等离子体微泡阵列协同过一硫酸盐降解水中氧氟沙星的高效策略及机理研究

《Separation and Purification Technology》：Gas-driven plasma bubbling array/peroxymonosulfate synergistic strategy for highly efficient ofloxacin degradation in water

本文创新性地提出采用气体驱动等离子体微泡阵列（PBA）激活过一硫酸盐（PMS）的高级氧化技术，系统研究了不同气氛（空气、氮气、氧气、氩气）下体系对氧氟沙星（OFX）的协同降解效能。研究发现空气氛围下协同因子最高达3.325，40分钟内降解率达93.17%，揭示了单线态氧（1O2）、硫酸根自由基（SO4·?）和羟基自由基（·OH）的主导作用，为水体抗生素污染治理提供了新思路。

　　

Highlight

不同气体下的电学和光学特性

通过固定等离子体装置的施加电压（3.5千伏）、频率（8千赫兹）和气体流速（2升/分钟），我们探究了不同工作气体（空气、氮气、氧气、氩气）对等离子体放电特性的影响。观测发现不同气体放电会呈现特征光色：空气呈蓝白光、氮气呈粉紫光、氧气呈黄白光（略带绿色）、氩气呈深紫光。这些光学特征为理解等离子体在不同介质中的行为提供了直观依据。

结论

本研究成功证实了气体驱动等离子体微泡阵列（PBA）在激活过一硫酸盐（PMS）降解水中氧氟沙星（OFX）方面具有显著优势。PBA/PMS体系在所有测试气氛中均表现出卓越的协同效应，其协同因子排序为：空气（3.325）> 氮气（3.001）> 氩气（2.628）> 氧气（1.569）。其中空气氛围在处理效能和经济性之间达到最佳平衡。通过淬灭实验和电子顺磁共振（EPR）分析，明确了单线态氧（¹O₂）、硫酸根自由基（SO₄·^?）和羟基自由基（·OH）在降解过程中的关键作用。