等離子凈化器技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起的一門(mén)交叉，它是涉及物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和環(huán)境的一項(xiàng)全。等離子體被稱(chēng)為物質(zhì)的第四態(tài)，有電子、離子、自由基和中性粒子組成，是導(dǎo)電性流體，總體上保持電中性。低溫等離子體技術(shù)在提高VOCs凈化效率上具有很大的優(yōu)點(diǎn)，在低溫等離子體去除污染物研究方面主要集中在以下幾個(gè)方面：

(1)產(chǎn)生等離子體的放電方式研究：等離子體的產(chǎn)生方式主要有表面放電、介質(zhì)阻擋放電、直流電暈放電、脈沖電暈放電等方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明無(wú)論是哪種產(chǎn)生方式，低溫等離子體對(duì)污染物去除都發(fā)揮著作用，但是每種等離子體的產(chǎn)生方法都有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，有進(jìn)行放電方式的選擇，在后文將詳述；

(2)低溫等離子體與催化劑結(jié)合作用的研究：這種催化劑通常為電介質(zhì)材料BaTi03、吸附材料(A1203或沸石BaTi03)、或具有光催化的材料Ti02等：通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)填充催化劑BaTi03，在外加交流電作用下較化填充料，從而在填充催化劑附近形成強(qiáng)電場(chǎng)，產(chǎn)生局部放電，其結(jié)果表明，催化劑BaTi03存在時(shí)，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%但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，沒(méi)有探討二次污染物臭氧生成情況；在催化劑為BaTi03和A1203的研究方面：在單獨(dú)使用催化劑BaTi03時(shí)能量利用效率低，因A1203有很好的吸附性，將BaTi03和多孔A120：的混合作為填充料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)二者的混合作用提高了二碳的選擇性(表示反應(yīng)的度)，同時(shí)降低了氮物的生成量，但是與此同時(shí)，在等離子體產(chǎn)生的同時(shí)會(huì)有大量臭氧的產(chǎn)生，BaTi03對(duì)臭氧并沒(méi)有的去除效果，二次污染仍然存在，而研究者并沒(méi)對(duì)臭氧的處理提出去除方法；在催化劑為T(mén)i02或Mn02的研究方面：

通過(guò)將二欽及二錳作為催化劑對(duì)污染物進(jìn)行去除實(shí)驗(yàn)，以能量密度0.36kJ/L為例，苯去除率在36%左右，伴有大量臭氧的生成，在有催化劑二錳存在時(shí)，苯的去除率達(dá)55%左右，臭氧的生成量幾乎接近于零，在采用二欽時(shí)，苯的去除效果也增加了一倍左右，雖然臭氧的量限制，但實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)段為直徑為10.6mm的管結(jié)構(gòu)，對(duì)于較大結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器未作研究，因而不利于實(shí)際中反應(yīng)器的放大。另外，在等離子體結(jié)合催化劑的過(guò)程中一些國(guó)內(nèi)研究者提出了一些有意義的建議，關(guān)于臭氧的去除問(wèn)題，但并沒(méi)有提出合理的措施加快臭氧；利用等離子產(chǎn)生過(guò)程產(chǎn)生紫外光的作用，來(lái)激發(fā)T12產(chǎn)生空穴與電子去除物，驗(yàn)證了低溫等離子產(chǎn)生過(guò)程中可發(fā)出低于激發(fā)納米T12波長(zhǎng)的紫外光，起到光源的作用，對(duì)于低溫等離子體技術(shù)與光催化技術(shù)的結(jié)合有著重要的知道意義。

(3)低溫等離子體的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)研究：不同的電較結(jié)構(gòu)對(duì)于等離子體產(chǎn)生情況是不同的，產(chǎn)生低溫等離子體的電較結(jié)構(gòu)目前主要包括線(xiàn)一管、針一板、線(xiàn)一板、板一板等類(lèi)別；

線(xiàn)一管電較結(jié)構(gòu)反應(yīng)器：大部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)為線(xiàn)一管式填充反應(yīng)器(如前面催化劑的討論)，線(xiàn)一管式兩級(jí)間距固定，等離子體從中心到外壁的傳播導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)形成不均勻的等離子區(qū)域，這種線(xiàn)一管反應(yīng)器結(jié)構(gòu)存在反應(yīng)器放大難的問(wèn)題，因而對(duì)于實(shí)際工業(yè)過(guò)程中去除大量的污染氣體此種結(jié)構(gòu)就受到很大的限制。

其二、光氧凈化器的工作原理

低溫等離子與催化劑協(xié)同催化轉(zhuǎn)化技術(shù)一般可以分為3類(lèi)：(1)低溫等離子體反應(yīng)腔與催化劑載體布置在同一空間；(2)催化劑載體布置在低溫等離子體余輝區(qū)；(3)低溫等離子體反應(yīng)腔與催化劑載體分開(kāi)布置。

一種屬于一系統(tǒng)，后兩種屬于兩級(jí)系統(tǒng)。本文討論的低溫等離子體凈化器屬于上述兩級(jí)系統(tǒng)的后者。

1.低溫等離子體的凈化機(jī)理

光氧凈化器是指由電子、離子、自由基、激發(fā)態(tài)粒子等組成的導(dǎo)電流體，整體呈電中性，是不同于氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的第四態(tài)。離子、自由基和激發(fā)態(tài)粒子等都是化學(xué)活性較強(qiáng)的物質(zhì)。根據(jù)溫度和內(nèi)部的熱力學(xué)平衡性，可將等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體。

低溫等離子體內(nèi)部的電子溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于離子溫度(電子溫度可高達(dá)，而離子溫度一般只有300~500K)，系統(tǒng)處于熱力學(xué)非平衡態(tài)，整體表現(xiàn)出表面溫度較低。

在常壓下通過(guò)電暈或介質(zhì)阻擋放電均可產(chǎn)生低溫等離子體，產(chǎn)生的低溫等離子體中存在大量性較強(qiáng)的自由基(OH，HO2)、臭氧(O3)等，這些具有化學(xué)活性的粒子與氣體分子(原子)發(fā)生非彈性碰撞并將能量轉(zhuǎn)換成基態(tài)分子(原子)的內(nèi)能，使很多需要很高活化能的化學(xué)反應(yīng)能夠發(fā)生，使常規(guī)方法難以去除的污染物得以轉(zhuǎn)化或，從而達(dá)到凈化物的目的。

2.蜂窩載體催化劑

催化劑多為負(fù)載型催化劑，載體是催化劑的一個(gè)重要組成部分，早期的載體一般是由活性鋁、硅鎂等為原材料制得的，但其有耐熱性差、強(qiáng)度低、易碎等缺點(diǎn)，到了20世紀(jì)80年代后期便被蜂窩式載體所取代。蜂窩式載體根據(jù)材質(zhì)可分為陶瓷式和金屬式兩種。陶瓷載體是由許多薄壁均等小通道構(gòu)成整體，具有氣流阻力小、幾何表面大、無(wú)磨損等優(yōu)點(diǎn)。金屬載體具有起燃溫度低、起燃、孔壁薄、能提供大的幾何表面積、開(kāi)放的集合結(jié)構(gòu)、比陶瓷蜂窩載體有高抗熱沖擊的機(jī)械強(qiáng)度、預(yù)熱性能好和壓降低等優(yōu)點(diǎn)。不管是陶瓷蜂窩載體催化劑還是金屬蜂窩載體催化劑，其催化原理都是在催化劑表面進(jìn)行還原反應(yīng)，將氣體中的成分轉(zhuǎn)換成物。