隔膜辉光放电等离子体检测饮用水中微量金属元素的机理研究

饮用水中微量金属元素的种类和含量对人体健康具有重要影响，而对这些微量金属元素的准确、简便、快捷的分析检测是保证饮用水质量的关键。目前饮用水中微量金属元素的检测方法仪器昂贵，程序复杂，操作成本高。电解质阴极辉光放电等离子体发射光谱法是近年来发展起来的一种操作简单，运行费用低，可同时对水中多种微量金属元素进行检测的新方法。但该方法存在对某些金属元素检测灵敏度低和背景光谱干扰等问题。本项目采用隔膜辉光放电等离子体直接检测饮用水中的微量金属元素，克服了电解质阴极辉光放电等离子体发射光谱法中的背景光谱干扰和灵敏度低等问题。本项目系统研究了隔膜辉光放电等离子体的基本物理特性及其对饮用水中常见微量金属元素的检测机理。估算了隔膜辉光放电等离子体的电子温度与电子密度；发现焦耳热和流体动力不稳定性是隔膜辉光放电产生的先决条件；提高放电电压、溶液电导率、溶液酸度能提高检测灵敏度和降低检出限。添加有机添加剂、矩形放电小孔能有效提高检测灵敏度和降低检出限。阴极溅射是金属元素由溶液向等离子体区域内迁移的主要原因，荷能电子与金属离子的非弹性碰撞是金属离子在等离子体区内原子化和激发的根本原因。以上的研究为开发微型，实用的饮用水微量金属元素在线检测装置提供了坚实的理论基础和重要的参考数据。本项目研究过程中共发表学术论文10篇，其中SCI收录5篇；EI收录1篇；中文核心期刊论文2篇。参加国际会议3次。申请专利3项，其中授权发明专利1项。培养硕士研究生3名、博士研究生2名。