dissociation energies, effective temperatures, and entropie effects // JASMS. - 2002. - V. 13. - №. 12. - P. 1388-1395.

150. Хлюстова A.B., Максимов А.И., Титов В.А. Коэффициенты эмиссии электронов из растворов электролита // 3-й Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии. 10-я Школа по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ (16-21 сентября 2002 г., Плёс, Россия): Сборник материалов, Т. 1, - Иваново: Ивановской гос. хим.-технол. университет .-С. 106-107

151. Зайдель А. Н. Таблицы спектральных линий. - " Наука,", 1969.

152. Maxwell К. L., Hudson M. К. Spectral study of metallic molecular bands in hybrid rocket plumes //J. Pyrotech. - 2005. - V. 21. - P. 59-69.

153. Mahanti P. C. The band spectra of MgO, CaO and SrO //Physical Review. -1932.-V. 42. - №. 5.-P. 609.

154. Gaydon A. G. Green and orange band spectra of CaOH, CaOD and calcium oxide //Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical and Physical Sciences. - 1955. - V. 231. - №. 1187. - P. 437-445.

155. Norman J. B., Cross K. J., Schweda H. S., Polak M., Field R. W. The CaO c 3S+- 311 (0,0) band: The key to the orange system and the global electronic structure of CaO //Molecular Physics. - 1989. - V. 66. - №. 1. - P. 235-268.

156. Pesic D., Gaydon A. G. Band Spectra of Magnesium Oxide and Hydroxide between 4000 and 3600 A //Proceedings of the Physical Society. - 1959. - V. 73. -№. 2. - P. 244.

157. Brazier C. R., Bernath P. F. Laser and fourier transform spectroscopy of the A2II-X2I+ transition of SrOH // J. Mol. Spectrosc. - 1985. - V. 114. - №. 1. - P. 163173.

158. Van der Hurk J., Hollander T., Alkemade C. T. J. Excitation energies of strontium mono-hydroxide bands measured in flames // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.- 1974.-V. 14.-№. 11.-P. 1167-1178.

159. Tandy J. D., Wang J. G., Lievin J., Bernath P. F. Investigating the electronic states of BaOH by V-type double resonance spectroscopy and ab initio calculations: Further evidence of perturbation from the state // J. Mol. Spectrosc. - 2011. - V. 270. -№. l.-P. 44-50.

160. Wang J. G., Tandy J. D., Bernath P. F. High-resolution laser excitation spectroscopy of the transition of BaOH // J. Mol. Spectrosc. - 2008. - V. 252. - №. 1. -P. 31-36.

161. Li H., Focsa C., Pinchemel B., Le Roy R. J., Bernathc P. F. Fourier transform spectroscopy of BaO: New ground-state constants from the A-X chemiluminescence //J. Chem. Phys.-2000. - V. 113.-№. 8.

162. Mao X., Bol'shakov A. A., Choi I., McKay C. P., Perry D. L., Sorkhabi O., Russo R. E. Laser ablation molecular isotopic spectrometry: strontium and its isotopes.-201 l.-V. 66. -№. 11.-P. 767-775.

163. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А. А. Равделя и А. М. Пономаревой. — Изд. 8-е перераб. — JI: Химия, 1983. — с. 232.

164. Karas М., Bachmann D., Bahr D. Hillenkamp F. "Matrix-assisted ultraviolet-laser desorption of nonvolatile compounds" // Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. — 1987. —№78. —P. 53-68

165. Широбоков И. Б., Вельма Н. А. Моделирование строения гидратных оболочек ионов щелочных металлов и галогенид-ионов статистическими методами // Вестник Удмуртского университета. - 2008 - Вып№2- С.37-58.

166. Лященко А. К., Дуняшев JI. В., Дуняшев В. С. Пространственная структура воды во всей области ближнего порядка //Журнал структурной химии. - 2006. -Т. 47.-С. 36-53.

167. Ергин Ю. В. Магнитные свойства и структура растворов электролитов. -М.: Наука,- 1983.

168. Mahler J., Persson I. A study of the hydration of the alkali metal ions in aqueous solution //Inorganic chemistry. - 2011. - V. 51. - №. 1. - P. 425-438.

169. Стариковская C.M. В кн.: Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т. VIII-I. Химия низкотемпературной плазмы / Отв. редакторы Ю.А. Лебедев, Н.А. Платэ, В.Е. Фортов. М.: Янус-К, 2005. С. 171 - 355

170. Barker J. R., Weston Jr R. E. Energy-dependent cross sections for quenching of Na (Зр 2P) by several gases //J. Chem. Phy. - 2008. - V. 65. - №. 4. - P. 1427-1442.

171. Nikiforov A., Xiong Q., Britun N., Snyders R., Lu X.P., Leys C. Absolute concentration of OH radicals in atmospheric pressure glow dis charges with a liquid electrode measured by laser-induced fluorescence spectroscopy //Applied Physics Express. - 2011. - V. 4. - №. 2. - P. 026102.

172. Bobkova E., Smirnov S., Zalipaeva Y., Rybkin V. Modeling chemical composition for an atmospheric pressure dc discharge in air with water cathode by 0-d model // Plasma Chemistry and Plasma Processing - 2014 - V.34 - №4.— P.721-743.