度。
１ 实验部分
１ ． １ 仪器与试 剂
Ｆｉ ｇ ． １ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒｔ ｈ ｅＬ ＤＧＤ ｐ ｌ ａ ｓ ｍａ
数字显示型直流 电源（ ０ ～１ ０ ０ ０ Ｖ， Ｏ ～Ｏ ． ５ Ａ， 北京大华
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ８ — ２ ４ ， 修订 日期： ２ ０ １ ２ — １ ２ — ０ ５
基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（ ５ １ ０ ０ ８ ２ ６ ２ ， １ １ ０ ０ ５ ０ １ ４ ） ， 中央高校基本科研业务费专项资金项 目（ ２ ０ １ １ Ｊ Ｃ ０ １ ６ ） 和中国科学院城市环境 与健 康重点实验室开放基金项 目（ Ｋ Ｉ Ｊ Ｕ Ｅ Ｈ ２ Ｏ １ １ Ｏ ４ ） 资助 作者简介 ： 刘 永军 ， １ ９ ７ ８ 年生 ， 大连海事大学环境科学与工程学院副教授
液 相 隔膜辉 光 放 电等离 子体 自由基 发射 光谱研 究
刘永军Ｈ ，孙 冰卜 ，王 蕾
１ １ ６ ０ ２ ６
１ ．大连海事大学环境科学与工程学 院，辽宁 大连
２ ． 厦 门理工学院水资源环境研究所 ， 福建 厦 门 ３ ６ １ ０ ２ ４
摘
要
为了更好 了解液相隔膜辉光放电等离子体引发 的化学反应机理 ， 运用发射光 谱法研究 了稀硫酸溶
第３ ３ 卷， 第３ 期 ２ ０ １ ３年 ３月
光 谱
Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
学
３ ３ ， Ｎ ｏ ． ３ ， ｐ ｐ ７ ９ ０ — ７ ９ ３ Ｍａ ｒ ｃ ｈ，２ ０ １ ３
口 ＳⅡ ； Ｅ罩 Ｕ
７ ９ １
∞ ｌ ０
∞ ５
∞ ４
器， 将 电源 电压 调到预定值 ， 放 电开始 。为了反应 的均匀性 ， 对溶液进行持续地搅拌 。 放 电开始后 ，用 Ｐ ＭＡ － Ｉ Ｉ型光谱分 析仪 检测发 射光谱 ， 每 次测 量 ２ Ｏ 次， 取光谱强度平均值 。 用数字示波器测量 电流 电压信号 ：通过 １： １ ０ ０ ０ 高 压探头测量 电压 ，测量放电 回路
＊通 讯 联 系 人
ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｙ ｉ ｇ ｌ ｏ ｗ ＠ ｝ ｓ ｏ ｈ ｕ ． ｔ ｏ ｍ
ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｙ ｊ ｇ ｌ ｏ ｗ＠ ｓ ｏ ｈ ｕ ． ｃ ｏ ｎ； ｒ ｓ ｕ ｎ ｂ ８ ８ ＠ｄ ｌ ｍｕ ． ｅ ｄ ｕ ． Ｅ ｌ ｌ
第３ 期
光谱 学与光谱分析
管 内径 １ ２ Ｉ Ｔ Ｉ １ Ｔ Ｉ ， 壁厚 ０ ． ８ ｍ ｍ，管壁上有一个直径约 ０ ． ６ Ｉ Ｄ Ａ ｎ 的小孔 。 反应器 内径 ６ ０ ｍ ，材质为石英玻 璃 ，整个 反应器
气泡 ， 若 电压继续 升高 ，气泡 被击 穿 ， 形成 Ｌ Ｄ ＧＤ。研究表 明， 其产 生机理与接触辉光放电电解相似ｒ １ ’ ｚ ３ 。 由于 Ｌ Ｄ Ｇ Ｄ能在水 中产生各种化学活性粒子 ， 其应用研 究多有报道 ， 如过氧化氢合成［ ２ ］ ， 有机污染物降解ｆ ２ ］ ， 微 量金属元素 检测［ ５ ］ 和纤 维表 面处 理［ ６ ３ 等 。其 中羟 基 自由基
子温度与平 均电子密度分别为 １ ． ３ ×１ Ｏ Ｋ与 ７ ． ８ ×１ ０ ”ｃ ｍ 一。 关键词 液 相隔膜辉光放 电； 发射光谱 ；自由基 文献标识码 ： Ａ Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ４ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｒ ￣１ ０ ０ ０ — ０ ５ ９ ３ （ ２ ０ １ ３ ｝ ０ ３ — ０ ７ ９ ０ — ０ ４
（ ０ Ｈ） 和氢原子 （ Ｈ） 被认 为是 Ｕ） Ｇ Ｄ引发液 相化学反应 的活
外被冷却水夹套包 裹 以使放 电时反 应器 内溶 液温度 控制在 （ ２ ９ ８ 土２ ） Ｋ。 将１ ０ ０ ｍＬ ０ ． ０ ４ ｏｏ ｔ ｌ ・ Ｌ １硫 酸 溶 液 倒 人反 应
性物种 ，但这些结论基本属于间接性 的实验推测 ， 而对 自由 基 的直接观测和等离子体的基本物理 参数研究较少［ ７ ３ 。为更 深入 了解 Ｌ ＤＧＤ引发的化学反应机理 ，利用发射光谱法研究 了Ｌ Ｄ ＧＤ产生的 自由基特征 ，并计算 了其 电子温度与 电子密
中图分类号 ： ０ ４ ３ ２ ． １ ；Ｏ ６ ４ １ ． ２
无线 电仪器厂） ； Ｐ ＭＡ ＿ ｌ ｌ 型多通道 光谱分析仪 （ Ｈａ ｍａ ｍ ａ ｔ ｓ ｕ
引 言
液相 隔膜 辉 光 放 电 （ １ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ － ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ａ ｐ ｈ ｒ ａ ｇ ｍ ｇ ｌ ｏ ｗ ｄ ｉ ｓ － ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ，Ｌ Ｄ Ｇ Ｄ） 是一种新型 的直 流辉光放 电等离子体 。在普 通 电解过程中向阳极 与 阴极 之间插人带 小孔 的绝缘介 质时 ，
由于小孔处电流密度很 高 ， 液态水在焦耳热作用下气化产生
Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ） ；数 字示 波 器 （ Ｔ ｅ ｋ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｘ僦
０ ２ ４ Ｂ） ；
磁力搅拌器 ； 分析纯硫酸 ； 二次去离子水 。
１ ． ２ 装 置及分析方法
实验装置 由反应器 ， 电源 和检测系统组成 ， 如图 １ 所示 。 阳极与阴极均为石墨棒 ， 其中阳极插在石英 玻璃管 中。石英
液隔膜 辉光放 电等离子体产生的 自由 基， 估算了电子温度与电子密度 。 结果表 明： 当电压超过 ７ ０ ０ Ｖ时 ， 观 察到了羟基 自由基 和氢原子 的发射光谱 ； 当 电压超过 ７ ５ ０ Ｖ时 ， 除了羟基 自由基和氢原子外 ， 还观察到了氧 原子的发射 光谱 ； 这些 自由基 的发射强度随 电压升高 而升高 ； 稀硫酸溶 液隔膜辉光放 电等离子 体的平均 电