光谱仪应用之吸收光谱｜千赫兹级DBD降解亚甲基蓝：光谱仪精准检测，6分钟降解率97%

印染废水含大量染料分子，部分具有致畸、致癌、致突变风险，直接排放严重危害环境与人体健康。

千赫兹级大气压介质阻挡放电（DBD）低温等离子体

高级氧化技术，无需外加化学药剂

产生：活性氧、活性氮、OH自由基、紫外光、冲击波等

千赫兹级：

击穿电压低、成本远低于高频放电

2.0mL，100mg/L亚甲基蓝（MB）溶液（模拟染料废水）

降解率：665.1nm吸光度法测定（光谱仪）

等离子体：电压/电流波形+发射光谱（OES）

温度：红外热成像仪

放电间隙、针尖形状、放电气氛（不通气/空气/氩气/氮气）

图1 试验装置示意图（1—电源；2—气瓶/气泵；3—流量计；4—进气管；5—上电极；6—电压探头；7—示波器；8—电流探头；9—下电极；10—石英板；11—光纤；12—光谱仪）

最大吸收峰：λ=665.1 nm

y = 0.04896x + 0.0082R2 = 0.99802（y：吸光度，x：MB 质量浓度（mg/L））

3. 降解率公式

η = (ρ? ? ρt) / ρ? × 100%（ρ?：初始浓度，ρt：处理 t 时刻浓度）

图2 不同质量浓度亚甲基蓝溶液吸收光谱

图3 亚甲基蓝质量浓度-吸光度标准曲线

4种气氛波形接近，放电频率约19kHz，氮气气氛：放电电流最大；氩气气氛：放电电压最高；氩气易击穿，但不直接产生活性氧/氮，需依赖环境空气电离

图4 不同放电气氛下的电压、电流时序图

全波段特征谱线：230–280nm：NO?特征峰；300–420nm：OH、N?特征峰（337.1nm等）；690–860nm：O（777.0/844.2nm）、氩气气氛出现清晰Ar谱线。千赫兹DBD等离子体以OH、O、NO?、N?为核心活性物种，是降解MB的关键。

图5 不同放电气氛下的等离子体发射光谱

随处理时间延长，降解率上升，速率逐渐放缓；间隙过大（1.10 cm）：不易击穿，放电不稳定；间隙过小（0.22cm）：气压高，放电波动大；最优间隙：0.44cm。处理6min，亚甲基蓝平均降解率≈97%。

图6 不同放电间隙下模拟废水中亚甲基蓝的降解率随时间的变化

电极对比：斜口针＞平口针内径越小，降解效果越好机理：尖端曲率越小，电荷密度越高，电场越强，更易击穿，细针在相同流量下气流速度更大，活性粒子传质更快。

图7 不同放电针尖形状下模拟废水中亚甲基蓝的降解率随时间的变化

效率排序：不通气＞空气＞氮气＞氩气。氩气：不产生氧化性自由基，仅靠环境空气间接降解，速率最慢；氮气：活性氮氧化性弱于活性氧，效率偏低；不通气/空气：活性氧物种充足，反应最充分；不通气为最经济高效方案，无需额外供气。

图8 不同放电气氛下模拟废水中亚甲基蓝的降解率随时间的变化

温度在前2min快速升高，随后趋于平稳；不通气：温度最高；通空气：温度最低（气流散热）；氩气、氮气放电温度高于空气；温升可控，不影响降解稳定性。

图9 不同放电气氛下亚甲基蓝溶液温度随时间的变化

千赫兹级大气压DBD等离子体可高效降解亚甲基蓝废水，6min降解率达97%。

最优工艺条件：放电间隙：0.44cm；；电极：斜口细针尖（内径1.2mm）；气氛：不通气/空气（最经济）

等离子体核心活性物种：OH、O、NO?、N?，氩气气氛出现Ar特征谱线。

研究使用如海光电光谱仪，数据精准、谱线清晰、稳定性强，为降解规律分析与活性物种识别提供了关键支撑。

该技术无药剂、低成本、操作简便，适合染料废水工业化处理，助力印染行业实现“双碳”目标。

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