低温等离子体是一种经气体放电产生的电子能量远高于反应气体能量的等离子体,具有可在常温常压下发生并持续进行的优势,在废水处理领域具有良好的应用前景。低温等离子体水处理技术是一种集高能电子辐射、紫外光光解、自由基氧化等多种物化效应为一体的新型高级氧化技术,可高效去除水体中难降解的有机污染物,如何提高降解效果和能量利用效率是其研究和实际应用的焦点问题。本文设计双介质阻挡放电（DBD）反应装置,搭建双介质DBD降解染料废水实验平台,研究不同放电电压下双介质DBD的放电特性,并将羟基金属氧化物作为催化剂引入DBD实验系统中,进一步提高DBD用于染料废水的降解效果和能量效率。首先,设计同轴双介质阻挡放电等离子体反应器,通过约化场强和静电场仿真研究反应器几何参数、材料参数以及外加电压幅值对双介质DBD电场强度的影响,根据研究结果和实际应用需求确定反应器的材料与尺寸。其次,测试双介质DBD不同放电电压下的放电特性,确定DBD用于染料废水降解实验的电气参数;以典型染料亚甲基蓝（MB）为目标污染物,搭建双介质DBD用于染料废水降解实验平台,研究不同实验参数对亚甲基蓝模拟废水降解效果的影响,掌握该系统中活性物质的生成和演化情况,分析放电过程中亚甲基蓝溶液化学需氧量（COD）和总有机碳（TOC）的去除情况。实验结果表明:放电电压12 kV,溶液初始浓度50 mg/L,通气流量50 mL/min的条件下,放电处理50min后,亚甲基蓝去除率可达79.77%,能量利用效率为9.03 g/kWh。最后,为进一步提高双介质DBD对亚甲基蓝的降解效果和能量利用效率,从不同羟基金属氧化物中筛选出催化性能较好且易于回收的羟基氧化钴（CoOOH）作为催化剂,投加在双介质DBD实验体系中与DBD联用处理亚甲基蓝,研究CoOOH加入后对双介质DBD降解效果和能量效率的影响。实验结果表明:放电电压12 kV,溶液初始浓度50 mg/L,通气流量50 mL/min的条件下,加入100 mgCoOOH放电处理50 min后,亚甲基蓝去除率可提高20.22%,达到99.99%,能量利用效率可达30.30 g/kWh,与单独DBD实验体系相比增大了 2.36倍。实现了亚甲基蓝废水降解高去除率、高能量利用效率的设计目标。