近日，中国科学院青海盐湖研究所轻合金与稀散元素分离课题组在高盐有机废水高效治理方面取得重要进展，相关研究成果以 “Tailoring reactive oxidative species (ROSs) cascades in a tandem non-thermal plasma/defect-engineered TiO₂ system for enhanced degradation of flotation reagent-laden brine: Unlocking synergistic ROSs generation and pathways”为题，发表于《Chemical Engineering Journal》。中国科学院青海盐湖研究所为第一单位，张思远副研究员为论文第一作者，刘海宁和叶秀深研究员为通讯作者。

高盐工业废水中常含有难降解有机污染物，盐分又会显著抑制活性氧物种作用效率，导致高级氧化过程处理效果下降，因此高盐有机废水治理一直是环境工程领域的技术难点。针对钾盐浮选尾盐中十八胺（ODA）和十二烷基吗啉（DMP）典型浮选药剂难以高效去除的问题，研究团队构建了一种非热等离子体与光催化串联协同体系，并通过等离子体诱导缺陷工程策略制备出富含表面氧空位和Ti³⁺活性位点的TiO₂光催化材料（TiO₂-P），实现了真实高盐尾矿卤水中有机污染物的快速高效降解。

研究表明，所构建的TiO₂-P材料具有明显优于原始TiO₂的光电性能。XPS和EPR分析证实，其表面富集了高密度氧空位和Ti³⁺缺陷位点；Mott-Schottky与光电流测试进一步表明，缺陷工程使材料载流子浓度提升至4.28 × 10¹⁸ cm^-3，较原始TiO₂提高7.1倍，光电流响应增强4.3倍，显著抑制了电子-空穴复合并加快了界面电荷传输。

在此基础上，团队将TiO₂-P引入非热等离子体体系，成功实现了反应活性氧物种级联调控。研究发现，该串联体系能够有效促进·OH、 、¹O₂等多类活性氧物种的协同生成与传递，显著增强高盐环境下污染物氧化降解能力，突破了传统高级氧化过程在高盐体系中易受淬灭效应限制的瓶颈。性能测试结果显示，该体系对模拟及真实钾盐浮选卤水中的ODA和DMP均表现出优异去除效果。尤其在真实钾盐浮选尾矿卤水中，目标污染物可在15分钟内实现完全降解，总有机碳（TOC）去除率达到55%—62%，表现出良好的矿化能力和复杂基质适应性。

除处理效果外，研究还系统揭示了该体系的协同作用机制。结果表明，非热等离子体不仅提供丰富的初始活性粒子和局域能量输入，还可与缺陷工程TiO₂表面形成耦合增效，促进电子转移和ROS级联反应，从而驱动ODA和DMP由长链、强疏水、难降解分子向小分子、低危害中间体转化，并进一步提高体系解毒与矿化能力。该研究为高盐浮选尾矿卤水中有机药剂污染控制提供了新的技术路线，也为复杂工业卤水处理及下一代高级氧化技术开发提供了理论依据和设计思路。该工作不仅验证了非热等离子体—光催化协同体系在真实高盐工业废水中的应用潜力，也阐明了放电动力学与催化剂表面缺陷结构之间的深层耦合关系，为推动高盐废水绿色高效治理提供了重要支撑。

图 1 等离子体-光催化耦合协同增强降解机制

该研究得到国家自然科学基金（U24A20551, 12505291）、青海省科技计划项目（国际合作专项2025-HZ-803）和青海省昆仑英才计划资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.173053

审核：葛飞