研究氣液兩相介質阻擋放電( DBD) 的放電特性，對其在環保等工業領域中的應用具有重要意義。本文利用氣液兩相DBD 在大氣壓下產生低溫等離子體，以堿性苯胺溶液作為工作溶液，研究了外加電壓幅值、電源頻率、放電間隙等因素對其放電特性的影響。測量得到電壓電流波形和Lissajous 圖形等電氣特性以及發射光譜和發光圖像等光學特性，進一步計算得到放電功率、傳輸電荷、分子振動溫度和分子轉動溫度等主要放電參量，研究他們的變化規律，并結合放電理論對放電機制進行了分析。結果表明，堿性苯胺溶液中氣液兩相DBD，放電與純氣相DBD 類似，但要考慮液體阻抗對放電的影響，其氣體溫度在650 ～ 750 K 之間變化，且在光譜特性圖波長589 nm 處出現Na 原子譜線，隨頻率變化會出現諧振效應，在電源頻率為17. 5 kHz，放電間隙為4 mm 時，其發光強度最強，放電功率和傳輸電荷最大。

　　介質阻擋放電( DBD) 能夠在大氣壓下產生穩定的低溫等離子體放電，該技術在多個領域具有廣泛的應用前景。近年來，有液體參與放電活動的氣液兩相DBD 技術作為一種特殊放電形式，受到國內外學者的廣泛關注。氣液兩相DBD 反應器既解決了傳統純液相放電區域小和放電效率低的問題，又能將氣相放電產生的大量自由基和活性粒子直接作用于液相處理對象，在污水處理以及離子化液體等領域具有明顯優勢。因此對不同條件下氣液兩相DBD 放電特性和機制進行研究對于深入理解放電機理和促進其應用具有重要意義。

　　與純氣相DBD 放電類似，影響氣液兩相DBD的因素很多，如電極結構、介質類型、電源參數以及液體性質等。馮景偉等研究了放電反應器

　　結構對氣液兩相DBD 放電特性的影響，采用石英玻璃作為阻擋介質的環-筒式結構反應器，發現減小介質層厚度和減小放電間隙均能提高反應效率。文鳳等研究了放電間隙等因素對氣液兩相DBD 放電均勻性及放電通道強度的影響，在放電間隙為10mm 時，能夠獲得均勻性較好的氣液兩相DBD 等離子體。Kim 等采用同軸式氣液兩相DBD 反應器，并在處理樣品中通入多種氣體，研究發現，通入氧氣后的反應效率較高。Dojcinovic 等研究了阻擋介質性質對氣液體兩相DBD 放電特性的影響，發現將待處理廢水均勻覆蓋在玻璃阻擋介質表面，可以提高反應效率和能量利用效率。Helena Oi Lun LI等研究了驅動電源和溶液性質對氣液兩相DBD放電特性的影響，比較了水和苯溶液中的放電特性，結果表明，苯溶液中放電需要較高的驅動電壓。

　　目前，國內外學者對于氣液兩相DBD 的研究側重于反應器結構設計，電極優化等方面，而針對氣液兩相DBD 影響因素的系統研究尤其是對于放電參數對放電特性的影響較少涉及。氣液兩相DBD 應用中，通常需要根據應用要求來配置不同的處理參數如電源頻率、放電間隙等，以獲得最好的處理效果及能源利用效率。因此，需要研究這些因素對氣液兩相DBD 放電特性的影響，這對于這種放電形式的實際應用中反應器設計和參數優化具有重要的參考價值。本文研究了堿性苯胺溶液中氣液兩相DBD的放電特性，系統比較了不同影響因素下氣液兩相DBD 的電氣特性和光學特性等，進一步研究了其主要放電參量的變化規律，并結合放電機理對結果進行了分析討論。

1、實驗裝置及測量方法

　　圖1 給出了本文實驗研究所采用的氣液兩相DBD 實驗裝置以及其電氣接線圖。電源采用電壓幅值范圍為0 ～ 25 kV，頻率范圍為10 ～ 20 kHz 的高壓高頻交流電源。氣液兩相DBD 反應器由高壓電極、地電極和石英玻璃器皿組成。高壓電極由四根并聯的不銹鋼棒構成，每根電極長為10 cm，直徑為2. 5 cm，其表面覆蓋有陶瓷管作為阻擋介質，地電極采用直徑為15 cm 的不銹鋼盤構成，玻璃器皿內徑為19 cm，高為4. 5 cm，壁厚為4 mm。實驗時玻璃器皿放在地電極上，液體放入到器皿內，液面高度為5 mm。本文實驗采用的溶液為200 mg /L 的苯胺溶液( 加入NaOH 后PH 值為11) 。

　　放電電壓波形由Tek P6015 高壓探頭( 帶寬為75 MHz，分壓比為1000：1) 測量，放電電流由一個串聯在放電回路中阻值為200 Ω 的無感電阻測得。放電空間傳輸的電荷通過在放電回路上串聯一個0. 022 μF 的測量電容C 獲得，放電Lissajous 圖形通過把高壓探頭測得的反應器上的電壓和電容兩端的電壓分別加在示波器的X-Y 軸得到。實驗時測得的電壓-電流波形及Lissajous 圖形由TDS-3054c 數字示波器記錄，示波器的帶寬為500 MHz，分辨率為5GS /s。放電圖像用置于放電空間側面的數碼相機Canon 400D 拍攝得到，曝光時間為1 s。光譜特性由Ocean Optics HR4000CG 光譜儀放置在反應器側面1 cm 處測量得到，光譜儀的波長范圍為250 ～650 nm，光學分辨率為0. 75 nm。

圖1 實驗裝置

2、結論

　　(1) 堿性苯胺溶液中氣液兩相DBD，除要考慮氣體和阻擋介質對放電的影響，還要考慮液體對放電的影響，可用等效電阻來等效液體的影響，對放電特性進行分析。放電在氣相產生的活性粒子除有N +2外，還包含液相蒸發到放電空間的Na + ，他們的譜線強度均隨著電壓幅值的增加而增大。放電的氣體溫度在650 ～ 750 K 之間變化，也屬于低溫等離子體范疇。

　　(2) 隨著電源頻率和間隙距離的增大，電流脈沖幅值、放電功率和傳輸電荷等放電參量均表現出先增大后減小的趨勢，說明放電在一定條件下存在諧振效應。本文實驗條件下氣液兩相DBD 在驅動頻率為17. 5 kHz，放電間隙為4 mm 時，放電最強烈，并且具有良好的穩定性，放電功率及傳輸電荷最大，外加電壓18 kV 時，他們的值分別可達139. 7 W和2920 nC，具有良好的應用前景。