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苯系物作为环境污染物，严重危害人体健康。低温等离子体技术作为新兴技术，因其具有降解产物清洁、操作简单、降解效率高等特点常应用于有机废气治理研究中，但仍存在能耗高、O3有残留等问题。本文采用Mn3O4涂覆自组装低温等离子体反应器电极，以甲苯、二甲苯、苯胺、油漆废气等为探针，开展Mn3O4涂覆强化介质阻挡放电(简称DBD-M)降解苯系物研究，揭示高电压反应场物质转化及苯系物降解过程，以期提升介质阻挡放电的电气性能，实现等离子体技术在苯系物废气治理的应用推广。
为揭示Mn3O4对介质阻挡放电降解苯系物的强化作用，比较研究Mn3O4涂覆电极和Mn3O4/Al2O3负载填充等方式对低温等离子体放电性能的影响，分析获得放电模式、放电功率、能量密度等电气性能参数，检测分析放电空间·OH、O3产生含量；利用甲苯为降解目标物，获得不同放电功率、放电时间、空气流速等适应电气参数。为揭示DBD-M对甲苯降解规律，考察并探究放电功率、初始浓度、环境湿度等条件对甲苯降解影响；利用经典动力学，揭示放电体系中不同功率与初始浓度条件下甲苯降解的动力学特征；借助GCMS，分析放电体系中甲苯降解产物，进而探明甲苯降解机理。为进一步摸清DBD-M对其苯系物的降解能效，考察放电功率、初始浓度、环境湿度等条件对二甲苯、苯胺以及油漆源废气降解，并借助在线检测仪和GCMS，探明放电体系中CO2、NOX、O3等物质变化转化以及苯系物降解产物。研究结果表明：
(1)电气性能分析发现，Mn3O4涂覆、Mn3O4/Al2O3填充与介质阻挡放电波形均为正弦波形且有毛刺现象，说明Mn3O4涂覆与Mn3O4/Al2O3填充不会影响介质阻挡放电模式；放电电压13KV时，其放电功率大小为Mn3O4涂敷(231.9w)＞Mn3O4/Al2O3填充(215.5w)＞介质阻挡放电(184.8w)，能量密度大小为Mn3O4涂覆(9176J/L)＞Mn3O4/Al2O3填充模式(8620J/L)＞介质阻挡放电(7392J/L)，体系·OH产生量依次为Mn3O4涂敷(2.64mg/L)＞Mn3O4/Al2O3填充(1.11mg/L)＞介质阻挡放电(0.61mg/L)，O3产生量依次为介质阻挡(220.31mg/m3)＞Mn3O4/Al2O3填充(151.43mg/m3)＞Mn3O4涂敷(90.33mg/m3)，表明Mn3O4涂覆能强化提升介质阻挡放电电气性能，可增加活性粒子·OH产生量，降低尾气中O3残留，有辅助提升有机废气治理能力。
(2)对比Mn3O4涂覆、Mn3O4/Al2O3填充与介质阻挡放电对甲苯降解能效，优化获得DBD-M适宜电气参数为：放电电压13KV、背景气流速1.5L/min，放电处理3min；在此条件下，Mn3O4涂敷方式对初始质量浓度为2000mg/m3的甲苯降解率为92.72%，比介质阻挡放电提升10.26%，说明具有表面高氧空位数量的Mn3O4，有助于O3催化转化，促进甲苯降解；Mn3O4涂敷降解甲苯降解能效研究发现，当放电功率231.9w、初始质量浓度为710mg/m3、环境湿度为40%时，甲苯降解率最高可达92.73%。DBD-M降解甲苯符合一级反应动力学，动力学模型为y=0.49882x-0.73041(R2=0.997)。
(3)对DBD-M放电降解苯系物的研究发现，在输入功率为231.9w、初始浓度为710mg/m3、环境湿度为40%时，二甲苯、甲苯、苯胺、油漆源废气降解率分别为93.45%、92.37%、91.37%、90.53%；二甲苯、甲苯、苯胺、油漆源废气降解速率常数k大小依次为二甲苯(0.17899)＞甲苯(0.14163)＞苯胺(0.13987)＞油漆源废气(0.11671)，表明二甲苯降解优势优于甲苯及苯胺。
(4)采用在线监测仪分析苯系物降解过程中CO2、NOx、O3浓度变化发现，二甲苯、甲苯、苯胺、油漆源废气的CO2、NOx、O3浓度均呈先上升再平稳的趋势，且NOx、O3浓度远低于介质阻挡放电，说明Mn3O4涂敷在提升有机废气降解的同时，能有效减少O3残留。尾气分析发现，二甲苯、甲苯与苯胺尾气未见其他二次产物生成，油漆源废气处理尾气仅残留部分烷烃类物质，说明DBD-M处理废气可清洁实现污染物的高效降解。
为揭示Mn3O4对介质阻挡放电降解苯系物的强化作用，比较研究Mn3O4涂覆电极和Mn3O4/Al2O3负载填充等方式对低温等离子体放电性能的影响，分析获得放电模式、放电功率、能量密度等电气性能参数，检测分析放电空间·OH、O3产生含量；利用甲苯为降解目标物，获得不同放电功率、放电时间、空气流速等适应电气参数。为揭示DBD-M对甲苯降解规律，考察并探究放电功率、初始浓度、环境湿度等条件对甲苯降解影响；利用经典动力学，揭示放电体系中不同功率与初始浓度条件下甲苯降解的动力学特征；借助GCMS，分析放电体系中甲苯降解产物，进而探明甲苯降解机理。为进一步摸清DBD-M对其苯系物的降解能效，考察放电功率、初始浓度、环境湿度等条件对二甲苯、苯胺以及油漆源废气降解，并借助在线检测仪和GCMS，探明放电体系中CO2、NOX、O3等物质变化转化以及苯系物降解产物。研究结果表明：
(1)电气性能分析发现，Mn3O4涂覆、Mn3O4/Al2O3填充与介质阻挡放电波形均为正弦波形且有毛刺现象，说明Mn3O4涂覆与Mn3O4/Al2O3填充不会影响介质阻挡放电模式；放电电压13KV时，其放电功率大小为Mn3O4涂敷(231.9w)＞Mn3O4/Al2O3填充(215.5w)＞介质阻挡放电(184.8w)，能量密度大小为Mn3O4涂覆(9176J/L)＞Mn3O4/Al2O3填充模式(8620J/L)＞介质阻挡放电(7392J/L)，体系·OH产生量依次为Mn3O4涂敷(2.64mg/L)＞Mn3O4/Al2O3填充(1.11mg/L)＞介质阻挡放电(0.61mg/L)，O3产生量依次为介质阻挡(220.31mg/m3)＞Mn3O4/Al2O3填充(151.43mg/m3)＞Mn3O4涂敷(90.33mg/m3)，表明Mn3O4涂覆能强化提升介质阻挡放电电气性能，可增加活性粒子·OH产生量，降低尾气中O3残留，有辅助提升有机废气治理能力。
(2)对比Mn3O4涂覆、Mn3O4/Al2O3填充与介质阻挡放电对甲苯降解能效，优化获得DBD-M适宜电气参数为：放电电压13KV、背景气流速1.5L/min，放电处理3min；在此条件下，Mn3O4涂敷方式对初始质量浓度为2000mg/m3的甲苯降解率为92.72%，比介质阻挡放电提升10.26%，说明具有表面高氧空位数量的Mn3O4，有助于O3催化转化，促进甲苯降解；Mn3O4涂敷降解甲苯降解能效研究发现，当放电功率231.9w、初始质量浓度为710mg/m3、环境湿度为40%时，甲苯降解率最高可达92.73%。DBD-M降解甲苯符合一级反应动力学，动力学模型为y=0.49882x-0.73041(R2=0.997)。
(3)对DBD-M放电降解苯系物的研究发现，在输入功率为231.9w、初始浓度为710mg/m3、环境湿度为40%时，二甲苯、甲苯、苯胺、油漆源废气降解率分别为93.45%、92.37%、91.37%、90.53%；二甲苯、甲苯、苯胺、油漆源废气降解速率常数k大小依次为二甲苯(0.17899)＞甲苯(0.14163)＞苯胺(0.13987)＞油漆源废气(0.11671)，表明二甲苯降解优势优于甲苯及苯胺。
(4)采用在线监测仪分析苯系物降解过程中CO2、NOx、O3浓度变化发现，二甲苯、甲苯、苯胺、油漆源废气的CO2、NOx、O3浓度均呈先上升再平稳的趋势，且NOx、O3浓度远低于介质阻挡放电，说明Mn3O4涂敷在提升有机废气降解的同时，能有效减少O3残留。尾气分析发现，二甲苯、甲苯与苯胺尾气未见其他二次产物生成，油漆源废气处理尾气仅残留部分烷烃类物质，说明DBD-M处理废气可清洁实现污染物的高效降解。