结晶紫（CV）是一种典型的三苯基甲烷染料,广泛应用于纺织、造纸、皮革、化妆品和制药等工业。CV在使用过程中会产生大量染料废水。CV分子会影响细胞的有丝分裂,对哺乳动物细胞表现出毒性。若饮用水中存在会对人类健康构成严重威胁。采取有效的方法处理水中CV十分重要。介质阻挡放电（DBD）是产生低温等离子体的最常用方式之一,DBD诱导的低温等离子体中存在着大量不同种类的活性粒子,比通常的化学反应所产生的活性粒子种类更多、活性更强,更易于和所接触的有机物发生反应。与传统的方法相比,低温等离子体具有效率高、操作简单、适用范围广等显著优点。本文以CV为目标污染物,分别研究了低温等离子体协同BiPO₄,以及低温等离子体协同Fe²⁺活化过硫酸盐对水中CV的降解,考察了影响CV降解的主要因素,探讨了 CV的协同降解机理;同时,建立了低温等离子体协同降解水中CV的人工神经网络模型,并模拟了多因素连续变化时对CV降解效率的影响。首先,研究了由DBD诱导的低温等离子体协同BiPO₄对水溶液中CV的降解,通过水热法合成了催化剂BiPO₄,并采用X射线衍射,X射线荧光光谱,扫描电子显微镜和Brunauer-Emmett-Teller表面积对合成催化剂进行了表征。低温等离子体协同BiPO₄降解CV与单独低温等离子体系统相比,CV降解效率提高了 28%。还考察了放电功率、CV初始浓度、初始pH和空气流量对CV降解效率的影响。低温等离子体协同BiPO₄降解CV遵循伪一级反应动力学。低温等离子体协同BiPO₄降解CV过程中,所产生的H₂O₂、O₃和·OH的浓度随放电时间的增加而增加,最终达到0.43 mg/L、1.52mg/L和5.2×10^-6-6mol/L:在5 min时,584 nm处的吸光度从0.63下降到0.02, CV水溶液的pH值从3.55降低到2.93,并且电导率稳定地从10^-62增加到203 μS/cm。合成BiPO₄表现出良好的稳定性。采用气相色谱—质谱法（GC-MS）测定CV的降解产物,并根据检测到的降解产物推测CV的降解途径,其主要发生共辗结构破坏、脱甲基化、羟基化、羧基化和开环反应。CV降解过程中溶液对发光细菌的急性毒性随着放电时间的增加逐渐降低。其次,研究了低温等离子体协同Fe²⁺活化过硫酸盐对水中CV的降解。低温等离子体协同Fe²⁺活化过硫酸盐降解CV,与单独低温等离子体体系以及单独Fe²⁺活化过硫酸盐体系降解CV相比,降解效率分别提高了 53%和42%。还讨论了放电功率、初始pH、过硫酸盐添加量和Fe²⁺活化剂添加量对CV降解效率的影响。低温等离子体协同Fe²⁺活化过硫酸盐降解CV遵循伪一级反应动力学。研究结果表明,40 W的放电功率、中性pH、以及过硫酸盐与Fe²⁺活化剂比例为4:3时效果最佳。低温等离子体与Fe²⁺活化过硫酸盐协同降解CV过程中,所产生的H202、03和·OH 的浓度在第 1 min 可以达到 0.36 mg/L、1.36 mg/L 和 3.2×10^-6-6mol/L,第10^-6 min后均未检测到H₂O₂、O₃和·OH的存在,说明其在反应过程中完全被消耗。协同降解CV过程中584 nm处的吸光度从1.79下降到0.11,CV水溶液的pH值降低、电导率稳定增加。CV降解产物的测定采用气相色谱—质谱法（GC-MS）,根据测定结果提出了 CV可能的降解途径。CV降解过程中溶液的急性毒性随反应时间总体呈现降低趋势。最后,分别建立了低温等离子体协同BiPO₄,以及低温等离子协同Fe²⁺活化过硫酸盐降解水中CV的人工神经网络模型,采用本文实验数据作为训练样本和测试样本,选用人工神经网络BP模型中的trainlm算法进行训练。测试数据的模型计算值与实验数值对比表明,两者最大误差不超过±5%, ANN模型可以有效的模拟两种途径下的CV降解过程。在低温等离子体协同BiPO₄降解CV的过程中,放电功率是最重要的操作条件。在低温等离子体协同Fe²⁺活化过硫酸盐降解CV的过程中,pH值是对CV降解效率影响最大的因素。