【正文】 將會(huì)越來(lái)越多 ,空氣凈化大多通過(guò)非平衡等離子體實(shí)現(xiàn) 。HO2, (2)氣體放電法 ①電暈放電 。 共同的特點(diǎn) :均能夠在較高的氣體壓力下 (常壓 )形成非平衡等離子體。 (1)預(yù)荷電集塵原理 : 利用極不均勻電場(chǎng) ,形成電暈放電 ,產(chǎn)生等離子體 ,其中包含的大量電子和正負(fù)離子在電場(chǎng)梯度的作用下 ,與空氣中的顆粒污染物發(fā)生非彈性碰撞 ,從而附著在上面 ,使之成為荷電離子 ,在外加電場(chǎng)力的作用下 ,被集塵極所收集 。 靜電集塵是一個(gè)物理過(guò)程 ,在這個(gè)過(guò)程中 ,對(duì)懸浮在空氣中直徑小于100μm 的總懸浮顆粒 (TSP)和直徑小于 l0μm 的可吸入顆粒 (PM10)有較高的清除效率 。HO ② 有效地清除空氣中的污染物。 除了積聚過(guò)程外 ,在有限的空間里空氣中帶負(fù)電的顆粒物還被吸附到帶正電的表面上 ,而通常情況下 ,房間里面大多數(shù)物體的表面 (包括墻壁 、 地面 、 家具 、 電器等 ) 都是帶正電的 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 非平衡等離子體空氣凈化反應(yīng)器 根據(jù)等離子體區(qū)中是否填充了絕緣介質(zhì) ,把等離子體反應(yīng)器分為空腔式和填充式 2種類(lèi)型 ,下面介紹它們的組成結(jié)構(gòu) 。在反應(yīng)器中填充的主要介質(zhì)有 :TiO Al2O BaTiO3等 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 反應(yīng)器型式 供能方 式 電壓 /kV 甲苯凈化效率 反應(yīng)器型式 供能方 式 電壓 /kV 甲苯凈化效率 線(xiàn) 筒結(jié)構(gòu) (空腔式 ) 脈沖電源 42 平行板電極(空腔式 ) 脈沖電源 42 0 交變電源 28 交變電源 28 0 線(xiàn) 筒結(jié)構(gòu) (填充式 ) 脈沖電源 42 平行板電極(填充式 ) 脈沖電源 42 交變電源 28 交變電源 28 表 空腔式反應(yīng)器與填充式反應(yīng)器性能對(duì)比 備注 :實(shí)驗(yàn)條件是氣體積流量為 500ml/min，甲苯初始質(zhì)量濃度約 1000mg/m3，填充材料為 Al2O3。 ③ 凈化效率隨脈沖寬度的增大而提高 。當(dāng)電容值小于最佳值時(shí) ,脈沖沿較窄 ,但脈沖能量相對(duì)較小 ,凈化效率降低 。 主要是由于當(dāng)脈沖電壓一定時(shí) ,電暈線(xiàn)越細(xì) ,則起暈電壓越低 ,放電越易發(fā)生 ,對(duì)甲苯的凈化效果越好 。 ① 隨著峰值電壓的升高 ,直徑較小的反應(yīng)器中凈化甲苯效率的趨勢(shì)是先增大 ,隨后又減小 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 影響 非平衡等離子體凈化主要因素 總之 ,直徑較小時(shí) ,雖然對(duì)甲苯的凈化效率較高 ,但存在著易發(fā)生火花放電及處理氣體流量偏低的缺點(diǎn) ,不便于實(shí)際應(yīng)用 。 從趨勢(shì)來(lái)看 ,陶瓷管反應(yīng)器在實(shí)驗(yàn)電壓范圍內(nèi)凈化甲苯效率一直呈較明顯的上升 ,而金屬管反應(yīng)器則在峰值電壓高于 30kV后凈化效率的上升趨勢(shì)變緩 ,高于 36kV后 ,有較頻繁的火花出現(xiàn) ,凈化甲苯效率下降。 而玻璃管壁則為致密 、 光滑表面 ,吸附作用較弱 。 圖 反應(yīng)器長(zhǎng)度對(duì)凈化甲苯效率的影響 (5)電暈極間距的影響 見(jiàn)表 。 原因是電暈極間距過(guò)小時(shí) ,電暈線(xiàn)之間的電場(chǎng)相互屏蔽作用明顯 ,反應(yīng)器中的電場(chǎng)分布趨于均勻 ,導(dǎo)致起暈電壓上升 ,易出現(xiàn)火花放電 。 總之 ,對(duì)于特定的反應(yīng)器 ,應(yīng)該有其合理的電源電參數(shù) ,即脈沖電源應(yīng)該與反應(yīng)器匹配 (指脈沖電源提供的能量能夠滿(mǎn)足反應(yīng)器去除 VOCs,而且能量能夠盡可能的利用 ,使能耗降到最低 )。圖 物初始濃度的關(guān)系。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 非平衡等離子體在空氣凈化中的應(yīng)用研究 用于氣態(tài)污染物治理的等離子體技術(shù) ,即利用等離子體激活廢氣中的活性組分 ,該組分與污染成分發(fā)生反應(yīng) ,形成非污染的副產(chǎn)品或更易利用的物質(zhì) 。 利用非平衡等離子體凈化空氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物和殺菌是近年來(lái)的研究熱點(diǎn) 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 負(fù)離子凈化 空氣離子類(lèi)型及其特性 空氣中的離子按體積大小可分為輕 、 中 、 重離子 3種 。 重離子的直徑約為 105cm,在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)較慢 ,運(yùn)動(dòng)速度僅為 。 空氣離子的含量通常以 1ml空氣中離子的個(gè)數(shù)來(lái)標(biāo)定 。 對(duì)大氣電離層形成的靜電場(chǎng)而言 ,地面是負(fù)極 ,大氣是正極 。 36,n=70177。 在海灘 、 森林 、 高山 、 湖邊等處之所以令人心醉 ,主要是因?yàn)榭諝庵杏休^高的負(fù)離子 。如狂風(fēng)飛沙之日 ,在人群密集 ,空氣污濁的場(chǎng)所 ,空氣正離子驟增 ,給人以心煩意亂 ,頭疼疲乏之感 。 人體吸入負(fù)離子 30min后 ,肺能增加吸收氧氣 20%,多排出二氧化碳 %。 ④ 增強(qiáng)免疫系統(tǒng)功能 。 空氣負(fù)離子的發(fā)生技術(shù)主要有 :電暈放電 、 水發(fā)生和放射發(fā)生 3種 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 負(fù)離子凈化 利用放射性物質(zhì)或紫外線(xiàn)電離空氣產(chǎn)生負(fù)離子 ,其特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單 ,產(chǎn)生負(fù)離子濃度高 ,但需要有特殊的防輻射措施 ,使用不當(dāng)會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生極大的危害 。與此同時(shí) ,剩余水滴便帶上等量的正電荷 。另一方面可以不斷地清除污染物,從而達(dá)到改善空氣質(zhì)量的目的 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 臭氧凈化 臭氧作為已知的最強(qiáng)氧化劑之一 ， 具有強(qiáng)氧化 、 高效消毒和催化作用 。 ②標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 ,臭氧的密度是 kg/m3。 項(xiàng)目 分子式 分子量 氣味 顏色 穩(wěn)定性 溶解度 氧 O2 32 無(wú) 無(wú) 穩(wěn)定 臭氧 O3 48 草腥味 淡藍(lán)色 易分解 640 表 氧和臭氧的主要性質(zhì) 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 臭氧凈化 臭氧的發(fā)生技術(shù) 1)無(wú)聲放電法 無(wú)聲放電法又稱(chēng)電暈放電法 ,是一種將干燥的含氧氣體通過(guò)電暈放電區(qū)產(chǎn)生臭氧的方法。 但在發(fā)生過(guò)程中 ,必須配置效果優(yōu)良的氣體干燥和發(fā)生裝置及冷卻系統(tǒng) 。 3)電化學(xué)法（電解法） 電解法是利用直流電電解含氧電解質(zhì)產(chǎn)生臭氧的 。陰陽(yáng)極催化層易脫落 ,造成膜電極工作壽命較短 。同時(shí) ,臭氧還能對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行分解 ,使其轉(zhuǎn)化成無(wú)毒副產(chǎn)物 ,有效地避免殘留而造成的二次污染。 ⑤另外 ,臭氧可以氧化分解果蔬生理代謝作用呼吸出的催熟劑 ——乙烯氣體 ,所以還具有消除異味、防止老化和保鮮的作用。高濕度對(duì)減少果蔬的質(zhì)量損失也是有利的。如果用于食品保鮮或物體表面的消毒則需要濃度為 ～ mg／ m3。 臭氧的滅菌效果比一般的紫外線(xiàn)消毒效果要強(qiáng) 。 因此 ,長(zhǎng)時(shí)間接觸臭氧還易繼發(fā)上吸道感染 。 。嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致人體皮膚癌變和肺氣腫 。 許多室內(nèi)空氣凈化器就是以臭氧氧化空氣中的有機(jī)物來(lái)凈化空氣 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 臭氧凈化 值得注意的是 ,臭氧發(fā)生器在不同空間的需求中 ,工作時(shí)數(shù)與效果是成正比的 ,特別是臭氧在高溫環(huán)境下短期內(nèi)就進(jìn)入衰減期 ,必須要邊發(fā)生、 邊應(yīng)用 ,使臭氧供應(yīng)不間斷才能達(dá)到完美效果 。例如 ,用于一般的除味、除臭、吸臭、氧化空氣以及保健時(shí) ,濃度一般不要超過(guò) 98μg ／m3個(gè) 。 ②濕度要適當(dāng) 在相對(duì)濕度為 50％一 80％條件下臭氧的滅菌效果最理想 ,因?yàn)椴《尽⒓?xì)菌在高濕條件下細(xì)胞壁較疏松 ,易被臭氧穿透殺滅 。由于將臭氧直接釋放到空氣中 ,整個(gè)室內(nèi)空間及該空間的所有物品周?chē)?,都充滿(mǎn)了臭氧氣體 ,因而消毒滅菌范圍廣 ,其工作量也比消毒噴灑和擦洗消毒小得多 , 應(yīng)用方便。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 臭氧凈化 臭氧在空氣凈化中的應(yīng)用 1)臭氧在空氣凈化中的作用 ①臭氧的應(yīng)用主要是其極強(qiáng)的氧化能力與滅菌消毒性能 ,即氧原子可以氧化細(xì)菌的細(xì)胞壁 ,利用擊穿細(xì)胞壁與體內(nèi)的不飽和鍵化合而殺滅細(xì)菌。 電極反應(yīng)為 : 陽(yáng)極： 陰極： 222H e H????233 6 6H O O H e??? ? ?222 4 4H O O H e??? ? ?224 4 2O H e H O??? ? ?室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 臭氧凈化 電化學(xué)法產(chǎn)生臭氧 ,具有設(shè)備簡(jiǎn)單 、 體積小 、 移動(dòng)方便 、 操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn) ,且臭氧體積分?jǐn)?shù)可達(dá) 13%以上 ,不產(chǎn)生有害的氮氧化合物 。 2)紫外線(xiàn)輻射法 紫外線(xiàn)輻射法是以紫外線(xiàn)的能量使處于基態(tài)的 1個(gè)氧分子 (O2)分解為 2個(gè)氧原子 (O),再同一個(gè)氧分子 (O2)反應(yīng)產(chǎn)生 O3的方法 ,即 : 2 2 32O h r O O M O M? ? ? ? ? ?同時(shí) 322O O O??室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 臭氧凈化 紫外線(xiàn)輻射法產(chǎn)生臭氧 ,適合于產(chǎn)生少量臭氧的場(chǎng)合 ,如實(shí)驗(yàn)室使用、 少量樣品殺菌 、 除臭等 。其產(chǎn)生機(jī)理中 ,電暈中的自由高能離子離解氧分子 : 2 2e O O e??? ? ?然后 ,通過(guò)三體碰撞反應(yīng)形成臭氧 : 23O O M O M? ? ? ?式中， M ——?dú)怏w中其他氣體分子。 ④強(qiáng)氧化能力 ,幾乎對(duì)所有的金屬都有氧化腐蝕作用。 概述： 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 臭氧凈化 臭氧的有關(guān)性質(zhì) 通過(guò)對(duì)臭氧的研究發(fā)現(xiàn) ,臭氧具有不穩(wěn)定特性和很強(qiáng)的氧化能力。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 負(fù)離子凈化 圖 負(fù)離子密度與空氣污染程度、相對(duì)濕度的關(guān)系 負(fù)離子發(fā)生器作為凈化室內(nèi)空氣的產(chǎn)品對(duì)空氣凈化有促進(jìn)作用 ,但是單純依靠發(fā)生器產(chǎn)生的負(fù)離子凈化空氣是片面的 ,因?yàn)榭諝庵械呢?fù)離子極易與空氣中的塵埃結(jié)合 ,成為具有一定極性的污染粒子 ,即 “ 重離子 ” 。 在污染物濃度高的環(huán)境里 ,若清除污染物所損失的負(fù)離子得不到及時(shí)補(bǔ)償 ,則會(huì)出現(xiàn)正負(fù)離子濃度不平衡狀態(tài) ,存在高濃度的空氣正離子現(xiàn)象 ,結(jié)果使人產(chǎn)生不適感 。 利用動(dòng)力設(shè)備和高壓噴頭將水從容器中霧化噴出 ,霧化后的水滴以氣溶膠形式帶負(fù)電而成為負(fù)離子 ,其發(fā)生負(fù)離子的濃度取決于水的霧化狀況 ,一般可達(dá)到 104105個(gè) /cm3。 這個(gè)過(guò)程在極短的瞬間重演了無(wú)數(shù)次 ,于是形成被稱(chēng)為 “ 電子雪崩 ”的積累過(guò)程 ,在放電極附近的電暈內(nèi) ,產(chǎn)生大量的自由電子和正離子 ,其中正離子被加速引向負(fù)極 ,釋放電荷 。 當(dāng)空氣中正、負(fù)離子失去平衡時(shí) ,需要人造負(fù)離子來(lái)補(bǔ)充 ,使之維持健康的空氣環(huán)境。 負(fù)離子具有明顯的降低血壓 ,增強(qiáng)心肌功能以及鎮(zhèn)痛 、 改善睡眠 、 促進(jìn)新陳代謝等作用 。 當(dāng)空氣中負(fù)離子的濃度較高時(shí) ,能抑制多種病菌的繁殖 ,降低血壓和消除疲勞 ,促進(jìn)人體的新陳代謝 ,改善肺的通氣功能和換氣功能 ,呼吸系數(shù)增加 (吸收 O2增加20%,排 CO2增加 %)和促進(jìn)人體的生長(zhǎng)發(fā)育 ,因而人們將空氣負(fù)離子比喻為 “ 藍(lán)色維他命 ” 或 “ 空氣長(zhǎng)壽素 ” 。海邊空氣由于海浪頻繁的涌動(dòng)也會(huì)造成大量的負(fù)離子 。 顯然 ,空氣中離子的數(shù)量和單極系數(shù)因不同的環(huán)境而發(fā)生變化 ,空氣中離子的數(shù)量的多少與平衡直接影響到人們的生活和工作環(huán)境 。 在瀑布 、 噴泉 、 激流和海濱等地區(qū) ,空氣離子濃度較高 ,而且單極系數(shù)較小,在影劇院等人多且通風(fēng)不良的公共場(chǎng)所 ,空氣離子濃度顯著降低 ,而且單極系數(shù)升高 。 /N N q??? /n n q??? q( 單極系數(shù) ) 以中、重離子： 或輕離子： 表示正、負(fù)離子之比。通常用 “ N+” 和 “ N” 分別表示正 、 負(fù)離子 ,以 “ n+” 和“ n” 分別表示輕正 、 負(fù)離子 。 輕空氣離子的直徑為 107cm,在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)較快 ,其運(yùn)動(dòng)速度為 1～ 2cm/s。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 總之 ,非平衡等離子體不僅可以清除總懸浮顆粒 ,而且可以清除各種有害氣體 ,還可以調(diào)節(jié)離子平衡 ,具有其他凈化技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。 研究表明 ,等離子體是一種效率高 、 能耗低 、 使用范圍廣的污染物凈化手段 。 圖 停留時(shí)間 (氣體流量 )改變對(duì)凈化甲苯效率改變的影響 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 圖 甲苯水 汽質(zhì)量濃度對(duì)凈化效率的影響 (3)氣體濕度的影響 從圖 ,適量地增加空氣濕度有利于提高凈化效率 ,但當(dāng)含濕量太大時(shí)會(huì)影 響凈化效率 。 應(yīng)該讓電源的功率與反應(yīng)器所需的功率一致 , 達(dá)到優(yōu)化供能的目的 ,使電源產(chǎn)生的能量盡可能的利用 。 若氣體在反應(yīng)器中停留時(shí)間相同 ,間隙越大則甲苯的凈化效率越低 。 這是由于電暈極間距越小 ,則沿反應(yīng)器長(zhǎng)度方向可布置電暈極的根數(shù)增加 ,增加了電暈區(qū) ,