光谱法研究盐溶液浓度对气-液放电活化高盐废水的影响

摘要

近年来，在高盐废水系统中实现稳定放电已成为高盐废水处理中的一项关键挑战。本研究开发了一种用于高盐废水处理（盐的质量分数0%～5%）的气-液放电等离子体系统，通过电压-电流波形分析和时间分辨光学发射光谱等综合诊断技术系统地研究了放电特性。定量分析了应用电压（8～28 kV）、气体流速（2～10 L/min）和液体含盐量（0%～5%）对放电机制的影响。放电特性表明，电压从8 kV提高到28 kV，放电强度提高了114%（电流幅值：20.6→44.1 mA），同时放电持续时间从8.8μs延长到15.2μs。在液体含盐量为0%时，放电表现出强烈的蓝白色发光，在液体含盐量为5%时过渡到明亮的黄色。对发射光谱特性进行了研究，通过测量活性物种浓度讨论了高盐溶液下的气-液两相放电的实验机理。光谱分析确定了6 L/min气体流速下的最佳活性物种生成，与基线条件相比，OH（A²Σ→X²П）强度增强了38%。通过时间分辨ICCD（Intensified Charge Coupled Device）成像（1μs栅极宽度），定量捕捉了依赖于液体含盐量的放电演变，揭示了表面引导的传播动力学。值得注意的是，与淡水系统相比，5%的含盐量导致O（3p⁵P→3s⁵S₂～0）发射强度增加了49.6%，同时伴随着从蓝白色（0%）到亮黄色（5%）的特征性放电颜色转变。等效电路模型阐明了含盐量介导的电场增强机制，其中电导率的降低使气相击穿电压降低了约18%。这些发现建立了操作参数与等离子体反应性之间的基本关联，为在高盐工业废水应用中扩展基于等离子体的处理系统提供了重要启示。

关键词

高盐废水 / 大气压气-液放电等离子体 / 电导率 / 电学特性 / 光谱特性