等離子體空氣凈化器的設(shè)計(jì)

丁芷君 袁明宇 李樂偉 賀煒強(qiáng) 榮俊鋒

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人類文明的進(jìn)步，人們對(duì)生活質(zhì)量追求越來越高。而現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境問題突出，空氣凈化器應(yīng)運(yùn)而生。市面上空氣凈化器種類繁多，但單一的物理過濾或化學(xué)方法弊端很多。大量實(shí)驗(yàn)證明，等離子體對(duì)空氣中的甲苯、PM2.5、各種細(xì)菌病毒有著顯著的清除效果并且產(chǎn)生很小的二次污染，越來越多的企業(yè)開始著手等離子體空氣凈化器的設(shè)計(jì)。本文對(duì)空氣凈化器的現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：空氣凈化器;凈化技術(shù);空氣質(zhì)量;等離子體

引言

室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞直接影響人們身體健康。近幾年研究顯示，我國醫(yī)院、住宅、學(xué)校教室及宿舍等室內(nèi)環(huán)境普遍存在以苯、甲醛、VOCs等為主的污染氣體以及來自室外大氣顆粒物等污染。另外，2013年的SARS，2010年的H1N1流感，今年的新冠狀肺炎表明室內(nèi)存在很多微生物污染。傳統(tǒng)情況下為室內(nèi)引入新風(fēng)換空氣是最簡(jiǎn)單直接且經(jīng)濟(jì)有效的方法。但是近幾年霧霾嚴(yán)重，夏、冬季室內(nèi)外溫差大，空調(diào)暖氣的存在，室內(nèi)外溫差較大，導(dǎo)致引入新風(fēng)而室內(nèi)空氣質(zhì)量改善并不明顯甚至變差。新型空氣凈化器研究尤為重要。

1空氣凈化器介紹

平時(shí)所見的空氣凈化器，類型眾多，原理多為過濾，在國內(nèi)外，這種技術(shù)已經(jīng)十分成熟，并且各種各樣的空氣凈化器均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了有效的空氣過濾，但常規(guī)的空氣凈化器存在兩個(gè)非常大的缺點(diǎn)，一是過濾網(wǎng)要經(jīng)常更換，成本高;二是不能殺菌消毒。

2空氣凈化劑

空氣凈化劑能夠最大限度地利用其物質(zhì)的吸附和分解原理，達(dá)到空氣凈化的目的。市場(chǎng)上有多種類型的空氣凈化劑，具體為吸附劑類型，覆蓋類型和分解型的除臭劑產(chǎn)品。

吸附式空氣凈化劑凈化產(chǎn)品利用活性炭的強(qiáng)大吸附功能，這也要求材料必須滿足較高強(qiáng)度，耐磨性和粒度密度。

覆蓋的除臭劑產(chǎn)品則是利用芳烴來保持空氣新鮮，但污染物基本上沒有被排除。甚至產(chǎn)生了二次污染等問題，有的有機(jī)物也引發(fā)過敏和嚴(yán)重疾病，所以很少選擇這種凈化劑，更可怕的是低級(jí)飽和烴甚至可能引起爆炸。

還有一種少見的是嫁接高分子聚合性空氣凈化劑，這種產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)快速分解污染物，還能形成高分子聚合物，但是生產(chǎn)比較困難，應(yīng)用不廣范。

3光觸媒空氣凈化器

關(guān)于光觸媒是一種具有催化功能的半導(dǎo)體材料，產(chǎn)生的空氣凈化器就是利用這一催化技術(shù)來凈化空氣，納米級(jí)的二氧化硅和混合的貴金屬材料是這種光催媒的代表材料。原理是在紫外線的照射下，這種TiO2可以與空氣中的O2和HO2自由反應(yīng)以生成活性自由基，可以進(jìn)行各種污染物的氧化分解，還具有殺菌作用。應(yīng)用于光催化劑型空氣凈化器的空氣處理技術(shù)是光催化劑技術(shù)。

4靜電除塵空氣凈化器

我們按照它們的過濾效率，分為了初級(jí)，中級(jí)和高效過濾器。靜電除塵空氣凈化器就是一種高效凈化器，它分為電離區(qū)和集塵區(qū)，主要功效為過濾掉空氣中的大顆粒。原理是由于電場(chǎng)的作用，顆粒帶正電并吸附在集塵板上，利用電場(chǎng)的作用吸附顆粒。

5新興等離子體空氣凈化器

在外部電場(chǎng)的作用下，等離子體放電會(huì)產(chǎn)生大量的高能電子，這些高能電子轟擊污染分子，使污染分子電離，離解和激發(fā)，從而導(dǎo)致一系列更復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。從而大分子污染物被轉(zhuǎn)化為相對(duì)小分子安全的物質(zhì)，而有毒有害物質(zhì)變成無毒無害或低毒無害，最終將污染物分解消除。

新型等離子體空氣凈化器，采用的是低溫等離子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)污染物的分解，其凈化效率依靠放電的均勻性，最主要能夠有效殺菌消毒并不產(chǎn)生二次污染。

未來，空氣凈化器將朝著功能多樣化，智能化，凈化效果優(yōu)良方向發(fā)展，等離子體空氣凈化器發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

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作者簡(jiǎn)介：榮俊鋒（1987-），男，碩士，實(shí)驗(yàn)師，從事等離子體廢水、廢氣凈化處理研究工作。

基金項(xiàng)目：2020年省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：S202010361136）。