印染廢水含大量染料分子，部分具有致畸、致癌、致突變風險，直接排放嚴重危害環(huán)境與人體健康。

千赫茲級大氣壓介質(zhì)阻擋放電（DBD）低溫等離子體

高級氧化技術(shù)，無需外加化學藥劑

產(chǎn)生：活性氧、活性氮、OH自由基、紫外光、沖擊波等

千赫茲級：

擊穿電壓低、成本遠低于高頻放電

2.0mL，100mg/L亞甲基藍（MB）溶液（模擬染料廢水）

降解率：665.1nm吸光度法測定（光譜儀）

等離子體：電壓/電流波形+發(fā)射光譜（OES）

溫度：紅外熱成像儀

放電間隙、針尖形狀、放電氣氛（不通氣/空氣/氬氣/氮氣）

圖1 試驗裝置示意圖（1—電源；2—氣瓶/氣泵；3—流量計；4—進氣管；5—上電極；6—電壓探頭；7—示波器；8—電流探頭；9—下電極；10—石英板；11—光纖；12—光譜儀）

最大吸收峰：λ=665.1 nm

y = 0.04896x + 0.0082R2 = 0.99802（y：吸光度，x：MB 質(zhì)量濃度（mg/L））

3. 降解率公式

η = (ρ? ? ρt) / ρ? × 100%（ρ?：初始濃度，ρt：處理 t 時刻濃度）

圖2 不同質(zhì)量濃度亞甲基藍溶液吸收光譜

圖3 亞甲基藍質(zhì)量濃度-吸光度標準曲線

4種氣氛波形接近，放電頻率約19kHz，氮氣氣氛：放電電流最大；氬氣氣氛：放電電壓最高；氬氣易擊穿，但不直接產(chǎn)生活性氧/氮，需依賴環(huán)境空氣電離

圖4 不同放電氣氛下的電壓、電流時序圖

全波段特征譜線：230–280nm：NO?特征峰；300–420nm：OH、N?特征峰（337.1nm等）；690–860nm：O（777.0/844.2nm）、氬氣氣氛出現(xiàn)清晰Ar譜線。千赫茲DBD等離子體以O(shè)H、O、NO?、N?為核心活性物種，是降解MB的關(guān)鍵。

圖5 不同放電氣氛下的等離子體發(fā)射光譜

隨處理時間延長，降解率上升，速率逐漸放緩；間隙過大（1.10 cm）：不易擊穿，放電不穩(wěn)定；間隙過小（0.22cm）：氣壓高，放電波動大；最優(yōu)間隙：0.44cm。處理6min，亞甲基藍平均降解率≈97%。

圖6 不同放電間隙下模擬廢水中亞甲基藍的降解率隨時間的變化

電極對比：斜口針＞平口針內(nèi)徑越小，降解效果越好機理：尖端曲率越小，電荷密度越高，電場越強，更易擊穿，細針在相同流量下氣流速度更大，活性粒子傳質(zhì)更快。

圖7 不同放電針尖形狀下模擬廢水中亞甲基藍的降解率隨時間的變化

效率排序：不通氣＞空氣＞氮氣＞氬氣。氬氣：不產(chǎn)生氧化性自由基，僅靠環(huán)境空氣間接降解，速率最慢；氮氣：活性氮氧化性弱于活性氧，效率偏低；不通氣/空氣：活性氧物種充足，反應最充分；不通氣為最經(jīng)濟高效方案，無需額外供氣。

圖8 不同放電氣氛下模擬廢水中亞甲基藍的降解率隨時間的變化

溫度在前2min快速升高，隨后趨于平穩(wěn)；不通氣：溫度最高；通空氣：溫度最低（氣流散熱）；氬氣、氮氣放電溫度高于空氣；溫升可控，不影響降解穩(wěn)定性。

圖9 不同放電氣氛下亞甲基藍溶液溫度隨時間的變化

千赫茲級大氣壓DBD等離子體可高效降解亞甲基藍廢水，6min降解率達97%。

最優(yōu)工藝條件：放電間隙：0.44cm；；電極：斜口細針尖（內(nèi)徑1.2mm）；氣氛：不通氣/空氣（最經(jīng)濟）

等離子體核心活性物種：OH、O、NO?、N?，氬氣氣氛出現(xiàn)Ar特征譜線。

研究使用如海光電光譜儀，數(shù)據(jù)精準、譜線清晰、穩(wěn)定性強，為降解規(guī)律分析與活性物種識別提供了關(guān)鍵支撐。

該技術(shù)無藥劑、低成本、操作簡便，適合染料廢水工業(yè)化處理，助力印染行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標。

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