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近年来，随着化学工业与经济的发展，越来越多的挥发性有机污染物(volatile organic compounds,VOCs）被释放到大气中。这些VOCs通常具有强烈的刺激性气味和三致（致畸、致癌、致突变）特性，其排放不仅严重威胁着人类的健康，同时还会与大气中的NOx、SOx及无机颗粒物互相碰撞结合，形成光化学烟雾和雾霾。介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）等离子体技术可以通过高压放电产生大量的高能电子和活性基团，对气体污染物进行氧化与分解，被认为是一种有效的处理 VOCs的方法。然而传统的DBD技术很难对VOCs实现彻底矿化，在处理过程中会产生潜在的有害副产物。同时，随着处理时间和处理浓度的增加，油状副产物和积碳会形成并覆盖在电极与反应器壁上，影响其处理效果。将DBD技术与催化技术相结合，不但可以提高污染物的降解效率，也可以在一定程度上抑制副产物的生成，近些年来这种联合处理技术越来越受到研究者的关注。除此以外，通过对DBD反应器的改良设计，也可以使反应器内部的能量得到更加充分的利用，从而提高污染物的矿化效率。 本论文从 DBD与催化剂相结合以及新型的DBD反应器设计两方面进行了深入研究，具体研究工作如下： （1）自制了传统式的线-管式DBD反应器，考察了电压与流速对VOCs代表物--苯乙烯去除效果的影响，实验结果表明：当电压为10.8 kV时，传统的线-管式DBD反应器对1000 mg/m3苯乙烯去除率可达到100％。然而，对其生成的CO与CO2浓度进行检测发现，其矿化率却低于25%。产生了大量的气态副产物包括O3和NOx以及其他中间产物，同时还会生成大量的油状副产物富集在电极、反应器壁和出口处。通过对油状及气态副产物的成分分析以及NOx和O3浓度的检测，分析了传统的线-管式DBD反应器降解苯乙烯的机理，为其进一步改进提供了理论支持。 （2）将DBD技术与催化技术相结合，通过溶胶-凝胶法分别在管壁和电极上涂覆了锐钛矿型 TiO2作为催化剂，构成了负载型 TiO2-DBD反应器并与传统线-管式DBD反应器进行了比较，结果表明：管壁涂覆TiO2的DBD反应器对苯乙烯的去除率与矿化效率要明显高于电极涂覆 TiO2和传统的线-管式 DBD反应器，同时副产物的种类和数量也大幅度地降低。与此同时，作为一种高效的光催化剂TiO2还可以被DBD过程中产生的高能电子和紫外光所激发，通过光催化作用降解苯乙烯。 （3）为进一步提高TiO2催化性能，通过溶胶-凝胶法将TiO2负载于γ-Al2O3小球上，并将其填充进DBD反应器中，构成填充床式TiO2-DBD反应器。与TiO2 P25涂覆的γ-Al2O3相比，溶胶-凝胶法可以通过改变低温涂覆次数，控制 TiO2的负载量。实验结果发现，随着 TiO2负载量的提高，其催化剂表面的油状副产物及积碳的富集会得到有效地抑制。而采用P25方法涂覆的γ-Al2O3其表面会富集大量的油状副产物和积碳，严重影响其处理效果。对 TiO2涂覆次数、电压与O2浓度分别进行了优化，当电压为12.5 kV、O2浓度为100%、涂覆8次后的TiO2填料对苯乙烯的矿化率可达到100%。 （4）选取了四种催化剂，分别负载于γ-Al2O3小球上，分别对其单独催化降解苯乙烯的性能进行考察，发现相比于其他三种催化剂，TiO2具有更强的矿化性能；NiO在停留时间较短的情况下，可以优先将支链中键能较低的化学全部破坏，同时使键能较高的化学键被弱坏；而空白γ-Al2O3可以有效的抑制 NOx和O3的生成。基于此研究结果，自行设计了具有不同功能区的多段式填充床介质阻挡放电（Multiple functional packed bed Dielectric Barrier Discharge，MPDBD）反应器。反应器共分三个区域，第一个区域采用NiO负载的γ-Al2O3小球作为填料，该区域氧化能力较低，可以优先破坏苯乙烯分子中的低能键。第二个区域采用TiO2负载的γ-Al2O3小球作为填料，该区域氧化能力极高，可以对剩余苯乙烯分子中的高能基团进行集中破坏。而第三个区域采用空白γ-Al2O3小球作为填料，在进一步矿化剩余污染物的同时最大程度抑制NOx和O3的生成。当NiO-TiO2-Al2O3区域长度分别为2cm，4cm和2cm时，处理3000 mg/m3苯乙烯，其矿化率与单段式（8cm）TiO2填充床DBD反应器相比提高了10%，但其中CO2选择性却提高了一倍，同时O3与NOx的生成量都有明显的降低。 （5）在反应器结构改进方面，设计了新型的双管式介质阻挡放电（double-tube dielectric barrier discharge，DDBD）反应器，该反应器包括内、外两层放电区域，其中内管具有较高的放电能量，而外管的放电能量较低。苯乙烯首先通过外管，在低能电子的作用下首先破坏苯乙烯的低能键，如乙烯键等，再通过内管，在高能电子的作用下对高能基团，如苯环等，进行集中破坏。新型的DDBD反应器不仅提高了能量利用效率和矿化率，同时还减少了油状副产物的生成与富集，而内管的存在还进一步的保护了反应器防止其被击穿。对内管与外管的管径进行了优化，结果发现当外管直径为25mm，内管直径为6mm时，DDBD反应器对苯乙烯具有最高的矿化率。与传统单管式DBD反应器相比，在11 kV的电压下，对2000mg/m3的苯乙烯矿化率提高了40%，并且经过6h试验后，在电极，管壁及出气口处均没有油状副产物富集。