【正文】 采用 W字形、圓筒形、卷繞形等。當吸附達到平衡時，吸附質在氣、固兩相中的濃度間有一定的等溫吸附函數關系。吸附要經過以下 3個過程： ① 被吸附物質向吸附劑周圍流體界面膜擴散，稱為外擴散過程。如圖 ,如果 C和 q分別取平衡點 q*和 ,則可用下式表示： ? ? ? ?**G v S vdq K a C C K a q qdt ? ? ? ?*C式中 , KG —— 按濃度合并的物質總移動系數； KS —— 按吸附量之差合并的物質總移動系數 。由于活性纖維具有更多的微孔直接與吸附質接觸，而且吸附質直接暴露于纖維表面進行吸附和解吸，因此也能更快達到吸附平衡，能有效地利用微孔。 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內污染控制與潔凈技術 該項技術是當前國內外研究者們十分關注研究與開發(fā)的重要課題之一，納米光催化凈化技術還在其他領域中占有重要研究價值（如航天、航海、醫(yī)療業(yè)）。而電子具有強還原性， 帶正電的空穴具有強氧化性，電子 可使 空氣中 O2的還原；空穴可使 H2O 氧化 ,生成 H2O2,OH等氫氧根基團，這 些基團的氧化能力極強，使原本不吸 收光的物質被活化而氧化，即將有機 污染物氧化，并生成鹵素離子類等無 機物質的小分子。對于室內揮發(fā)性有機物光催化氧化過程 ,在 O2和 H2O濃度保持不變，該模型可簡化如下： 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內污染控制與潔凈技術 對上式求積分后化簡可得： 式中， C ——有機物濃度 。 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內污染控制與潔凈技術 2）過濾材料的應用 ① 高效微?？諝鈨艋统毼⒘？諝鈨艋? 納米纖維具有較大的比表面積（單位體積或單位質量顆粒的總表面積） 利用納米纖維的這些特征性可用它制作吸附材料和過濾材料，應用于亞微米高效微?？諝鈨艋统毼⒘？諝鈨艋?，能有效地用于原子工業(yè)，無菌室、精密工業(yè)、涂飾等行業(yè)，其過濾效率較之常規(guī)過濾材料效率大大提高。影響反應器內輻射能量分布的主要因素包括： ①反應器的幾何尺寸；②反應器的光學厚度；③光源與反應器的相互位置；④輻射波長；⑤反應體系中多相共存的影響；⑥反應器的混合特征。 圖 511流量 /流速對丙酮凈化效率的影響 圖 512 TiO2 質量與面密度對丙酮凈化效率的影響 結果表明，丙酮凈化效率隨流量的增加而增大。 圖 513 初始濃度對丙酮凈化效率的影響 圖 514 光照時間對丙酮凈化效率的影響 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內污染控制與潔凈技術 D：光照時間的影響 從圖 514看出，反應開始時，反應物的質量濃度比較 高，新鮮催化劑的吸附性較好，丙酮凈化效率隨著反應時 間的延長增加得較快，隨后，凈化效率的變化趨勢逐漸平 緩，其原因為： ①反應物的減少和生成物的增加抑制了反應的正向進行 ②氧的存在對反應起很大的作用，隨著時間的延長和反應的 進行，系統(tǒng)中氧的含量逐漸減少，反應速率減慢； ③反應產物中有水，水蒸汽的存在對丙酮的降解起抑制作用 E： O2含量的影響 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內污染控制與潔凈技術 F： H2O含量的影響 H2O在光催化反應中起著重要作用，但是隨著 H2O含量的增加， TiO2的催化活性就不確定了。 超細微粒的 TiO2催化劑只有將其復制于載體上，成型后才能用于實際場合。 ②金紅石型 TiO2對 O2的吸附能力較差，比表面積較小，光生電子和空穴容易復合，導致催化活性降低。在晶格缺陷等其它因素相同時，表面積越大則吸附量越大，活性越高。 光催化在常溫下進行 ,直接利用空氣中的氧氣作氧化劑 。 總之 ,因光催化空氣凈化技術具有反應條件溫和 、 經濟和對污染物全面治理的特點 ,所以可廣泛應用于有限空間空氣凈化領域 (如建筑室內 、隧道 、 交通工具 、 飛行器等有限空間 )。 室內污染控制與潔凈技術 非平衡等離子體凈化 20世紀 60年代形成的等離子體化學是基于高能物理 、 放電物理 、放電化學 、 反應工程學 、 高壓脈沖技術等領域的一門交叉科學 。 因此 ,按其重粒子溫度也叫做低溫等離子體 (Cold P1asma)或冷等離子體 。HO2, 共同的特點 :均能夠在較高的氣體壓力下 (常壓 )形成非平衡等離子體。 靜電集塵是一個物理過程 ,在這個過程中 ,對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 。 ② 有效地清除空氣中的污染物。 室內污染控制與潔凈技術 非平衡等離子體凈化 非平衡等離子體空氣凈化反應器 根據等離子體區(qū)中是否填充了絕緣介質 ,把等離子體反應器分為空腔式和填充式 2種類型 ,下面介紹它們的組成結構 。 室內污染控制與潔凈技術 非平衡等離子體凈化 反應器型式 供能方 式 電壓 /kV 甲苯凈化效率 反應器型式 供能方 式 電壓 /kV 甲苯凈化效率 線 筒結構 (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 筒結構 (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 空腔式反應器與填充式反應器性能對比 備注 :實驗條件是氣體積流量為 500ml/min，甲苯初始質量濃度約 1000mg/m3，填充材料為 Al2O3。當電容值小于最佳值時 ,脈沖沿較窄 ,但脈沖能量相對較小 ,凈化效率降低 。 ① 隨著峰值電壓的升高 ,直徑較小的反應器中凈化甲苯效率的趨勢是先增大 ,隨后又減小 。 從趨勢來看 ,陶瓷管反應器在實驗電壓范圍內凈化甲苯效率一直呈較明顯的上升 ,而金屬管反應器則在峰值電壓高于 30kV后凈化效率的上升趨勢變緩 ,高于 36kV后 ,有較頻繁的火花出現 ,凈化甲苯效率下降。 圖 反應器長度對凈化甲苯效率的影響 (5)電暈極間距的影響 見表 。 總之 ,對于特定的反應器 ,應該有其合理的電源電參數 ,即脈沖電源應該與反應器匹配 (指脈沖電源提供的能量能夠滿足反應器去除 VOCs,而且能量能夠盡可能的利用 ,使能耗降到最低 )。 室內污染控制與潔凈技術 非平衡等離子體凈化 非平衡等離子體在空氣凈化中的應用研究 用于氣態(tài)污染物治理的等離子體技術 ,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 ,形成非污染的副產品或更易利用的物質 。 室內污染控制與潔凈技術 負離子凈化 空氣離子類型及其特性 空氣中的離子按體積大小可分為輕 、 中 、 重離子 3種 。 空氣離子的含量通常以 1ml空氣中離子的個數來標定 。 36,n=70177。如狂風飛沙之日 ,在人群密集 ,空氣污濁的場所 ,空氣正離子驟增 ,給人以心煩意亂 ,頭疼疲乏之感 。 ④ 增強免疫系統(tǒng)功能 。 室內污染控制與潔凈技術 負離子凈化 利用放射性物質或紫外線電離空氣產生負離子 ,其特點是設備簡單 ,產生負離子濃度高 ,但需要有特殊的防輻射措施 ,使用不當會對人體產生極大的危害 。另一方面可以不斷地清除污染物,從而達到改善空氣質量的目的 。 ②標準狀態(tài)下 ,臭氧的密度是 kg/m3。 但在發(fā)生過程中 ,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) 。陰陽極催化層易脫落 ,造成膜電極工作壽命較短 。 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。如果用于食品保鮮或物體表面的消毒則需要濃度為 ～ mg／ m3。 因此 ,長時間接觸臭氧還易繼發(fā)上吸道感染 。嚴重的會導致人體皮膚癌變和肺氣腫 。 室內污染控制與潔凈技術 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 ,工作時數與效果是成正比的 ,特別是臭氧在高溫環(huán)境下短期內就進入衰減期 ,必須要邊發(fā)生、 邊應用 ,使臭氧供應不間斷才能達到完美效果 。 ②濕度要適當 在相對濕度為 50％一 80％條件下臭氧的滅菌效果最理想 ,因為病毒、細菌在高濕條件下細胞壁較疏松 ,易被臭氧穿透殺滅 。 室內污染控制與潔凈技術 臭氧凈化 臭氧在空氣凈化中的應用 1)臭氧在空氣凈化中的作用 ①臭氧的應用主要是其極強的氧化能力與滅菌消毒性能 ,即氧原子可以氧化細菌的細胞壁 ,利用擊穿細胞壁與體內的不飽和鍵化合而殺滅細菌。 2)紫外線輻射法 紫外線輻射法是以紫外線的能量使處于基態(tài)的 1個氧分子 (O2)分解為 2個氧原子 (O),再同一個氧分子 (O2)反應產生 O3的方法 ,即 : 2 2 32O h r O O M O M? ? ? ? ? ?同時 322O O O??室內污染控制與潔凈技術 臭氧凈化 紫外線輻射法產生臭氧 ,適合于產生少量臭氧的場合 ,如實驗室使用、 少量樣品殺菌 、 除臭等 。 ④強氧化能力 ,幾乎對所有的金屬都有氧化腐蝕作用。 室內污染控制與潔凈技術 負離子凈化 圖 負離子密度與空氣污染程度、相對濕度的關系 負離子發(fā)生器作為凈化室內空氣的產品對空氣凈化有促進作用 ,但是單純依靠發(fā)生器產生的負離子凈化空氣是片面的 ,因為空氣中的負離子極易與空氣中的塵埃結合 ,成為具有一定極性的污染粒子 ,即 “ 重離子 ” 。 利用動力設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電而成為負離子 ,其發(fā)生負離子的濃度取決于水的霧化狀況 ,一般可達到 104105個 /cm3。 當空氣中正、負離子失去平衡時 ,需要人造負離子來補充 ,使之維持健康的空氣環(huán)境。 當空氣中負離子的濃度較高時 ,能抑制多種病菌的繁殖 ,降低血壓和消除疲勞 ,促進人體的新陳代謝 ,改善肺的通氣功能和換氣功能 ,呼吸系數增加 (吸收 O2增加20%,排 CO2增加 %)和促進人體的生長發(fā)育 ,因而人們將空氣負離子比喻為 “ 藍色維他命 ” 或 “ 空氣長壽素 ” 。 顯然 ,空氣中離子的數量和單極系數因不同的環(huán)境而發(fā)生變化 ,空氣中離子的數量的多少與平衡直接影響到人們的生活和工作環(huán)境 。 /N N q??? /n n q??? q( 單極系數 ) 以中、重離子： 或輕離子： 表示正、負離子之比。 輕空氣離子的直徑為 107cm,在電場中運動較快 ,其運動速度為 1～ 2cm/s。 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 。 應該讓電源的功率與反應器所需的功率一致 , 達到優(yōu)化供能的目的 ,使電源產生的能量盡可能的利用 。 這是由于電暈極間距越小 ,則沿反應器長度方向可布置電暈極的根數增加 ,增加了電暈區(qū) ,處理效果隨之增強 。 這可能與 2種材料表面的結構形態(tài)有關 。③ 直徑越小 ,甲苯的凈化效率與峰值電壓的關系曲線愈陡 。 室內污染控制與潔凈技術 非平衡等離子體凈化 2）反應器結構特性的影響 (1)電暈極結構 電暈極結構 不同峰值電壓下凈化甲苯效率 /% 24 30 36 42 , 單線 , 單線 *,單線 , 單線 , 單線 3－ , 絞線 表 電暈極結構、峰值電壓與凈化甲苯效率 表 、 峰值電壓和凈化甲苯效率的相關數值 。 1）脈沖電源電參數的影響 ① 凈化效率隨脈沖頻率的增大而提高 。 這些反應器都是從電除塵器發(fā)展而來的 ,與其不同之處是電除塵器中供電方式大多采用直流負電 ,其主要目的是脫除廢氣中的顆粒物 ,而在非平衡等離子體反應器中 ,為了提供高濃度的等離子體大多采用高壓納秒級脈沖或高壓納秒級脈沖疊加直流供電 ,其主要目的是脫除空氣中的有害氣體 。 則這些帶負電的顆粒物就會吸引其周圍帶正電的顆粒物 (通常空氣中的細菌 、 病毒 、 孢子等是帶正電