低溫等離子凈化器的工作原理以及問題分析

 {一}、低溫等離子凈化器的工作原理
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：(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
低溫等離子凈化器是指由電子、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。
{二}、等離子凈化器問題分析
(1)光催化技術(shù)與活性炭吸附技術(shù)相結(jié)合，雖起到了提高去除效果的作用，但在反應(yīng)流速較大情況下，去除效果受到限制，即污染物處理量受限；與臭氧結(jié)合時(shí)，污染物的去除效果提高，但超標(biāo)的臭氧對(duì)人體同樣是一種物質(zhì)，等離子凈化器因而的結(jié)合作用需要進(jìn)行探討，以提高污染物去除效果，同時(shí)減少臭氧的產(chǎn)生；
(2)對(duì)于等離子體的應(yīng)用，文獻(xiàn)中提出了可放大的電較結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，但沒有通過同等實(shí)驗(yàn)條件探討哪種電較結(jié)構(gòu)反應(yīng)器對(duì)于污染物的去除效果較佳；
(3)在提及等離子體應(yīng)用過程時(shí)，很少提出過量臭氧生成的去除辦法，因而對(duì)于臭氧的生成量及臭氧的有待進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究；
(4)在等離子體凈化空氣技術(shù)研究中，文獻(xiàn)多以較的VOCs或其他氣體作為去除對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探討，而對(duì)于室內(nèi)低濃度的VOCs氣體去效果需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。