Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 8
1.1. Введение 8
1.2.Особенности неравновесной газоразрядной плазмы 8
1.3. Тлеющий разряд постоянного тока 10
1.4. Химические превращения в растворе под действием разрядов 32
Глава 2. Методики измерений 61
2.1. Реактор разряда постоянного тока, горящего над поверхностью раствора 61
2.2. Определение концентрации фенола 62
2.3. Определение концентрации альдегидов 63
2.4. Определение концентрации гидроксипроизводных фенола 63
2.5. Определение концентраций одноосновных предельных карбоновых кислот 64
2.6. Определение концентрации пероксида водорода 64
2.7. Определение концентрации нитрат и нитрит ионов 64
2.8. Определение концентрации ионов Cr(VI),Cr((III)) 65
2.9. Определение суммарной концентрации нитрофенолов в растворе 66
Глава 3. Кинетические закономерности деградации фенола и нитрофенола под действием тлеющего разряда постоянного тока в воздухе 68
3.1. Кинетические закономерности деградации фенола 68
3.2. Кинетика деградации нитрофенола 78
Глава 4. Кинетические закономерности окислительно восстановительных процессов ионов хрома под действием тлеющего разряда постоянного тока 83
4.1. Кинетические закономерности процессов окисления – восстановления ионов хрома 83
4.2. Кинетическая модель процессов окисления-восстановления ионов хрома 87
4.3. Кинетические закономерности совместных процессов окисления – восстановления ионов хрома и деградации фенола 92
4.4. Кинетические закономерности процессов окисления – восстановления ионов хрома под действием разряда постоянного тока в аргоне . 98
Заключение 104
Список литературы 106
- Тлеющий разряд постоянного тока
- Химические превращения в растворе под действием разрядов
- Кинетические закономерности деградации фенола
- Кинетические закономерности процессов окисления – восстановления ионов хрома под действием разряда постоянного тока в аргоне
Тлеющий разряд постоянного тока
Общая классификация разных типов разрядов приведена в работе [13]. Для стимулирования реакций в растворах используют разряды коронного и стримерного типа [14,15,16,17,18,19], диэлектрического барьерный разряд (ДБР) [20,21,22,23], дуговой [24,25,26,27,28,29], диафрагменный [30,31,32,33,34] и тлеющий разряд постоянного тока. Далее будут рассмотрены параметры и свойства разряда постоянного тока, так как именно этот тип разряда использовался в данном исследовании. Наиболее свежие данные о свойствах других типов разряда приводятся в обзорной работе [12].
Разряд постоянного тока возбуждается путем приложения постоянного высокого напряжения (типично - несколько киловольт) между металлическим анодом и раствором, который служит катодом. Конструкции реакторов, используемых в разных работах, отличаются только деталями. Типичная схема, использованная в работах [35,36,37,38], приведена на Рисунке 2.1. В некоторых конструкциях ячейка с раствором термостабилизировалась, а раствор мог перемешиваться. Существуют конструкции с протоком раствора. (Г і
Размеры разрядного конуса зависят от давления и тока разряда. При заданном давлении увеличение тока разряда приводит к увеличению радиуса катодного пятна такому, что плотность катодного тока остается постоянной (так называемый нормальный тлеющий разряд). При фиксированном токе диаметр разряда уменьшается с ростом давления (рисунок 2.3).
Имеется также зависимость от вида плазмообразующего газа. Так при изменении тока разряда от 10 до 30 мА и атмосферном давлении радиус увеличивается для гелия от 0,08 до 0,2 мм, для аргона – от 0,4 до 0,6 мм и для воздуха – от 1,42 до 1,8 мм.
По своим физическим свойствам и параметрам разряд очень близок к нормальному тлеющему разряду низкого давления.
1. Разряд имеет область катодного падения потенциала, которая контактирует с поверхностью раствора [39,40,41,42,43]. Но значения величин катодного падения потенциала, Uc, существенно меньше тех, которые наблюдаются для разрядов низкого давления с металлическими катодами. Для металлических катодов значения Uc меньше 300 В [6]. Для катодов из дистиллированной воды соответствующие значения составляют 400-750 В (Рисунок 2.4 [40]). U, В c
В отличие от нормальных разрядов низкого давления, где катодное падение потенциала не зависит от тока разряда, в данном случае наблюдается уменьшение Uc с ростом тока разряда. Мы думаем, что это связано с тем, что действие разряда приводит к изменению свойств катода. Поэтому, при каждом токе разряде мы имеем дело с катодом другой химической природы. Этот факт подтверждается также тем, что величины Uc зависят от добавок солей. Катодные падения также зависят от сорта плазмообразующего газа. Так, при токе разряда 25 мА они уменьшаются от 720 до 430 В в ряду воздух, N2, N2O, He, O2, CO2 и Ar [38,44]. Как и разряд низкого давления, разряд атмосферного давления может переходить в аномальную форму, когда рост тока разряда приводит к увеличению величины катодного падения. Дело в том, что увеличение тока приводит к росту диаметра катодного пятна. Если этот диаметр становится больше диаметра сосуда, содержащего раствор, то разряд становится аномальным [45].
2. Разряд имеет структуру такую же, как и тлеющий разряд низкого давления. Эта структура включает анодное свечение, положительный столб (плазма), Фарадеево темное пространство, отрицательное свечение и катодное падение потенциала [39,46,47,48].
3. В пределах положительного столба напряженность продольного электрического поля, Е, остается неизменной [39,42,49,50].Величины Е зависят от давления, сорта газа, тока разряда и состава электролита (Рисунок 2.5 и Рисунок 2.6.)
Из-за малых размеров зоны разряда использование контактных методов диагностики (например, зонды, термопары) невозможно. Поэтому для определения параметров плазмы применяют различные методы спектральных измерений: эмиссионную спектроскопию [1], спектроскопию поглощения [51,52], лазерную индуцированную флюоресценцию(LIF) [46] и двух фотонную лазерную индуцированную флюоресценцию(TALIF) [53].
Для определения вращательной температуры используют в большинстве случаев эмиссионную спектроскопию и реже – спектроскопию поглощения. Наиболее часто для этих целей применяют колебательно-вращательные полосы излучения либо 2-й положительной системы молекулы азота (переходы С3uВ3g), либо молекулы ОН (переходы A2X2).Полосы излучения молекул ОН присутствуют во всех видах разрядов, так или иначе контактирующих с водными растворами. А азот обычно присутствует как малая примесь, или его специально вводят в плазмообразующий для целей диагностики [36,38,44]. Вращательные постоянные состояний ОН (А2) и ЩС3и) (А2 - 17,4 см"1 или 25 К, С3и-1,8 см"1 или 2,6 К) существенно меньше величин кБ Т ( -постоянная Больцмана), частоты столкновений молекул при атмосферном давлении составляют 109 с"1. Такой эффективный столкновительный энергообмен позволяет предполагать, что вращательные и поступательные степени свободы должны быть в равновесии с одной и той же температурой. Действительно, во всех известных нам работах [39,44,46,48,51,54,55,56,57,58] отмечается, что распределение молекул по вращательным уровням для колебательных состояний молекул ЩС3и) является Больцмановским с единым значением температуры. В тоже время распределение по вращательным уровням для ОН (А2, V=1) не всегда, но часто не может быть описано с помощью единой температуры. До некоторых значений вращательного квантового числа, J , распределение может быть описано температурой, которая совпадает с температурой, найденной для ЩС3и) (см. Таблицу 1.1). Для более высоких / распределение также Больцмановское, но с более высокой температурой. В тоже время, для разряда в кислороде температуры, найденные по N2(С3u) и ОН (А2) совпадают [38]. Значения Г зависят от плазмообразующего газа. Г увеличивается от 13 до 25 в ряду Не, Ar, С02, N20, N2. Результаты измерений температур приведены в Таблице 1.1.
Химические превращения в растворе под действием разрядов
В данном разделе мы будем рассматривать процессы, протекающие в водных растворах не только под действием разрядов постоянного тока, но и других типов разрядов. Причина связана с тем, что действие различных типов разрядов на растворы подобно с качественной точки зрения.
Образование пероксида водорода отмечается при действии на воду и ее водные растворы любого типа разряда. Это единственное стабильное химическое соединение, которое надежно определяется физико-химическими методами. Далее будут рассматриваться наиболее интересные данные о кинетике образования Н2О2, на основании которых можно сделать некоторые заключения о механизмах протекающих процессов (Таблица 1.2). Многочисленная подборка данных экспериментов, полученных в разных типах разрядов, (более 100 работ) приведена в обзорной работе [78].
В работе [19] исследовали процесс образования Н2О2 в импульсной положительной и отрицательной стримерной короне, создаваемой либо в водном растворе (непроточная система), либо в растворе и потоке аргона над ней. Применяли растворы разной начальной кислотности и проводимости (NaOH: проводимость 2 мСм.см-1 и 200 мкСм.см-1, рН=13 и 9, соответственно; H3PO4: 2 мСм.см-1 и 200 мкСм.см-1, рН=3 и 5,5, соответственно). Во всех случаях концентрация линейно увеличивалась ростом времени воздействия разряда. При прочих равных условиях она была тем больше, чем больше проводимость раствора. Поскольку раствор представляет собой сопротивление, включенное последовательно в цепь разряда, то при заданном напряжении увеличение проводимости приводит к увеличению мощности, вкладываемой в разряд. Этим фактом авторы объясняют рост концентрации при увеличении проводимости. Если электролит был катодом разряда, то концентрация Н2О2 была примерно в 2 раза выше. Авторы приписывают это увеличение «включением» дополнительного канала инициирования, обусловленного диссоциацией воды под действием положительных ионов, ускоренных в катодном падении потенциала. В щелочной среде, концентрация пероксида всегда меньше, чем в кислой. Максимальная концентрация пероксида составила 6 ммоль/л за время 60 мин.
В работах [16, 87] образование пероксида водорода исследовали в положительной стримерной короне того же типа, как ранее рассмотренного. Разряд горел над раствором, но в потоке кислорода. С увеличением рН, также наблюдали снижение концентрации пероксида водорода. Авторы приписывают это явление возможным расходованием пероксида по реакции с озоном О3+Н2О2- -ОН+НО2-+О2. Но, поскольку, как уже отмечалось, это явление наблюдается и без озона (в разряде с аргоном), то такое объяснение не выглядит убедительным.
Для непроточных по раствору систем концентрация пероксида растете с ростом времени обработки. Так, линейная зависимость концентрации пероксида от времени была получена в исследовании [15] (стримерная положительная корона, оба электрода в воде, непроточная система). За 8 мин. воздействия разряда концентрация достигла величины 0,13 ммоль/л.
В работе [17] пероксид водорода получали в разряде положительной стримерной короны, создаваемом в воде. А в работе [81] для этих целей использовали три варианта такого разряда: (1) оба электрода размещали в воде; (2)анод в газовой фазе, а катод в воде; (З)анод в газовой фазе - катод в воде c дополнительным барботированием аргона. Но в отличие от [19] для изменения проводимости применяли раствор хлорида калия разных концентраций. Как и в других работах было обнаружено, что концентрация Н2О2 линейно зависела от времени воздействия и росла с увеличением мощности разряда. Вариант (1) обеспечивал более высокие концентрации Н2О2 при той же мощности, а полученная концентрация за время 60 мин.( 8 ммоль/л) была в 80 раз больше, чем в работе [19]. Интересно, что зависимость концентраций Н2О2 от проводимости раствора была противоположна той, что наблюдалась в работе [19] – с увеличением проводимости концентрации уменьшались, а не увеличивались. В качестве объяснения авторы пишут, что рост проводимости, приводит к росту вкладываемой в разряд мощности, увеличение которой должно приводить к росту интенсивности УФ излучения разряда, вызывая фотохимическое разложение пероксида. Но при этом каких-либо количественных оценок возможности этого процесса не приводится. Отметим, что добавление реактива Фентона к раствору (сульфат железа (II)) приводили к снижению концентрации Н2О2 [17]. Нам кажется, что более правдоподобное объяснение влияния проводимости на процессы образования-гибели Н2О2 связано не с процессами в разряде, а с влиянием типа электролита, используемого для создания проводимости, на процессы в жидкой фазе. Так, ионы Cl-не являются химически инертными. Из радиационной химии известно [89], что они участвуют с высокими константами скоростей в цепи реакций (1.1-1.5), приводящих к снижению концентрации Н2О2
В ряде работ исследовано влияние вида плазмообразующего газа на процессы образования Н2О2. В работе [90] использовалась разряд положительной стримерной короны (электроды в растворе, непроточная система) с барботированием газов (воздух, N2, O2, Ar) через воду. Одновременно была предпринята попытка определения концентрации радикалов ОН. Для этого использовались добавки в раствор 4-гидроксибензоата, реакция которого с ОН приводит к образованию 3,4 –дигидроксибензойной кислоты, концентрация которой и измерялась. Как и в других работах, было обнаружено, что Н2О2 образуется с постоянной скоростью, зависящей от сорта газа. Скорости образуют следующий ряд: без барботирования O2 воздух N2, Ar. Максимальная концентрация в этом ряду, достигаемая за 20 мин. обработки, составила 8 ммоль л"1. По скорости образования радикалов -ОН получается противоположный ряд, а сами величины скоростей в 3-4 раза меньше скоростей образования пероксида водорода. Если эти данные получены корректно, то это ставит под сомнение распространенное мнение [78] о том, что основным каналом образования Н2О2 является реакция димеризации (1.6) -ОН радикалов:
ОН + ОН -+Н2О2 (К=2.0Ю10 лмоль/с) (1.6).
Образование Н2О2 в разряде скользящей дуги в О2, Ar, воздухе и N2, горящей над водой, исследовали в работе [24].В отличие от других разрядов, в этом типе концентрация Н2О2 проходила через максимум в зависимости от времени воздействия разряда ( 25 мин.). Значения в максимуме составляли 1,1; 0,44; 0,29 и 0,24 ммоль л 1 для О2, Ar, воздуха и N2 соответственно. Полученный ряд близок к тому, который был получен в работе [90]. Существование максимума авторы связывают с распылением стальных электродов, приводящем к накоплению в растворе ионов Fe2+, которые разлагают пероксид по известной реакции(1.7)
Fe2++H202 Fe3+ +ОН- + ОН (К=80 л моль/с) (1.7).
Влияние сорта газа на процесс образования Н2О2 для ДБР разряда исследовали в работе [88]. По скорости и концентрации исследованные газы образуют ряд Аг воздух Не М2 02. В зависимости от сорта газа максимальные концентрации составляли (0,7-0,1) ммоль/л и они росли при увеличении времени и мощности разряда.
Образование Н2О2 в диафрагменном разряде в воде исследовали в работе [30]. Начальная проводимость 6,4 мСмсм задавалась добавлением сульфата натрия (рН=5,3).При данном напряжении концентрация пероксида росла с увеличением прошедшего количества электричества, а при фиксированном количестве электричества концентрация росла с увеличением напряжения до загорания разряда.
Кинетические закономерности деградации фенола
Типичная кинетическая кривая деградации фенола, имеет достаточной сложный вид (Рисунок 3.1). Но для времен воздействия до 10 минут, когда степень разложения достигает 99%, кинетическая кривая хорошо описывается (коэффициент детерминации R2 0,98) уравнением псевдо первого кинетического порядка по концентрации фенола. Для Рисунка 3.1 константа составила 7х10-3 с-1. Понятно, что реальная константа должна описывать как минимум двухчастичный процесс.
Следовательно, постоянство константы псевдо первого порядка говорит о том, что концентрация активных частиц, приводящих к деградации фенола, является квазистационарной во временном масштабе времени воздействия ( 10 мин.) [161].
Оказалось, что константы псевдо первого порядка зависят от начальной концентрации фенола и уменьшаются с ее ростом (Рисунок 3.2).
Качественно, объяснить такое поведение констант можно следующим образом. Пусть концентрация частицы, реагирующей с фенолом, квазистационарна и равна [А]. Пусть эти частицы образуются с постоянной скоростью Wо, определяемой параметрами разряда. Пусть также действительная константа скорости реакции А с фенолом Ph равна Кп а суммарная частота гибели А во всех других реакциях равна Z; . Тогда константа псевдо первого порядка будет равна выражению 3.1:
(3.1). Из этого выражения следует, что когда Krx[PhJ Z,константа К будет уменьшаться обратно пропорционально концентрации фенола, что и наблюдается на опыте. То есть можно ожидать, что при больших концентрациях фенола порядок реакции будет меняться от первого к нулевому. Скорость образования активных частиц будет лимитирующей стадией процесса разложения фенола. Такой переход наблюдали в работе [136] в системе Электролиз Тлеющим Разрядом.
Эти результаты показывают, что сравнение эффективности разных видов разрядов следует проводить при одинаковой начальной концентрации, а также принимать во внимание скорости генерации активных частиц. Последнее условие особенно трудно учесть, так как такие данные просто отсутствуют. По-видимому, с этим связан широкий разброс величин констант скоростей, полученных в разных работах. Известные максимальные значения констант скоростей лежат в интервале (0,6-6)х10-4 с-1 [16,136,138]. По концентрации, результат, который мы можем сравнить с нашим, был получен в работе [16] (0,5 ммоль/л, вкладываемая мощность 100 Вт), где исследовали разложение фенола под действием положительной стримерной короны в кислороде. Несмотря на то, что вкладываемая мощность в [16] почти в 3 раза превышала мощность нашего разряда (35 Вт), константа скорости 6х10-4 с-1 была на порядок величины меньше, чем в нашей работе. Причины таких различий не ясны, и, возможно, они связаны со спецификой процессов образования-гибели активных частиц в разных типах разрядов.
Для целей практического использования и сравнения эффективности различных типов разрядов важным параметром является энергетическая эффективность, . В данной работе мы определяли е как число разложившихся молекул на 100 эВ вложенной энергии [161]. Величина рассчитывалась по соотношению 3.2: 0.63xС 0xFxNА xex100xI
Результаты расчета показывают (Рисунок 3.2), что ростом начальной концентрации эффективность разложения растет, это связано с тем, что, несмотря на уменьшение константы скорости, скорость разложения увеличивается. В уже упомянутой работе [16] эффективность составила 0,0132 молекул на 100 эВ. Величина 2 была получена в [132] (степень разложения 0,4, начальная концентрация 1 ммоль/л) для импульсной положительной короны в кислороде, горящей над раствором. Для ДБР в воздухе 0,025 (степень разложения 0,4, начальная концентрация 1 ммоль/л) [80]. При использовании импульсной положительной короны в растворе 0,011 (степень разложения 0,4, начальная концентрация 0,27 ммоль/л) [162]. Такие большие различия в энергетической эффективности говорят о том, что проблема сравнения изучена недостаточно. Помимо мощности и начальной концентрации, по-видимому, надо принимать во внимание еще какой-то параметр (параметры).
Действительно, как уже отмечалось, наши данные и данные работы [16] являются близкими, несмотря на то, что константа скорости в [16] на порядок величины меньше, а мощность разряда в 3 раза больше. Формально, из приведенного выше соотношения для это получается из-за того, что объем V реактора (500 мл) в [16] в 7 раз больше, чем в нашей работе (70 мл). Поэтому эффективности для реактора в целом оказываются близкими. Но если рассчитывать эффективность на единицу объема раствора, то эффективность в нашем случае будет примерно в 30 раз выше. Создается впечатление, что эффективная константа скорости зависит ещ и от обрабатываемого объема раствора. Действительно, такая зависимость была обнаружена при деградации раствора хлорбензола Электролизом Тлеющим Разрядом [163]. Найдено, что константа скорости деградации зависит от объема как 1/V. Обработка кинетических кривых деградации фенола (0,05 ммоль/л, 40 мА), полученных в [102] для разряда постоянного тока в воздухе для объемов 80 и 50 мл, дала значения констант (1,2±0,2)10-2 и (2,1±0,2)10-2 с-1, соответственно. То есть константа скорости также обратно пропорциональна объему. Такая ситуация может реализоваться если химические процессы протекают не во всем объме раствора, а реализуются в слое на границе раздела фаз плазма-раствор. Объем этого слоя не зависит от объма раствора, а определяется свойствами плазмы. Поскольку измеряемые изменения концентрации отнесены ко всему объему реактора, то при одних и тех же изменениях количества прореагировавших молекул увеличение объема воспринимается как кажущееся уменьшение концентрации и, значит, и уменьшение константы скорости. Это также означает, что скорость деградации может лимитироваться процессами переноса из объема раствора в зону реакции.
Анализ механизмов процессов деградации помимо знания кинетики деградации основного компонента требует знания кинетики образования гибели промежуточных соединений, образующихся в процессе деструкции.
Приведенные в обзоре литературы (Таблица 1.3) сведения о продуктах показывают, что при деградации фенола образуются его гидроксипроизводные, карбоновые кислоты и СО2. Имеющиеся данные не являются количественными, и нет измерений временного хода изменений концентраций при плазменном воздействии. Это не позволяет определить, все ли продукты измерены, рассчитав баланс по углероду, а также проанализировать последовательность превращений одних продуктов в другие.
Кинетические закономерности процессов окисления – восстановления ионов хрома под действием разряда постоянного тока в аргоне
Исходя из того, полученная величина энергетической эффективности восстановления Cr6+, найденная в предыдущем разделена на порядок величины превышает известные значения, найденные в других работах [103,185], можно ожидать, что если использовать разряд в аргоне, вместо воздуха, то эффективность восстановления будет выше, поскольку в плазме Ar концентрации окислителей должны быть меньше. Для разряда в аргоне нам известна лишь одна работа [195], в которой для тока 40 мА и концентрации Cr6+ 80 мг/л была достигнута степень восстановления 0,8. Каких-либо зависимостей от тока разряда и начальной концентрации в этой работе не было получено. Но сравнение результатов работ [103] и [195] не совсем корректно. Так, в [102] показано, то кинетика превращений растворенного вещества зависит при данном типе разряда и плазмообразующем газе не только от мощности, но и от начальной концентрации, объема раствора и толщины слоя раствора. Поэтому корректное сравнение возможно только в случае использования одного и того же реактора и объема раствора. Действие разряда действительно приводило к стимулированию окислительно-восстановительных реакций с участием ионов хрома [196]. При этом полная концентрация ионов хрома в растворе не менялась. Вид кинетических кривых (Рисунок 4.13) типичен для кинетики обратимой реакции Cr6+Cr3+.
Обработка кинетических зависимостей соотношению (4.3) показала, что оно хорошо описывает экспериментальные данные (коэффициент детерминации R2 0,98). Эффективные константы скоростей восстановления слабо зависят от тока разряда, но уменьшаются с ростом начальной концентрации ионов Cr6+ (Рисунок 4.14). Более быстрое уменьшение констант скорости по сравнению с ростом концентрации приводит к тому, что начальные скорости восстановления (время обработки t0) также падают с ростом начальной концентрации. Увеличение концентрации приводит, по-видимому, к тому, что лимитирующей стадией процесса становится процесс образования активных частиц, участвующих в восстановлении, под действием разряда.
Для разряда в воздухе в работе [193] для концентрации 0,1 ммоль/л константы восстановления составили (2±0,7) 10-3, (4±0,7) 10-3 с-1 для токов разряда 20 и 40 мА, соответственно. В случае разряда в Ar константы скорости существенно выше, особенно для малых концентраций (Рисунок 4.14). Так, для концентрации 0,1 ммоль/л Кв=(1,05±0,2)10-2 с-1.
Следовательно, концентрации частиц-восстановителей для плазмы Ar выше, чем для плазмы воздуха. Такими частицами могут быть молекулы пероксида водорода, который в кислой среде восстанавливает Cr6+ согласно стехиометрическому уравнению реакции (4.5):
Cr2O72- +8H+ + 3H2O2 2Cr3+ +7H2O + 3O2 (4.5).
Действительно, скорости образования Н2О2 в различных разрядах в аргоне выше, чем в воздухе [78], а среда является кислой. При токе разряда 40 мА и времени воздействия 300 с рН раствора с концентрацией 0,1 ммоль/л составлял 4,7; а с концентрацией 0,5 ммоль/л – 3,8. Эффективные константы скорости окисления приведены на Рисунке 4.15.
В диапазоне токов 20-40 мА не наблюдается какой-то ясной зависимости константы от тока. Но увеличение тока до 60 мА приводит как к росту константы скорости, так и предельной скорости окисления (при t) ионов Cr3+. Как и для констант восстановления, константы окисления для малых концентраций для разряда в аргоне, существенно выше, чем в воздухе. Так, для 0,1 ммоль/л величины k 0 составили (1,08±0,2) 10-2 с-1 для токов 20-40 мА в аргоне и (3,8±0,2) 10-3 и (5,8±1) 10-3 с-1 в воздухе для тех же токов. Для бльших концентраций – константы близки.
Обратимость приводит также к тому, что, несмотря на то, что в разряде воздуха константы прямых и обратных процессов в целом меньше, чем для разряда в аргоне, но предельные достигаемые степени восстановления отличаются несущественно. В воздухе максимальная степень восстановления составляет 0,6 при токе 40 мА и концентрации 0,2 ммоль/л. Но в разряде аргона процессы будут идти быстрее, т.к. из (4.3) следует, что характерное время процесса x=(k0+k)-1 будет короче.
Оказалось, что разряд в аргоне существенно эффективнее, чем в воздухе. Так, при токе 40 мА и концентрации 0,1 ммоль/л величина //=4,2x10"2 ионов на 100 эВ, тогда как в воздухе для тех же условий //=0,75x10"3 [197]. Причина связана с тем, что константы скоростей восстановления (и скорости) в Аг существенно выше, чем в воздухе, а вкладываемая мощность - меньше. Так, для 40 мА Р=18 Вт для Аг [36] и Р=Ъ6 Вт для воздуха [195].