纳米TiO2催化DBD等离子体氧化降解水中亚甲基蓝
DBD等离子体耦合BiOI催化材料降解苯甲羟肟酸的特性与机制
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 3 期DBD 等离子体耦合BiOI 催化材料降解苯甲羟肟酸的特性与机制董冰岩，李贞栋，王佩祥，涂文娟，谭艳雯，张芹（江西理工大学资源与环境工程学院，江西 赣州 341000）摘要：常温常压下，以苯甲羟肟酸（BHA ）为处理对象建立了介质阻挡放电（DBD ）等离子体催化体系。
研究了放电参数对等离子体降解BHA 的影响规律，对水热合成法制备的催化材料进行了系列表征分析，考察了各因素对BHA 降解的影响，分析了DBD 等离子体耦合催化剂降解BHA 过程中总有机碳（TOC ）、pH 、∙OH 自由基等的变化，通过液相色谱-质谱联用仪分析了降解反应过程的中间产物并探讨了BHA 的降解机理。
表征结果显示合成的BiOI 具有高比表面积、高孔体积、高纯度的介孔纳米片微球，且DBD 可以改变催化剂的晶型和结构，具有更高的催化性能。
降解性能结果表明，峰值电压、鼓气量等对BHA 降解率有很大影响；BHA 浓度为80mg/L 、体积1000mL ，在峰值电压24kV ，频率7500Hz ，鼓气量30L/min 条件下，添加0.3g BiOI 催化剂与DBD 等离子体耦合效果最好，相对于单一DBD 体系，BHA 降解率由78.8%提高到88.2%。
降解机理分析可知，∙OH 是BHA 降解的重要活性物质，在等离子体催化作用下，BHA 被氧化开环，转化为苯甲酸和乙醇酸等中间体，最终生成H 2O 和CO 2-3等。
关键词：介质阻挡放电；等离子体；废水；降解；矿化率；催化剂中图分类号：X703.1 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）03-1565-11Performance and mechanism of the degradation of benzohydroxamicacid by DBD plasma-coupled BiOI catalytic materialsDONG Bingyan ，LI Zhendong ，WANG Peixiang ，TU Wenjuan ，TAN Yanwen ，ZHANG Qin(College of Resources and Environmental Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000,Jiangxi, China)Abstract: A dielectric barrier discharge (DBD) plasma catalytic system was established at ambient temperature and pressure to investigate the effect of discharge parameters on the degradation of benzohydroxamic acid (BHA) by plasma. The catalysts prepared by hydrothermal synthesis were characterized, and the changes in total organic carbon (TOC), pH, and ∙OH radicals during the degradation were analyzed. LC-MS was used to determine the intermediates of the degradation reaction to investigate the reaction ’s mechanism. Characteristics of the synthesized BiOI included a high specific surface area, a high pore volume, and high-purity mesoporous nanosheet microspheres. In addition, the DBD could change the crystalline shape and structure of the catalyst, rendering it better catalytic performance. The degradation performance results showed that peak voltage and the volume of blast gas had a significant influence on the degradation rate of BHA. The best result was achieved by adding 0.3g of BiOI catalyst to couple with DBD plasma at a BHA研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0367收稿日期：2023-03-10；修改稿日期：2023-06-28。
纳米二氧化钛制备及改性方法的研究进展
引言工业的飞速发展深刻变革着人们的生活与生产方式。
但其发展过程中的排放问题造成了巨大的环境污染。
因此，有效、安全、能耗低的光催化技术也成为当今的研发热点之一。
纳米二氧化钛是当前光催化技术常用的一种半导体材料。
其具有生物无毒性、高催化活性、成本较低等诸多优点。
但其结构上有一定的缺陷，例如：其禁带宽度为3.2eV、其电子空穴易复合等，这些使得其光催化性能降低。
因此，对二氧化钛进行改性以期改善其处理污水的效果是当今的热点话题之一。
一、二氧化钛光催化原理TiO2的光催化原理如图1所示。
其价带上的电子在吸收足够能量后，跃迁至导带，形成光生电子。
同时，价带上形成空穴，生成空穴——电子对。
空穴与光生电子对在电场的作用下发生分离，一同迁移到TiO2粒子的表面。
其中，空穴可以引发氧化反应，光生电子具有还原性，二者共同作用进而降解污染物。
图 1 二氧化钛光催化原理示意图但TiO2禁带宽度较宽，难以响应可见光；且电子与空穴自身复合率就较高。
以上原因都导致纳米TiO2的催化活性和催化效率较低，难以运用到光催化领域中。
二、纳米二氧化钛的制备1.微波水热法微波有助于加快化学反应，可用微波水热法制备纳米TiO2。
胡能等采用水热法制备了具有光催化活性的纳米TiO2。
继而对其结构、光学吸收与相态等方面进行表征分析，最后得出结论：在紫外光条件下，纳米TiO2能迅速降解废水里的染料等有机物，不仅对环境友好，同时具有高效率、稳定性强、节约能源等优点。
2.溶胶—凝胶法溶胶凝胶法是一种使用时间远超于微波水热法的新方法，其使用优点主要在于高混合性，反应物的分子在形成的凝胶中可以充分混合继而达到更加优秀的催化效果。
并且反应条件并不严苛，无须高温，能耗低，且反应大多数处于纳米状态。
但此法前期造价高昂，且反应时间较长，往往在几天或几周不等。
孙鹏飞等用溶胶—凝胶法合成的改性TiO2拥有较好的光催化性能，其中 Fe3+改性催化剂要优于B3+改性TiO2。
纳米氧化锌紫外光解水体中的亚甲基蓝
纳米氧化锌紫外光解水体中的亚甲基蓝孙强强【摘要】ZnO nanoparticles produced by the leaching residue of a certain lead-zinc tailings in Shang luo were used as the photocatalyst, the degradation of methylene blue in water was researched and the technological conditions of degrading were optimized. The process and property of photocatalytic degradation of trace methylene blue in the wastewater were discussed. Results showed that the degradation rate of methylene blue is up to 99.72% by UV irradiation time for 2.5 h,when the pepared ZnO mass of 1.0 g is as the photocatalyst.The process of the degradation of methylene blue was speculated that the active hydroxyl radical first oxidized sulfhydryl as the chromophoric group into sulfonyl group, and then the decolorizing reaction was finished.%以商洛某铅锌尾矿库的铅锌冶金炉窑渣制得的纳米ZnO为光催化剂，研究了其对水体中亚甲基蓝（MB）的光催化降解作用，探讨了紫外降解废水中亚甲基蓝的过程与性质，并对紫外降解工艺进行优化。
催化降解水中有机污染物的TiO2纳米管改性方法研究进展
催化降解水中有机污染物的TiO2纳米管改性方法研究进展摘要：针对TiO2光催化材料在处理难降解有机物方面引起了水处理领域的研究热潮，本论文结合TiO2光催化材料的结构与性质，系统地论述了金属离子掺杂、表面贵金属修饰、非金属掺杂、表面光敏化和半导体复合等方法对TiO2纳米管改性的研究进展，评价了改性后TiO2纳米管改性的特点以及应用范围，对比了不同改性方法的优缺点，可为建立新的TiO2纳米管改性方法提供一定参考依据。
关键词：TiO2纳米管金属离子掺杂表面贵金属修饰表面光敏化随着环境问题和能源问题的日益严峻，TiO2纳米科技在新型能源的应用和水环境问题治理方面都展现出了独特的优势，尤其是作为环境友好型的高效光催化材料，在处理难降解有机物方面引起了水处理领域的研究热潮。
纳米TiO2材料尺寸小、比表面积大，表现出许多特殊的纳米效应，使纳米TiO2具有更强的氧化和还原能力。
纳米TiO2粒子的微小粒径能使光生载流子更容易通过扩散而迁移到表面，有利于电子-空穴的传递，促进氧化还原反应。
在众多的TiO2纳米材料中，具有有序纳米结构的纳米管表现出更大的优势，相对于呈无规则堆积的无序纳米颗粒和多孔结构而言，纳米管阵列结构比表面积大、吸附能力强、光电转换效率高，表现出更加出色的光催化活性[1]，作为一种绿色高效的环保功能材料前景广阔。
然而，针对TiO2带隙宽，光响应范围窄，量子效率低的固有缺陷，学者研究提出了一系列改性修饰手段来提高TiO2纳米管的光学性能。
主要包括离子掺杂、表面贵金属修饰、光敏化和半导体复合等改性修饰技术。
1 TiO2光催化材料的结构性质TiO2俗称钛白粉，其安全无毒、性质稳定，是一种无机白色颜料，并广泛应用于光触媒、化妆品等行业。
TiO2的基本结构是氧钛八面体-[TiO6]，由于Ti-O八面体连接形式的不同，出现了三种不同的晶型结构：即四方晶系的锐钛矿相和金红石相及斜方晶系的板钛矿[2]。
三种晶型结构热稳定有所不同，加热情况下锐钛矿相和板钛矿相向金红石相发生不可逆转变，而金红石相具有较高的热稳定性。
纳米TiO2-ZnO复合材料膜光催化氧化废水中S 2-研究
ｆｏ ｎ ｎ ｍｅｅ ｒ ｍ ａ ｏ ｔｒ
Ｔｉ ｏ ｅ ｔ ｎ ｈ ｄ ｔｅ ｂ ｓ ｎ ａ ｃ ｍｅ ｔｅ ｅ ｔ Ｉｌ ａｅｏ ｅ ｒｄ ｔｏ ｆＳ 一 ｉ ｓ ｔｒｗａｅ ｓ ８． ０２ｄ ｐ ｄ ｗｉ Ｚ ａ ｅ ｔｅ ｈ ｈ ｈ ｎ ｅ ｎ ｆ ｃ ． １ｅ ｒｔ ｆｄ ｇ ａ ａ ｎ ｏ ２ ｎ ｗａ ｅ ｔｒｗａ ８ ９％ ａ ｄ Ｗａ ｉ ｎ ｓ
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水 中 Ｓ一 ２ 的处理 降解 率达 到 ８ ．０ ， 纯 纳米 ｏ 膜 相 比降解 率提 高 了 ２ ％。 ８９ ％ 和 ｎ ２ ２
关键 词 ： 纳米 １０ ．ｎ ｒ ２Ｚ Ｏ复合 材料 膜 ； ｉ 光催 化氧 化 ； 甲基 蓝 ； 应 速率 常数 亚 反
纳米TiO2的制备表征及光催化性能研究
２ １２ ＴＯ 样 品的制备 ．． ｉ２ 在温度为 ６ ℃ 的水浴 中及强力搅拌下 ，将 一定量钛 酸 四正 丁酯 （ ． ． ，水解抑 制剂 （ ０ ＣＰ ） 自制 ） ， 加入到 ８ ｍ 蒸馏水 中 ，充分 混合后 用 Ｈ Ｏ ２ ５ ｏ Ｌ ）调 节 ｐ ０ｌ Ｎ ，（ ． ｍ ｌ ／ Ｈ值形 成混合 溶液 ，反应 １ ０—１ｈ ２ 即可得到均匀 、透 明淡 黄 色 溶胶 ，经 陈 化 ，８ ％ 干燥 ，分 别 在 空气 气 氛 下 ３ ０ 、４ ０１、５０ 、 ０ ０％ ０￣ ０％ ２ ６０Ｃ、７０Ｃ煅烧 ５ ，研磨后得 到淡 黄色 ＴＯ 粉体 。 ０￣ ０￣ ｈ ｉ
２ ２ 光催化剂性 能的表 征 ．
基 金 项 目 ：楚 雄 师 范 学 院科 研 项 目 （ 目编 号 ０ ＹＢ Ｊ ５ 。 项 ８ Ｙ０ ）
收 稿 日期 ：２ １ — ０ — １ ０１ ４ １
作 者 简 介 ：董
刚 （ ９ ３ ），男 ，云 南 楚 雄 人 ，副 教授 ，从 事 光 催 化 材 料 性 能 研究 。 １６ 一
关 键 词 ：纳 米 ＴＯ ；溶胶 一 凝胶 法 ；光 催 化 ｉ
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ３ 文 章 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１７ — ７ ０ （０ １ ６ — ０ ７ — ０ Ｂ８ ６１ ４ ６ ２ １ ）０ ０１ ６
１ ．引 言
纳米 ＴＯ 光催化剂具有 良好 的化学稳定性 、无 毒 、制备成本低 等优点 而成 为研究热点 ，锐钛矿 ｉ
一
影 响差异较大 。
本文采用溶胶一凝胶法制备不 同热处理 温度 纳米 ＴＯ ，研究 纳米 ＴＯ ｉ ｉ 的结构及光催化性能 。
２ ．实 验 ２ １ 光催 化剂的制备 ．
纳米二氧化钛的制备
纳米二氧化钛的制备及其光催化活性的评价实验报告班级：1.2.3.4.5.1收性能好，特别是吸收紫外线的能力强，表面活性大，热导性能好，分散性好等。
基于上述特点，纳米TiO2具有广阔的应用前景。
利用纳米TiO2作光催化剂，可处理有机废水，其活性比普通TiO2(约10 μm)高得多；利用其透明性和散射紫外线的能力，可作食品包装材料、木器保护漆、人造纤维添加剂、化妆品防晒霜等；利用其光电导性和光敏性，可开发一种TiO2感光材料。
如何开发、应用纳米TiO2，已成为各国材料学领域的重要研究课题。
目前合成纳米二氧化钛粉体的方法主要有液相法和气相法。
由于传统的方法不能或难以制备纳米级二氧化钛，而溶胶-凝胶法则可以在低温下制备高纯度、粒径分布均匀、化学活性大的单组分或多组分分子级纳米催化剂[1～3]，因此，本实验采用溶胶-凝胶法来制备纳米二氧化钛光催化剂。
制备溶胶所用的原料为钛酸四丁脂(Ti(O-C4H9)4)、水、无水乙醇(C2H5OH)以及冰醋酸。
反应物为Ti(O-C4H9)4和水，分相介质为C2H5OH，冰醋酸可调节体系的酸度防止钛离子水解过速。
使Ti(O-C4H9)4在C2H5OH中水解生成Ti(OH)4，脱水后即可获得TiO2。
在后续的热处理过程中，只要控制适当的温度条件和反应时间，就可以获得金红石型和锐钛型二氧化钛。
钛酸四丁脂在酸性条件下，在乙醇介质中水解反应是分步进行的，总水解反应表示为下式，2、3、10mLpH值使B中，滴速1h后得到4溶液A溶液A与溶液B混合水浴加热一小时后得到的淡黄色溶胶烘干过程中粉末炭化变黑继续加热由黑色变成淡黄色继续加热至不变5、实验结果记录：经老师焙烧活化后的二氧化钛质量为m=2.21g二、二氧化钛光催化活性的评价1、实验原理：根据TiO2 能降解有机物的性质，TiO2能催化降解亚甲基蓝和甲基橙，其降解速度与二氧化钛活性有关，可以通过测量单位时间内被降解有机物浓度降低量来确定二氧化钛的活性，而有机物的浓度可以通过分光光度计测得。
《2024年工业废水处理中纳米TiO2光催化技术的应用》范文
《工业废水处理中纳米TiO2光催化技术的应用》篇一一、引言随着工业化的快速发展，工业废水排放量日益增加，其中含有大量的有毒、有害物质，对环境和人类健康造成了严重威胁。
传统的废水处理方法往往存在处理效率低、二次污染等问题。
因此，开发高效、环保的废水处理方法成为当前研究的热点。
纳米TiO2光催化技术因其高效、无二次污染等优点，在工业废水处理中得到了广泛应用。
本文将详细介绍纳米TiO2光催化技术在工业废水处理中的应用及其优势。
二、纳米TiO2光催化技术概述纳米TiO2光催化技术是一种利用纳米级二氧化钛（TiO2）在光照条件下，通过光激发产生电子-空穴对，进而与水、氧气等发生反应，产生强氧化性的羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·O2-），从而将有机物分解为无害物质的技术。
纳米TiO2具有较高的光催化活性、化学稳定性好、无毒等优点，因此在废水处理中具有广阔的应用前景。
三、纳米TiO2光催化技术在工业废水处理中的应用1. 染料废水处理：染料废水中含有大量的有机染料和重金属离子，对环境造成严重污染。
纳米TiO2光催化技术可以有效降解染料废水中的有机物和重金属离子，提高废水的可生化性，降低后续处理的难度。
2. 石油化工废水处理：石油化工废水中含有大量的难降解有机物，如芳香烃、烷烃等。
纳米TiO2光催化技术可以有效地将这些有机物分解为低分子量化合物或无机物，降低废水的毒性。
3. 制药废水处理：制药废水中含有大量的有机溶剂、药物残留等有害物质。
纳米TiO2光催化技术可以有效地去除这些有害物质，降低废水的污染程度。
4. 其他应用：除了上述应用外，纳米TiO2光催化技术还可以应用于电镀废水、印刷废水、制浆造纸废水等各类工业废水的处理。
四、纳米TiO2光催化技术的优势1. 高效性：纳米TiO2光催化技术可以在较短的时间内将有机物分解为无害物质，提高废水处理效率。
2. 无二次污染：纳米TiO2光催化技术在降解有机物的过程中，不产生二次污染，对环境友好。
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纳米TiO2催化DBD等离子体氧化降解水中亚甲基蓝李坚;杨长河;曹定龙;胡金根【摘要】以负载于颗粒活性炭(GAC)上的纳米二氧化钛(TiO2)作为催化剂,研究了其对介质阻挡放电(DBD)等离子体氧化降解水中亚甲基蓝的催化性能.考察了峰值电压、溶液电导率、催化剂投量等因素对去除率的影响,测定了溶液pH值及化学需氧量(CODcr)的变化,对降解中间产物的进行了分析,并探讨了亚甲基蓝的降解路径.结果表明:TiO2的催化作用,能够大幅提高处理效果;峰值电压越高、催化剂投量越大,亚甲基蓝的去除效率越高;溶液电导率对亚甲基蓝去除率具有正、反两方面的影响;在优化的实验条件下,处理35 min后去除率高达98.45％;亚甲基蓝分子受到活性粒子的攻击而发生断键、开环行为,产生亚联苯、萘、邻苯二甲酸丁基异丁基酯、(Z)-14-甲基-8-十六碳烯-1-缩醛、2-苯基十三烷、芥酸酰胺等中间产物,继而被矿化.【期刊名称】《南昌大学学报（工科版）》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】7页(P232-238)【关键词】二氧化钛;颗粒活性炭;等离子体;亚甲基蓝;介质阻挡放电【作者】李坚;杨长河;曹定龙;胡金根【作者单位】南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031【正文语种】中文【中图分类】X703近年来，介质阻挡放电(DBD)等离子体技术在处理印染废水方面的研究在不断深入[1-4]。
该技术对水中有机污染物分子的降解主要基于其放电产生的活性粒子(·OH、H2O2、eaq、·O、O3等)的强氧化性及紫外光的辐射作用[5-6]。
刘建辉等[7]采用高频介质阻挡放电等离子体技术降解碱性品红模拟废水，并在反应体系中加入颗粒活性炭(GAC)。
结果表明，对浓度为100 mg·L-1的水样250 mL循环处理12 min后，碱性品红降解率可达89.46%。
降解过程中，GAC可吸附污染物分子，DBD等离子体降解GAC表面的污染物分子后使其恢复一定的吸附能力，从而使污染物总体去除率提高。
二氧化钛(TiO2)是一种能够广泛应用于高级氧化工艺的催化剂，研究表明它对放电等离子体的氧化过程具有良好的催化性能[8～10]。
纳米TiO2由于粒径小、比表面积大、具有更多的表面活性位置，因而具有更好的催化性能。
为了克服悬浮态TiO2难回收且易引起二次污染等弊端[11]，常作为光催化剂负载于活性炭、硅胶、三氧化二铝、沸石、分子筛等载体上。
本文以亚甲基蓝模拟废水为处理对象，采用高频DBD等离子体技术对其进行处理，并在反应体系中加入负载于GAC上的纳米TiO2作为催化剂。
研究DBD等离子体氧化、GAC吸附及纳米TiO2催化等作用对亚甲基蓝降解的影响，并研究亚甲基蓝可能的降解途径。
1 材料与方法1.1 实验材料化学试剂均采用分析纯级，主要材料为：亚甲基蓝(C16H18ClN3S，上海至鑫化工有限公司)，盐酸(HCl，上海至鑫化工有限公司)，氢氧化钠(NaOH，上海至鑫化工有限公司)，氯化钾(KCl，陇西化工股份有限公司)，颗粒活性炭(平均粒径约为2 mm，天津市大茅化学试剂厂)，纳米TiO2(平均粒径25 nm，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)。
无水亚甲基蓝是金红色闪金光或闪古铜色光的粉状物，溶于水、酒精、氯仿，不溶于乙醚，其溶液为蓝色。
亚甲基蓝分子量为319.85，其分子结构如图1所示，中间环上的-S-是主要发色基团。
图1 亚甲基蓝分子结构图Fig.1 Molecular structure of Methylene Blue颗粒活性炭(GAC)预处理：GAC经去离子水反复清洗，浸泡于0.1 mol·L-1的稀盐酸中12 h，过滤洗净后，再浸泡于0.1 mol·L-1的氢氧化钠中12 h，过滤洗净后，用去离子水清洗多次后在水中煮沸30 min，过滤后置于108 ℃电热恒温干燥箱(DHG-9031A型，上海精宏实验设备有限公司)内干燥24 h后备用。
负载二氧化钛活性炭(TiO2-GAC)采用粉体烧结法制备：将纳米TiO2按照锐钛矿：金红石=8：2的比例配成一定浓度的悬浮液，加入一定质量经预处理的GAC，再置于超声环境下振荡2 h实现负载；滤水后放入置于108 ℃电热恒温干燥箱内干燥，24 h后用去离子水清洗数次，洗去与活性炭连接较为薄弱的TiO2；再于缺氧环境下，400 ℃电阻炉中煅烧5 h，得到TiO2-GAC备用[12-13]。
亚甲基蓝溶液：通过离子水配制浓度为1 000 mg·L-1亚甲基蓝储备液，实验过程所用的亚甲基蓝溶液均由此稀释所得。
反应在室温下进行，实验过程中每次取样10 mL。
去除率的测量：亚甲基蓝分子的特征吸收峰值为670 nm。
经实验测得亚甲基蓝吸光度-浓度标准曲线为：y=0.16x+0.007(R2=0.999 5)，式中x表示亚甲基蓝溶液的浓度，y表示吸光度。
因此采用752紫外可见分光光度计(上海元析仪器有限公司)在670 nm条件下测出亚甲基蓝溶液的吸光度，亚甲基蓝的去除率可以通过其吸光度的降低率表示。
中间产物的检测：利用7890B-5977A型气质联用仪(安捷伦科技有限公司)对亚甲基蓝降解中间产物进行分析。
色谱分析以氦气为载气，(5%)-二苯基(95%)-二甲基聚硅氧烷为固定相，毛细柱无分流自动进样，总流量为9 mL·min-1，压力为60.735 kPa，数据采集频率为50 Hz。
质谱分析类型为四极杆质谱，采集模式为扫描。
1.2 实验装置及过程实验装置如图2所示，采用单介质平行板电极结构的DBD反应器。
用有机玻璃制成水槽状反应器长、宽、高分别为127、114、20 mm，底部放置薄铜板作为接地极，在其上平铺一定的GAC或TiO2-GAC。
接地极连接高压电源(CTP-2000K型等离子体电源，电压范围为0～30 kV，频率范围为5～20 kHz)，低压输出接线端，并确保安全接地。
接地极正上方一定距离处悬置一水平石英玻璃制矩形槽，在槽底部放置长9 cm、宽8 cm方形薄铜板作为高压极，与电源高压输出端连接。
为防止局部放电现象，槽内注入适量的硫酸铜溶液。
石英玻璃槽底板厚2 mm，作为DBD的介质层，电极之间的间距可通过调节矩形槽悬置高度实现。
1.CP-2000K型高压源；2.高压电极；3.接地极；4.介质阻挡放电反应区;5.CuSO4溶液；6.铜板；7.石英玻璃；8.放电空间；9.铜纸；10.粒状活性炭(GAC)。
图2 实验装置示意图Fig.2 Schematic diagram of experimental setup实验时取100 mL质量浓度为100 mg·L-1的亚甲基蓝溶液于DBD等离子体反应器中，将底部预铺的薄层GAC或TiO2-GAC完全浸没，调节电极间距，开启电源，逐步升高放电电压和放电频率，直至空间形成稳定的强烈微放电现象，如图3所示。
可看到明亮的蓝光并闻到一股伴有明显臭氧气味的异味。
图3 稳定微放电照片Fig.3 Ptotograph of micro-discharge图4为水样处理前后的对比照片，可以看出，随着处理时间延长，溶液的颜色逐渐由深蓝色变为无色。
t/min图4 亚甲基蓝降解效果图Fig.4 Degradation effect diagram of methylene blue1.3 负载TiO2前后GAC物理性质比较采用微孔分析仪(北京精微高博科学技术有限公司)对负载前后GAC的物理性质进行分析比较，结果如表1。
由表1可知，负载TiO2后，GAC比表面积有所降低，降低比率为9.56%；单点吸附总孔体积降低12.29%；微孔(小于2 nm)总孔体积降低4.08%；而平均孔径增大了3.34%。
小于10 nm及10～50 nm的微孔所占比例分别下降了5.44%、5.20%，而孔径大于50 nm的孔隙所占比例增大了4.64%，大孔比例的增加是由于TiO2-GAC制备过程中“煅烧”形成的。
以上数据预示负载TiO2的GAC吸附能力将有所降低，将在后面部分得到验证。
表1 负载TiO2前后GAC各项参数表Tab.1 Parameters of GAC before and after loading TiO2BET多点比表面积/(m2·g-1)单点吸附总孔体积/(cm3·g-1)微孔总孔体积/(m3·g-1)孔径分布/%≤10 nm10～50 nm≥50 nm平均孔径/(m3·g-1)GAC396.0460.2930.227774.1318.537.342.963TiO2-GAC358.1740.2570.218468.6913.3311.983.062为观测负载前后GAC的表面情况，采用Quanta200F型环境扫描电子显微镜(ESEM，FEI公司)对GAC和TiO2-GAC颗粒进行表面性能测试。
SEM加速电压5 kV，工作距离7.6 mm，真空模式为低真空。
图5所示为放大50 000倍的颗粒表面ESEM。
(a)为GAC，可见GAC表面疏松多孔，这些小孔利于吸附也可负载TiO2；(b)为TiO2-GAC，可见孔径较小，GAC表面有大量的TiO2颗粒。
2 实验结果与讨论2.1 不同体系对亚甲基蓝的去除率效果2.1.1 不同处理体系的去除率在电极间距8 mm、放电频率9 kHz、放电电压11 kV，初始质量浓度C0=100 mg·L-1，电导率1.51 mS·cm-1，初始pH值7.14条件下进行5组参照实验：1) 单独DBD等离子体氧化；2) TiO2-GAC吸附；3) 未负载GAC的吸附；4) TiO2-GAC+DBD等离子体氧化；5) GAC+DBD等离子体氧化。
实验加入GAC或TiO2-GAC的质量均为2 g。
结果如图6所示。
(a) GAC的ESEM图(b) TiO2-GAC的ESEM图图5 GAC和TiO2-GAC的ESEM图Fig.5 ESEM figure of GAC and TiO2-GACt/min图6 不同体系下亚甲基蓝去除率随时间变化曲线Fig.6 Curves of the methylene blue removal rate with different system由图6可知，处理60 min后，GAC吸附对亚甲基蓝的去除率为23.17%；TiO2-GAC吸附对亚甲基蓝的去除率18.46%，GAC的吸附效果略好于TiO2-GAC。
而在处理40 min后，单独DBD等离子体技术对亚甲基蓝的去除率已高达93.14%；GAC+DBD等离子体、TiO2-GAC+DBD等离子体对亚甲基蓝的去除率分别为95.22%、98.38%。