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水电极放电技术是一种新兴的高级氧化技术,该放电物理过程可以产生高电场、紫外光辐射、气泡和冲击波,化学过程可以产生O3、H2O2和OH自由基等化学活性物种。这种物-化过程的协同作用可以迅速地降解水中的有机污染物,具有处理效率高,耗能低,无二次污染等优点。此外,它的强氧化性在聚烯类表面处理也有潜在的应用价值。本文自主设计了一种针-水电极系统,其阳极是直径1mm,针尖曲率半径约50μm的锥状铜丝,外面套一外径20 mm的聚四氟乙烯绝缘体,只露针尖部分;阴极水被盛放在石英玻璃容器,通过容器底部的铜片接地。实验研究了电导率和电极间距这两个参量对流光-火花放电的电学特性和放电形貌的影响。实验结果如下: (1)起始电压随着电导率的升高而下降,随极间距增大而增大。 (2)最大传导电流与电导率正相关,但与极间距呈负相关。 (3)流柱以速度1.3×105m/s传播,经过50-60 ns完全触水,且速度不受电导率和极间距的影响。 (4)当流光放电与水面接触后就会形成一根明亮的火花通道,火花通道最大直径大约是1mm,并且以速度大约2.2×103 m/s沿径向收缩,且火花最大直径和收缩速度均不依赖于电导率和极间距。 (5)在火花区,测量等离子体最大电子密度大约是1015 cm-3,且与传导电流和极间距的乘积成正比。 (6)火花丝沿着水面传播的最远距离范围是10 mm-20 mm,且随着电导率和极间距的增大而减小;火花丝微通道随着电导率的增大而减少。 (7)火花丝在液面传播速度与电导率和极间距都呈负相关,速度范围大约在104-105 m/s。