文 献 综 述

随着现代经济的发展，生活环境日益恶化，其中水污染问题尤为突出。水资源现状不容乐观，污水经处理达标后才能排放已成为人们的共识^[1]。

近年来兴起的低温等离子体技术以其处理流程短、效率高、适用范围广等独特优点，受到人们的高度关注。目前，国内在等离子体处理废水方面的研究相对较少，还处于实验室规模^[2]。由于受实验条件限制，且开发难度较大，涉及面广，使得该技术在水处理应用方面还处于起步阶段，要走向工业化应用还有很长的路要走。当前存在的主要问题有:

(1)效率不高。为了提高降解效率，可与催化剂相结合，协同处理污染物，提高处理效率。催化剂的活性中心被电场激活，废水中的污染物经过富集、吸附在催化剂表面，能够被高效率催化转化。催化剂在等离子体放电作用下，可以引发产生更多的羟基自由基，羟基自由基能够无选择性的氧化降解有机污染物。

(2)处理废水的成本较高。利用等离子体处理污水，保持长时间稳定运行所需的电源成本较高，能耗较高。为降低成本，可以和其他处理废水技术(光催化、湿式催化氧化)等联用，如与光催化联用，能够产生光电协同作用，可使处理废水的效果明显提高。

(3)反应器的设计、工艺条件的优化还存在着一定的问题。目前反应器的设计主要还处于实验室规模，处理的水量小，很难放大到实际应用水平。因此，今后的研究应着眼于产业应用，优化工艺；开发高效节能的电源设备，设计结构合理的与电源匹配的反应器；降低成本和能耗，使其尽早应用到实际工程中。

(4)提高降解效果的方法和手段针对性不强，由于放电过程较复杂，加上放电过程易受探测装置的影响和强烈的电磁干扰，物理和化学参数的在线跟踪检测困难。作用机理以及各种因素对处理效果的影响规律研究不够，容易造成重复性差的问题。

当前，为了解决以上问题，发展非平衡等离子体水处理技术，有必要降低其能耗，提高对污染物的降解效率。

另一方面，光催化技术作为催化领域的新兴技术，具有能耗低、易操作、二次污染少等优点，在环境污染治理方面的应用越来越广泛。而单一的光催化技术也面临反应器受紫外光源的限制、难以处理高浓度有机废液、催化剂易中毒失活等缺点^[3]。而且半导体光催化反应速率不高，反应速率对辐射度的依赖性不强，利用太阳能的局限性和对高浓度废水处理不理想。

低温等离子体-光催化技术的出现则有望改变这一现状。 该技术集合了低温等离子体技术和光催化技术的优点，互补性强^[4]。光催化剂与等离子体的协同作用，具有能耗低、使用便利、副产物少、不产生放射物、作用时间短、处理效率高等优点^[5]。等离子体放电过程中，添加光催化剂TiO₂可以有效利用放电过程所产生的紫外线，提高了能效和污染物的降解率^[6]。目前，国内外均有采用二者结合处理污染物的研究^[7]。本课题采用等离子体水处理器协同TiO₂薄膜进行水处理。