等离子净化器去除污染物研究现状跟工作原理

等离子净化器技术是20世纪60年代兴起的一门交叉，它是涉及物理学、化学、生物学和环境的一项全。等离子体被称为物质的第四态，有电子、离子、自由基和中性粒子组成，是导电性流体，总体上保持电中性。低温等离子体技术在提高VOCs净化效率上具有很大的优点，在低温等离子体去除污染物研究方面主要集中在以下几个方面：

(1)产生等离子体的放电方式研究：等离子体的产生方式主要有表面放电、介质阻挡放电、直流电晕放电、脉冲电晕放电等方法，实验结果表明无论是哪种产生方式，低温等离子体对污染物去除都发挥着作用，但是每种等离子体的产生方法都有着各自的优缺点，有进行放电方式的选择，在后文将详述；

(2)低温等离子体与催化剂结合作用的研究：这种催化剂通常为电介质材料BaTi03、吸附材料(A1203或沸石BaTi03)、或具有光催化的材料Ti02等：通过反应器内填充催化剂BaTi03，在外加交流电作用下较化填充料，从而在填充催化剂附近形成强电场，产生局部放电，其结果表明，催化剂BaTi03存在时，甲醛的去除率提高了近20%，苯的去除率提高10%左右，去除率提高了30%但实验过程中，没有探讨二次污染物臭氧生成情况；在催化剂为BaTi03和A1203的研究方面：在单独使用催化剂BaTi03时能量利用效率低，因A1203有很好的吸附性，将BaTi03和多孔A120：的混合作为填充料进行了实验研究，通过实验结果对比发现二者的混合作用提高了二碳的选择性(表示反应的度)，同时降低了氮物的生成量，但是与此同时，在等离子体产生的同时会有大量臭氧的产生，BaTi03对臭氧并没有的去除效果，二次污染仍然存在，而研究者并没对臭氧的处理提出去除方法；在催化剂为Ti02或Mn02的研究方面：

通过将二钦及二锰作为催化剂对污染物进行去除实验，以能量密度0.36kJ/L为例，苯去除率在36%左右，伴有大量臭氧的生成，在有催化剂二锰存在时，苯的去除率达55%左右，臭氧的生成量几乎接近于零，在采用二钦时，苯的去除效果也增加了一倍左右，虽然臭氧的量限制，但实验系统中实验段为直径为10.6mm的管结构，对于较大结构的反应器未作研究，因而不利于实际中反应器的放大。另外，在等离子体结合催化剂的过程中一些国内研究者提出了一些有意义的建议，关于臭氧的去除问题，但并没有提出合理的措施加快臭氧；利用等离子产生过程产生紫外光的作用，来激发T12产生空穴与电子去除物，验证了低温等离子产生过程中可发出低于激发纳米T12波长的紫外光，起到光源的作用，对于低温等离子体技术与光催化技术的结合有着重要的知道意义。

(3)低温等离子体的反应器结构研究：不同的电较结构对于等离子体产生情况是不同的，产生低温等离子体的电较结构目前主要包括线一管、针一板、线一板、板一板等类别；

线一管电较结构反应器：大部分的实验结构为线一管式填充反应器(如前面催化剂的讨论)，线一管式两级间距固定，等离子体从中心到外壁的传播导致反应器内形成不均匀的等离子区域，这种线一管反应器结构存在反应器放大难的问题，因而对于实际工业过程中去除大量的污染气体此种结构就受到很大的限制。

其二、光氧净化器的工作原理

低温等离子与催化剂协同催化转化技术一般可以分为3类：(1)低温等离子体反应腔与催化剂载体布置在同一空间；(2)催化剂载体布置在低温等离子体余辉区；(3)低温等离子体反应腔与催化剂载体分开布置。

一种属于一系统，后两种属于两级系统。本文讨论的低温等离子体净化器属于上述两级系统的后者。

1.低温等离子体的净化机理

光氧净化器是指由电子、离子、自由基、激发态粒子等组成的导电流体，整体呈电中性，是不同于气态、液态和固态的第四态。离子、自由基和激发态粒子等都是化学活性较强的物质。根据温度和内部的热力学平衡性，可将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体。

低温等离子体内部的电子温度远远高于离子温度(电子温度可高达，而离子温度一般只有300~500K)，系统处于热力学非平衡态，整体表现出表面温度较低。

在常压下通过电晕或介质阻挡放电均可产生低温等离子体，产生的低温等离子体中存在大量性较强的自由基(OH，HO2)、臭氧(O3)等，这些具有化学活性的粒子与气体分子(原子)发生非弹性碰撞并将能量转换成基态分子(原子)的内能，使很多需要很高活化能的化学反应能够发生，使常规方法难以去除的污染物得以转化或，从而达到净化物的目的。

2.蜂窝载体催化剂

催化剂多为负载型催化剂，载体是催化剂的一个重要组成部分，早期的载体一般是由活性铝、硅镁等为原材料制得的，但其有耐热性差、强度低、易碎等缺点，到了20世纪80年代后期便被蜂窝式载体所取代。蜂窝式载体根据材质可分为陶瓷式和金属式两种。陶瓷载体是由许多薄壁均等小通道构成整体，具有气流阻力小、几何表面大、无磨损等优点。金属载体具有起燃温度低、起燃、孔壁薄、能提供大的几何表面积、开放的集合结构、比陶瓷蜂窝载体有高抗热冲击的机械强度、预热性能好和压降低等优点。不管是陶瓷蜂窝载体催化剂还是金属蜂窝载体催化剂，其催化原理都是在催化剂表面进行还原反应，将气体中的成分转换成物。