《室内环境污染控制》课件-第四章 室内空气净化技术

第四章室内空气净化技术第一节纤维过滤技术室内空气净化技术纤维过滤技术吸附法非平衡等离子体技术光催化氧化法静电除尘技术臭氧法负离子法

工作场所家居空气净化器各模块组成黄沙淹没迪拜塔过滤介质是空气:目标物：气体中固体有害物质和粉尘粒子。

按粒子大小分有：

A.飘尘：小于10μm微粒。如：呼吸性粉尘

B.降尘：大于10μm微粒。总粉尘：指悬浮于空气中粉尘的总量，

指可测得为30μm以下的微粒。有毒粉尘：如铅、汞、砷等，放射性铀和钍，游离的sio2。

口罩的要求：阻尘效率、密合程度、佩戴舒适口罩的材质：普通织物、无纺布、活性炭毡等主要功能:过滤气溶胶（固态粒子和液体离子）应用领域：空气净化器、口罩、空调过滤器、洁净室、吸尘器、新风机、工业场所除尘等滤材：玻璃纤维、聚丙烯（pp）纤维、聚酯纤维、植物纤维、金属丝网、无纺布等滤材要求：有效拦截气溶胶，又不对气流形成过大的阻力第一节纤维过滤技术

第一节纤维过滤技术

1、纤维过滤技术按微粒被捕集的位置分为：表面过滤器和深层过滤器①表面过滤器形式：金属网和多孔板等，微粒在表面捕集化学微孔滤膜（表面过滤）用硝酸纤维素或醋酸纤维素职称的化学微孔滤膜，外观似白纸，表面带有大量电荷，孔隙率达到70-80%，能阻留的最小微粒是平均孔径的1/15-1/10。1.液体过滤2.采样过滤3.要求特别高的无尘无菌末级过滤器。②深层过滤器分为：高填充率和低填充率，微粒的捕集发生在表面和过滤层内部。P68颗粒填充层(活性炭)成型多孔滤材各种厚层滤纸微孔滤膜高填充率深层过滤器结构低填充率纤维过滤器纤维填充层过滤器无纺布过滤器薄层滤纸过滤器3.纤维过滤器的过滤机理①筛滤作用纤维过滤层内纤维排列错综复杂，并形成无数网格。当微粒粒径大于纤维网孔或沉积在纤维上的微粒间孔隙时，微粒就会被阻留于纤维层上。

②惯性碰撞气流通过纤维层时，其流线不断改变。当微粒质量较大或者速度（可以看成气流的速度）较大时，由于惯性作用，微粒来不及跟随气流绕过纤维，因而脱离流线向纤维靠近，并碰撞在纤维上而沉积下来。

③拦截作用当气流接近纤维时，较细小尘粒随气流一起绕流，若尘粒半径大于尘粒中心到纤维边缘的距离，则尘粒会因与纤维接触而被拦截。

④扩散作用在气体分子热运动引起的碰撞作用下，细小微粒像气体分子一样作不规则的布朗运动，微粒尺寸越小，这种作用越显著。⑤静电作用一般来说，纤维和微粒都可能带有电荷，两者之间遵循同性相斥，异性相吸的原理。若微粒与纤维所带电荷相反，微粒会吸附在滤料上。⑥重力沉降作用粒径和密度大的尘粒，进入过滤器后，当气速不大，作缓慢运动时，可由重力作用自然沉降下来。

4.纤维过滤器的性能及其影响因素(一)纤维过滤器的性能过滤速度过滤阻力容尘量4.纤维过滤器的性能及其影响因素(一)纤维过滤器的性能1.过滤速度，过滤速度可分为面速和滤速。面速是指过滤器断面上通过气流的速度，其单位一般用m/s表示。面速反应过滤器的处理能力和占地面积，面速越大，过滤器的占地面积越小。粗、中效过滤器的面速是2.5米/秒高效过滤器的面速是1.3米/秒

滤速反映气流的通过能力，反映了滤料的过滤性能。

滤速:粗效过滤器是迎风面积的1—8倍;中效过滤器是迎风面积20-30倍,

高效过滤器是迎风面积的60-70倍额定风量可以全面反映过滤器的面速和滤速，越大越好2.过滤器阻力，过滤器的阻力随着滤料表面积聚集的微粒量增多而增加，习惯把过滤器没有积尘的阻力称作初阻力，把需要更换时的阻力称作终阻力一是滤料的阻力；气流通过纤维层时迎面阻力。滤料阻力与滤速的大小成正比。二是过滤器结构的阻力。

过滤器结构阻力与气流速度不成直线关系当过滤器阻力达到某一规定值时，过滤器滤材需清洁或更换3.容尘量，过滤器容尘量描述滤料表面的积尘能力，通常将运行中过滤器的终阻力达到其初阻力一倍（或其他倍数）的数值时，或者效率下降到初始效率的85%以下（一般对于预过滤器来说）时，过滤器上沉积的灰尘质量，作为该过滤器的容尘量。

容尘量关系到过滤器使用期限，以达到额定容尘量的时间作为过滤器的使用期限.T：过滤器使用期限，d；P：过滤器容尘量，g；C：过滤器入口空气含尘浓度，mg/m3Q：过滤器的风量：m3/h；T：过滤器一天工作时间，h；ᶯ：过滤器计重效率，%(二)影响纤维过滤器性能的因素1.粒子尺寸过滤器从气流中分离高分散微粒是在多种机理共同作用下实现的，由于扩散作用随微粒减小而增强，而筛滤、拦截、惯性碰撞和重力沉降等作用随微粒增大而增强，所以过滤器总效率随微粒直径增大会出现一最低点。

效率与粒径的关系

在不同滤速时穿透率与粒径的关系

2.粒子种类即使微粒尺寸相同，处于不同相态的微粒对过滤效率也有不同的影响。实验表明，过滤固态微粒比过滤液态微粒的效率要高。

3.微粒形状球形微粒与纤维接触时，接触表面比不规则形状的微粒要小，因而不规则微粒与纤维接触的概率就大，沉积的概率也随之增大。

4.纤维粗细和断面形状随着纤维直径减小，捕集效率提高，所以在选择高效过滤器滤材时，力求采用最细的纤维。不过过滤器的阻力随纤维直径减小而增大。

5.过滤速度扩散效率随滤速增加而下降，惯性碰撞和拦截效率随滤速增加而提高，所以总效率随着滤速增加呈先降后升趋势，存在一最低效率或最大穿透率对应的滤速。滤速对各类过滤效率的影响

6.纤维填充率一般来说，随着纤维填充率提高，过滤总效率将提高。这是因为随着纤维填充率提高，滤速增大，惯性碰撞效率和拦截效率均提高其作用强于由于滤速提高引起的扩散效率降低。不过过滤器的阻力随滤速的提高而增大。7.气流温度被过滤气流温度的升高会导致微粒的扩散系数提高，这有助于提高亚微米级微粒的扩散效率。然而温度升高后，气体黏度变大，从而使依靠重力效应和惯性效应作用的大微粒的沉积效率降低。同时也使过滤阻力增大。8.气流压力被过滤气流压力的降低会导致气体密度减小，空气分子自由行程变大，扩散效率、惯性效率都增大，而对拦截效率影响不大。当温度和压力同时增大时，由于压力的增加比温度的增加给予黏性的影响大得多，所以惯性效率下降。9.积尘量随着微粒在纤维表面沉积，过滤器的积尘量不断增加。灰尘在纤维上的沉积就像树枝上的积雪，被称为树枝晶状模型。过滤效率随着积尘量的增加而提高。但到一定量后，效率降低

空气过滤材料在室内空气净化中的应用

一般地，可将过滤器分为三种类型，即粗效过滤器、中效过滤器和高效过滤器（或亚高效过滤器）。粗效过滤器主要用于阻挡l0μm以上的沉降性微粒和各种异物；中效过滤器主要用于阻挡1-l0μm的悬浮性微粒；高效过滤器（或亚高效过滤器）主要用于过滤1μm以下的亚微米级微粒。

粗效过滤器有板式、折叠式、袋式三种样式，外框材料有纸框、铝框、镀锌铁框，过滤材料有无纺布、尼龙网、玻璃纤维、聚丙烯（pp）、金属丝网等。常用作净化空调系统的一级过滤器，也适用于只需一级过滤的简单空调和通风系统空气过滤材料在室内空气净化中的应用

粗效空气过滤器椰棕过滤网尼龙过滤网金属过滤网中效过滤器除金属丝网外，其他材料与粗效相类似，不过其纤维直径更小，能将1μm以上的尘粒有效过滤；应用：常用作净化空调系统的二级过滤器，用于新风及回风过滤。在高效过滤器之前设置中效过滤器，可延长高效过滤器的使用寿命。空气过滤材料在室内空气净化中的应用

中效空气过滤器玻璃纤维滤料合成纤维滤料高效过滤器主要用超细玻璃纤维和聚丙烯(PP)材料做成，用于GMP净化车间，电子车间，电子生物制药、医院等行业等对高洁净度场合的终端过滤。空气过滤材料在室内空气净化中的应用

高效空气过滤器耐高温高效过滤器玻璃纤维滤纸为滤材超细玻璃纤维滤纸或聚丙烯滤纸为滤材

室内空气过滤器形式主要包括家用滤尘袋、居室空气净化器、通风过滤单元、空调过滤单元、真空吸尘器滤袋及呼吸器等。滤料采用合成纤维、玻璃纤维及纤维素纤维。

袋式合成纤维过滤器箱式化纤合成纤维过滤器

椰子纤维纤维球活性炭纤维活性炭纤维微孔孔径小而均匀，结构简单，对于吸附小分子物质吸附速率快，吸附速度高，容易解吸附。与被吸附物的接触面积大，吸附效率高袋式除尘器清灰防爆GB13554-2008《高效空气过滤器》GB/T6165-2008高效空气过滤器性能试验方法效率和阻力GB/T14295-2008空气过滤器JGT22-1999一般通风用空气过滤器性能试验方法第四章室内空气净化技术第二节吸附法42室内空气净化技术纤维过滤技术静电除尘技术吸附法非平衡等离子体技术光催化氧化法臭氧法负离子法

43室内空气净化技术一、物理性治理方法1.纤维过滤法；2.静电法；3.物理吸附法二、化学性治理方法1.氧化还原法；2.中和法；3.配位法等三、生物性治理方法1.生物酶；2.植物吸附降解；4445吸附是利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种组分吸附于固体表面上，从而达到分离的目的。

第二节吸附法46一、吸附过程与吸附剂吸附可分为：物理吸附与化学吸附1.物理吸附主要由于吸附剂与吸附质之间的分子间力的作用所引起的吸附为物理吸附，也称为范德华吸附。物理吸附是一种放热过程，其放热量相当于被吸附气体的升华热，一般为20kJ/mol左右。

是可逆过程，升高温度或降低压力，被吸附气体可逸出一般为单分子层吸附，提高压力时也会变成多分子层吸附47物理吸附的特征：①吸附质与吸附剂间不发生化学反应；②对吸附的气体没有选择性，可吸附一切气体；③吸附过程极快，参与吸附的各相间常常瞬间达到平衡；④吸附过程为低放热反应过程；⑤吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中吸附质分压降低或温度升高时，被吸附气体很容易从固体表面逸出，而不改变气体原来性状。

482.化学吸附化学吸附是吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附。化学吸附过程的吸附热较物理吸附过程的大，相当于化学反应热，一般为84～417kJ/mol。

49化学吸附主要特征是：①吸附有很强的选择性，且吸附是不可逆的；②吸附速率较慢，达到吸附平衡需相当长时间；③升高温度可提高吸附速率；④单分子层吸附或者单原子层吸附503.吸附剂1.对吸附剂的要求①具有高度疏松的结构和巨大的暴露表面，而内表面总是比外表面大得多；②对不同的吸附质具有选择性吸附作用；③足够的机械强度和均匀的尺寸或构造；④来源广泛，成本低廉。

513.吸附剂2.常用吸附剂活性炭活性氧化铝分子筛硅胶5253活性炭历史大事件：1.第一次世界大战：活性炭防毒面具2.万能吸附剂：活性炭的吸附和催化功能在众多行业的精制、回收、合成上的应用陆续开发。3.自来水活性炭除臭。4.活性炭应用于装修污染治理，使活性炭其具备与室内有害气体分子大小相匹配的孔隙结构，专用于吸附甲醛、苯系物、氨、氡等所有对人体有害的气体及空气中的浮游细菌。具有吸味、去毒、除臭、去湿、防霉、杀菌、净化等综合功能。。活性炭主要成分是炭。按材质分：木质活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭、石油类活性炭等。最好的原料为椰子壳，其次是核桃壳或者水果核等54按形状分：颗粒状活性炭(粒炭)和粉状活性炭(粉炭)，不定型颗粒活性炭、圆柱形活性炭、球形、其他形状按照制作方法来分，分为普通活性炭和特殊活性炭两大类。55活性炭纤维活性炭纤维是有机纤维经高温碳化活化制备而成的一种多孔性纤维状吸附材料。比表面积高吸附速度和解吸速度快形状多样56活性炭按用途来分：5758普通活性炭活性炭按生产方法可分物理水蒸气法和化学法生产物理水蒸气法生产：第一步，炭化，将原料在170至600的温度下干燥，同时将其80%的有机组织炭化。第二步，活化，将第一步已炭化好的炭化料送入反应炉中，与水蒸气、热空气、氯化锌等做活化剂反应，在此过程中，主要产生CO及H2组合气体，可以将炭化料加热至适当的温度(800至1000度)，除去其所有可分解物，把活性炭内部的孔打通和扩大，产生丰富的孔隙结构及巨大的比表面积，使活性炭具有很强的吸附力。59活性炭不仅含碳，而且含少量的化学结合、功能团开工的氧和氢，例如羰基、羧基、酚类、内酯类、醌类、醚类。这些表面上含有的氧化物和络合物，有些来自原料的衍生物，有些是在活化时、活化后由空气或水蒸气的作用而生成。有时还会生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含矿物质集中到活性炭里成为灰分，灰分的主要成分是碱金属和碱土金属的盐类，如碳酸盐和磷酸盐等。特殊活性炭活性炭吸附指标主要有：碘吸附值：表示活性炭对液体物质的吸附能力四氯化碳（CTC）吸附值：表示活性炭对气体物质的吸附能力亚甲蓝吸附值：表示活性炭脱色能力的。苯吸附值:表示活性炭对小分子有机物的吸附能力指标越高，表明活性炭的吸附能力越强表示吸附能力的指标：亚甲蓝吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎宁吸附值、饱和硫容量、穿透硫容量、水容量、氯乙烷蒸汽防护时间、ABS值等。60活性炭技术指标：网上节选某产品的技术指标61活性炭技术指标：网上节选某产品的技术指标62活性炭吸附指标6364原料（椰壳炭）→炭化→破碎、造粒→活化→洗涤→干燥→筛分→成品（椰壳活性炭）椰壳活性炭的制作流程：再生：1.热再生法一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。在抽真空或惰性气氛下进行。往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体，以清理活性炭微孔，使其恢复吸附性能。653.湿式氧化再生法在高温高压的条件下，用氧气或空气作为氧化剂，将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法，称为湿式氧化再生法。2.生物再生法生物再生法是利用经驯化过的细菌，解析活性炭上吸附的有机物，并进一步消化分解成H2O和CO2的过程。生物法简单易行，投资和运行费用较低，但所需时间较长，受水质和温度的影响很大。66再生活性炭的缺陷：⑴再生过程中活性炭损失往往较大；⑵再生后活性炭吸附能力会有明显下降；⑶再生时产生的尾气会造成空气的二次污染。活性炭质量优劣判断1.看吸附指标（碘吸附值、四氯化碳（CTC）吸附值、亚甲蓝吸附值）2.看体积，感觉重量（好的活性炭手感上会比较轻，在同等重量包装的情况下，性能好的活性炭会比劣质活性炭体积大许多）3.看气泡（水会逐渐浸入活性炭的孔隙结构中，迫使孔隙中的空气排出，从而产生一连串的极为细小的气泡，这种现象发生得越剧烈，持续时间越长，活性炭的吸附性就越好）4.看脱色能力（将活性炭放入有色水中，静置10—20分钟后与对比水样进行对照，在同等条件下，脱色效果越强说明活性炭吸附性越好）5.看包装（密封包装的）67活性炭应用的安全问题

活性炭可燃。着火后不会发生有焰燃烧。贮放处禁止明火，火花和吸烟。活性炭不会自燃，在空气中可能会着火，与汽油、柴油等混合，可引起燃烧。活性炭必须存放在尽可能防火的建筑内。活性炭燃烧时如果通风不足，会生成有毒的一氧化碳。

活性炭不可与氧化剂混放。吸附有毒有害物质的活性炭为危险废物，具体可见《国家危险废物名录》68活性氧化铝活性氧化铝为白色球状多孔性颗粒，粒度均匀，表面光滑，机械强度大，吸湿性强，吸水后不胀不裂保持原状机械强度大，解吸再生困难。69硅胶将水玻璃(硅酸钠)溶液用无机酸处理后沉淀所得凝胶，经老化、水洗去盐，于398—408K下干燥脱水至含湿量为5％～7％时，即得到坚硬多孔的固体颗粒硅胶。硅胶亲水性极强，因此常用做吸湿剂(干燥剂)，在用作干燥剂时常加入氯化钴或溴化铜，以显色指示吸湿程度。另外，还可用于液烃类气体的回收，含S02、NOX等废气的净化、催化剂的载体等。70沸石分子筛天然分子筛人造分子筛是一种多孔性的铝硅酸盐骨架结构，因将其加热熔融时可起泡“沸腾”，因此又称沸石或泡沸石，它是具有多孔骨架的硅铝酸盐结晶体。71分子筛与其他吸附剂相比有以下优点：吸附选择性强（孔径大小整齐均一）吸附能力强受温度影响不大（高温仍能吸附）解吸温度高，耗能高。721.操作条件

①温度的影响：低温有利于物理吸附，适当升高温度有利于化学吸附。

②压力的影响：增大气相主体压力，从而增大了吸附质的分压，有利于吸附。但增大压力会使能耗增加。③气流速率的影响：气流速率要保持适中。速率过大，不仅增大了压力损失，而且使气体分子与吸附剂接触时间短，不利于气体吸附。气流速率过低，又会使设备增大。

吸附法的影响因素732.吸附剂的性质孔隙率、孔径、粒度等影响比表面积，从而影响吸附效果。3.吸附质的性质与浓度临界直径、分子量、沸点、饱和性等影响吸附量

4.接触时间在进行吸附操作时，应保证吸附质与吸附剂有一定的接触时间，以便充分利用吸附剂的吸附能力。

5.吸附剂的活性单位吸附剂所能吸附的吸附质量。mg/g吸附剂的活性可表示为静活性和动活性。7475静活性，即在一定温度下，吸附达到饱和时，单位质量（或体积）吸附剂所能吸附吸附质的量。（最大吸附量）动活性，吸附过程还没有达到平衡时单位质量（或体积）吸附剂吸附吸附质的量。（当吸附剂层失效时）

76吸附剂吸附效果的研究方法吸附剂以粒状活性炭和活性炭纤维为例：甲苯等温吸附曲线77丙酮等温吸附曲线78第四章室内空气净化技术第三节非平衡等离子体技术一、等离子体简介1.等离子体概念等离子体被称做是除固体、液体和气体之外的第四种物质存在的形体。指自由电子、离子、自由基、中性粒子等组成一、等离子体简介2.等离子体现象：一、等离子体简介2.等离子体现象一、等离子体简介3.自然界中的等离子体由地球表面向外，等离子体是几乎所有可见物质的存在形式，大气外侧的电离层、日地空间的太阳风、太阳日冕、太阳内部、星际空间、星云及星团，毫无例外的都是等离子体。一、等离子体简介3.自然界中的等离子体：低温等离子体人类早期观察自然界等离子体现象地球村先民等离子体温度一、等离子体简介3.自然界中的等离子体宇宙中90％物质处于等离子体态，天然等离子体存在于远离人群的地方，以闪电、极光的形式存在。恒星内部、大气气状星云星际空间地球：电离层、磁层、太阳风、极光、闪电、灯等离子体的出现通常伴随着瑰丽的光芒和色彩，形成壮丽的自然景观一、等离子体简介3.自然界中的等离子体极光闪电一、等离子体简介4.生活中的等离子体多彩的发光是等离子体的重要标志日常生活中：霓虹灯、电弧、等离子体显示屏、臭氧发生器一、等离子体简介4.生活中的等离子体利用等离子体的高温典型的工业应用：烧结、冶炼、加热、焊接等等离子体电弧焊接等离子体电弧熔炼一、等离子体简介4.生活中的等离子体利用等离子体的化学活性典型的工业应用：等离子体刻蚀、镀膜、表面改性、喷涂、有害物处理等离子体刻蚀等离子体处理有机废气一、等离子体简介4.等离子体分类按等离子体焰温度冷等离子体，电子温度103~104K，Te≠Ti,Ta热等离子体，温度103~105K，Te＝Ti,Ta电弧、碘钨灯极光、日光灯电子温度100000C1eV聚变、太阳核心高温

等离子体低温

等离子体一、等离子体简介4.等离子体分类按等离子体所处的状态

（1）平衡等离子体（热等离子体）：气体压力较高，电子温度与气体温度大致相等的等离子体。如常压下的电弧放电等离子体和高频感应等离子体。

（2）非平衡等离子体（冷等离子体）：低气压下或常压下，电子温度远远大于气体温度的等离子体。如低气压下DC辉光放电和高频感应辉光放电，大气压下DBD介质阻挡放电等产生的冷等离子体。

二、非平衡等离子体的发生技术/article-4652-5.html二、非平衡等离子体的发生技术（1）电子束照射法（2）电晕放电（3）介质阻挡放电（4）沿面放电(1)电子束照射法利用电子加速器产生的高能电子束，直接照射待处理气体，通过高能电子与气体中的氧分子及水分子碰撞，使之离解、电离，形成非平衡等离子体二、非平衡等离子体的发生技术(2)电晕放电直流电晕放电（主要用在静电除尘方面）脉冲电晕放电二、非平衡等离子体的发生技术(2)电晕放电脉冲电晕放电脉冲电晕放电采用窄脉冲高压电源供能，在极短的脉冲时间内，电子被加速而成为高能电子,而其他质量较大的离子由于惯性作用在脉冲时间内来不及被加速而基本保持静止。利用高能电子的作用激发气体分子，使其电离或离解，并产生强氧化性的自由基。优点：高脉冲电压下工作，不会击穿电场，电晕区较大，活性空间大，电子密度较高，分布广。二、非平衡等离子体的发生技术直流电晕放电与脉冲电晕放电相比较(l)直流电晕放电在稍高电压下易过渡到火花放电,后者则可在高峰值脉冲电压下操作,因而可以较大幅度提高放电电场强度;(2)可以获得更高能量的电子,直流电晕放电平均电子能量在1eV左右,而脉冲放电时电子能量可以达到2一20eV;直流电晕放电与脉冲电晕放电相比较(3)脉冲放电时,产生的电子数量较多，能量较高,因此可以使激发，电离，解离等过程进行的更加充分,进而可以产生更多的离子，自由基和原子等活性粒子;(4)由于采用窄脉冲高压电源供能,只有电子被加速成为高能电子,其它质量较大的离子由于惯性来不及加速而基本保持静止,因而避免了直流电晕放电中加速离子而带来的能量损耗"(3)介质阻挡放电（DBD）在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电二、非平衡等离子体的发生技术(3)介质阻挡放电（DBD）电介质在放电过程中起到储能作用，使放电稳定并产生延时极短的脉冲，同时抑制火花放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为0.1-10atm。电源频率可从50Hz至1MHz二、非平衡等离子体的发生技术(4)表面放电在陶瓷的内部埋有金属板作为接地极,陶瓷的一侧表面上布置导电条作为高压电极,另一侧作为反应器的散热面。在中、高频电压作用下,放电从放电极沿陶瓷表面延伸,在陶瓷表面形成许多细致的通道。放电过程中发热比较严重，需要在反应器外部强制冷却。二、非平衡等离子体的发生技术三.等离子体净化原理非平衡等离子体应用于空气净化，不仅可分解气态污染物，还可从气流中分离出微粒，整个净化过程涉及以下三个过程。预荷电集尘催化净化负离子发生（一）预荷电集尘e-＋M（气体分子）→M-M-＋PM（微粒）→（PMM）-（PMM）-→PMM（沉积在集尘极上）

净化机理①高能级电子直接作用于污染物分子e-＋污染物分子→各种碎片分子②高能级电子间接作用于污染物分子

e-十O2（N2，H2O）→2O（N，N*，·OH）＋污染物分子→中性分子当气体污染物的浓度不高时，途径②成为主要反应。当污染物浓度较高时，途径①的作用便不可忽视。（二）催化净化具有氧化能力的活性物质生成（二）催化净化（三）负离子发生在产生等离子体的同时，也会产生大量的负离子作用：①能调节空气离子平衡；②利用负离子的凝并作用有效清除空气中的污染物。四.反应器常见的放电反应器：脉冲电晕放电反应器和介质阻挡放电反应器

。1.脉冲电晕放电反应器（空腔式反应器）被处理气体通过相对较宽的等离子体区，中间没有绝缘介质，根据电极结构形式，又可分为线-筒式和线-板式。采用高压纳秒级脉冲或者高压纳秒级脉冲叠加直流供电。2.介质阻挡放电反应器

（填充式反应器）以不太绝缘介质为填充物，填充介质主要为BaTiO3、SrTiO3、TiO2和Al2O3等。当在反应器上施加高压脉冲或交变电压时，颗粒物会被部分极化，颗粒物与颗粒物的接触点附近将形成强电场，导致该处附近的气体发生局部放电而形成空间。能耗大、气体阻力比较大。五.影响非平衡等离子体净化效果因素1.脉冲电晕特性的影响脉冲前沿和脉宽：电子加速度随脉冲前沿变陡而增大，施放于等离子体的能量随脉宽增大而提高，所以脉冲前沿越陡，或脉宽越大，则净化效果越好。成型电容：存在最佳值。脉冲频率：脉冲频率增大，单位时间施加的能量增强，净化效率提高2.反应器结构形式的影响（1）电晕极结构：（2）反应器直径

直径较小时，虽然去除率较高，但存在着易发生火花放电及处理气体流量偏低的缺点，不便于实际应用；反应器直径太大时，不仅去除率偏低，且所需使用的脉冲电压峰值过高，对电源及运行的安全性提出了较高的要求。（3）反应器外筒材料

陶瓷管玻璃管铜管陶瓷管因多孔性表面对甲苯分子吸附量大，使吸附态的气态分子可与活性粒子继续反应，因而甲苯去除率高。但由于陶瓷层的存在使反应器的起晕电压略有升高。铜管在30kv以下，去除甲苯效率稍高，电压继续升高，出现火花放电（4）反应器长度

反应器长度增加，气体停留时间延长，反应更充分，去除效率上升；反应器达到一定长度后，效率不在上升，因放电所需能量增加，在同样供能条件下，平均能量密度降低，放电强度减弱（5）电晕线间距（5）电晕线间距

电晕极间距越小，则沿反应器长度方向可布置电晕极的根数增加，增加了电晕区，处理效果随之增强。电晕极间距过小时，电晕线之间的电场相互屏蔽作用明显，反应器中的电场分布趋于均匀，导致起晕电压上升，易出现火花放电，处理效率下降。3.气体特性的影响入口浓度

气体流量

气体温度

4.填充材料与催化剂的作用填充材料的介电常数，介电常数大，净化效率高介电常数，电容率，表示贮存静电能的相对能力，对于介电材料，相对介电常数愈小，绝缘性越好。催化剂：催化剂的活性高低可依次排列如下：Mn＞Fe＞Co＞Ti＞Ni＞Pd＞Cu＞V等离子体技术进行烟气脱硫脱硝等离子体技术去除有机物六、非平衡等离子体在空气净化中的应用第四章室内空气净化技术第四节光催化氧化法

一.光催化技术基础（一）光催化原理光催化氧化法是光催化剂在紫外光的辐照下，产生具有强氧化能力的空穴，可以直接杀灭细菌和彻底分解有机物生成CO2和H2O等无机无害小分子。催化剂光

一.光催化技术基础（一）光催化原理概念解释光电效应：某些物质受到光照后，引起物质电性发生变化，这种光致电变的现象称为光电效应。光子它或被吸收或改变频率和方向；电子必发生能量和状态的变化，从束缚状态转变到自由的状态，因而导致物质电性的变化。半导体0K光致空穴光致电子光触媒在吸收光线的能量后，会吐出一个电子，因为自身电子的缺失继而抢夺水份与氧气的电子，制造出氢氧自由基和氢自由基，这两者都具有极强的分解力，一切与它接触的有机化合物都会被分解掉。并最终生成二氧化碳和水。光致空穴：有很强的得电子能力，可夺取粒子表面的有机物或体系中的电子，使原本不吸收光的物质被活化而氧化。光致电子：具有强还原性，可使半导体表面的电子受体被还原。光致电子和空穴一旦分离，并迁移到粒子表面的不同位置，就有可能参与氧化还原反应，氧化或还原吸附在粒子表面的物质，而光致电子和空穴的复合会降低光催化反应的效率光催化反应原理及过程

1、光致电子和空穴的产生TiO2＋hv→e-＋h+（空穴）2、O2、H2O和有机物在催化剂表面的吸附（以下标“ads”表示吸附）O2

（g）→O2adsH2O（g）→H2Oads有机物（g）→（有机物）ads

3、氧化剂的生成O2ads→2·OadsO2ads＋e-→·O-2ads·Oads＋e-→·O-adsO-ads＋h+→Oads光致电子俘获的氧能够抑制电子与空穴的复合。同时，俘获电子形成的·O2-ads也是氧化剂.氧可被称为光致电子俘获剂，也可称为电子受体。是氧化剂·O2-ads＋H2Oads→HO·2ads­＋OH-adsOads＋H2Oads→2·OHadsOH-ads＋h+→·OhadsHO·2ads＋HO·2ads→H2O2ads＋O2adsH2O2ads＋hv→2·OHadsH2O2ads＋·O-2ads→OH-ads＋O2ads4、有机物的催化分解·OHads

（HO·2ads，Oads或h+）＋（有机物）ads

→（活性中间体）ads有机物可成为电子供体，是还原剂（二）影响光催化反应的因素1.反应条件的影响①光和光强：太阳光比人工光源具有更好的去除效果；从理论上讲，光强越大，提供的光子越多，光催化氧化分解有机物的能力越强。②气体流量：在一定的流量范围内，污染物的反应速率随着流量增大而增大，催化转化率随气体流量的增大单调降低。③O2含量。在光催化反应中，O2是氧化剂，同时也是电子的俘获体，抑制光催化剂上光致电子和空穴的复合。吸附于光催化剂表面的O2影响光催化反应构成.④H2O含量。TiO2表面吸附结合的分子水以及由化学吸附产生的OH-基团。它们与光致空穴反应产的·OH是多相光催化中的主要氧化物。但是随着H2O含量的增加，TiO2的催化活性不确定。H2O对于光催化活性兼有的阻碍和促进作用依赖于污染物的类型及H2O的含量。（存在竞争吸附）2.催化剂的形态结构与性质的影响

①晶型。二氧化钛有锐钛矿型、金红石型和板钛型三种晶型。可作为光催化剂的二氧化钛只有锐钛型和金红石型这两种，其中以锐钛矿型光催化活性较高。

2.催化剂的形态结构与性质的影响

②粒径。催化剂粒子颗粒较小时体系的比表面积较大，有利于光催化反应在催化剂表面进行。

③比表面积。比表面积越大受光表面就越大，形成的电子空穴对越多，表现为光催化效率越高。同时，比表面积大，吸附量大，催化活性高。

④表面羟基（-OH）。二氧化钛颗粒表面的羟基数量直接影响其光催化效果。含有较多表面羟基的催化剂往往具有较高的光催化活性。这是因为空穴可以和颗粒表面的羟基作用，生成氢氧自由基。

二.光催化在空气净化中的应用（一）光催化降解气相有机物大多数的有机物在气相条件下能被光催化氧化成无机物，而且气相光催化较之水相光催化的反应速率快，光利用效率高，有机物易被完全氧化。降解实验：（二）空气的光催化氧化杀菌TiO2光催化杀灭微生物细胞有两种不同的生化机理：直接作用：光生电子和光生空穴直接和细胞壁、细胞膜或细胞的组成成分反应。间接作用：光生电子或光生空穴与水或水中的溶解氧反应，形成·OH和等活性氧类。它们与细胞壁、细胞膜或细胞内的组成成分发生生化反应。三.室内空气污染治理的光催化制品光催化氧化技术特点：广谱性：研究表明光催化对几乎所有的污染物都具有治理能力。经济性：在常温下进行反应，直接利用空气中的氧气为氧化剂，可利用低能量的紫外灯或直接利用太阳光。杀菌消毒：将紫外光和催化结合在一起分解微生物的过程。三.光催化空气净化技术在发达国家已有各种应用商品，大致可分为以下三类：结构材料：直接将光催化剂复合到各种结构材料上，得到具有光催化功能的新型材料。如在墙砖、墙纸、天花板、家具贴面材料中复合光催化剂材料就可制成具有光催化净化功能的新型材料。洁净灯：将光催化剂直接复合到灯的外壁制成各种灯具。洁净灯具有两层含义，一是能使空气净化，使环境洁净，二是灯的表面自洁。绿色健康产品：在传统的器件上（如空调器、加湿器、暖风机、空气净化器等）附加光催化净化功能开发而成的新一代高效绿色健康产品。在日本，TiO2的应用领域有：医院的手术室浴缸表面隧道内照明灯罩上屋顶和外墙表面玻璃表面的防雾路灯灯罩上

光触媒的应用光触媒介绍-特性二氧化钛光触媒的应用范围很广泛，可以分为物理性与化学性的作用机制，而其最基本的作用原理为其吸收紫外光后，产生可分离的电子与电洞对，进而与水、氧气等反应产生极具氧化力的活性物質—负氧离子(O2-)与氢氧自由基(·OH)，进而使用这些活性物質来进行作用，物理性的应用包含自我洁淨、防雾与金属防腐蚀等，而化学性的应用包含抗菌、空氣淨化、水质淨化與医疗抗癌等。2

光触媒介绍-物理性的应用范围（一）物理性的应用范围1.自我洁净：系纳米光触媒之物理性质，可借助光能与雨水来达成自我洁净的效果。3相关性议题：

在自然界中，莲叶表面即具有自我洁净的功能，即所谓莲花效应，但其利用的是表面结构的超疏水性，而使灰尘与雨水不易附着在其表面上，而纳米光触媒材料则是使附着与光触媒材质表面的污染物极容易被雨水沖刷掉。光触媒自我洁净原理为两种机制作用而成。一种为化学性的表面污染物的分解作用，利用光触媒吸收光线所产生的活性物质来分解表面污染物，使污染物分解与附着能力变弱，而容易被水帶走清洗。一种为物理性的除污作用，利用光触媒吸收光线所产生的超亲水性，使水容易进入污染物与底材的间隙中，而容易被水帶走清洗。一般而言，纳米光触媒之中的『除污』功能系指化学性作用除污，例如：表面上的有机污染物在日光与光触媒的长时间的作用下，可以被分解为水与二氧化碳，而从物质表面逸散消失。但很多情況下，污染物尚未被分解至水与二氧化碳时，就已经被雨水从表面沖刷掉落，而达成自我洁净的功能。使用光触媒涂布，可以利用自然的日光与雨水來保持外观洁净，亦可以减少清洗。因此，光触媒的自我洁净功能兼具经济价值与环保意义。

3光触媒介绍-物理性的应用范围。2.防雾在1995年，日本TOTO公司发现使用光触媒表面处理后，表面会具防雾的功能。光触媒防雾的原理亦为其超亲水性的机制作用所导致。光触媒可以加工成透明薄膜而不影响物件外观表面，经光线激发后吸引氢氧基附着与表面，而氢氧基即具备超亲水性。水氣冷凝附着后，水滴会被氢氧基作用而摊平，继而产生连续性的水膜，而不影响能见度与反射度。使用光触媒涂布与物品表面，可以利用光源來保持外观洁净，不产生雾气。3光触媒介绍-物理性的应用范围3.金属防锈在2001年光触媒之父Dr.Fujishima发表金属表面经过光触媒加工后，在光线的照射下即具有金属防锈的性质，表示可借助光的能源来避免金属表面生锈。其作用原理为金属表面涂布的光触媒涂层受到光线激发后，产生帶负电的电子与帶正电的电洞，其中电子会跃迁至金属表面，亦即金属与光触媒间有很微弱的电流传迁，而使金属帶负电后，即可抵抗水气与氧气的侵蚀，达到金属防锈的作用----就是所谓的阴极防锈作用。31.杀菌、除臭、防霉光触媒具有极强的光氧化还原功能，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，使细菌流失致死亡，同时还能把细胞尸体释放出的有害复合物分解成无害的水和二氧化碳。因而光触媒具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。纳米光触媒的表面吸收光线而产生的活性物质，具有良好的抗菌效果。在一般居家环境中，细菌的分布以物品表面居多，而散布与空气中的细菌數目较少。將光触媒涂布于物品表面，再配合适的光源，可以減少居家环境的细菌數目。橋本和仁教授的研究证实只需外加微弱的光源（1-2μw/cm2）光触媒就可以具备良好抗菌的效果。一般传统抗菌方式对于人体都是具有相當地危害性，而且大都是属于短期性的作用，必须定期重复使用才有作用。光触媒可利用室內或日光光源来达成长效性抗菌的目的，而人体表面接触光触媒时，并不会有危害发生，因为人体表面具有角质层保护，并不会被光触媒所产生的活性物质伤害。2.空气净化1》光触媒分解有机污染物的作用原理：光触媒受到光线激发表面附近的水气与氧气转换为活性物质-氢氧自由基、超氧离子等具氧化力的活性物质后，有机污染物被活性物质破坏其分子结构（键结）分解成水与二氧化碳，或是被分解成更小的有机分子，以利于被微生物分解。2》而降解(或称矿化)无机污染物的作用原理为：无机污染物(NOx、NH3等)接触到活性物质后，污染物被活性物质氧化转变为水溶性的分子，而暂时附着于光触媒表面，进而被水或气流沖走。光触媒这么有用，就没有短板吗？如何挑选光触媒？6.市场上有很多相似的产品，如何挑选最合适的光触媒？光触媒的颗粒粒径越細小，单位面积里的纳米粒子就越多效能当然就越好。市面上最优秀的生产商可制造5至7nm的颗粒，次一等的可能只做到20nm的大小。顆粒粒子的大小不能只靠厂商单方面指出，更要有由电子显微镜测量。学术机构发表的报告可信性最高。<日期/时间><页脚>6.市场上有很多相似的产品，

如何挑选最合适的光触媒？即使施工后效果显著，但其効力是否会很快就消失呢？持久性不能只靠厂商单方面指出，更要有真实数据。唯有依据工業程序測試的耐磨及依附力的测试才能令消费者放心。<日期/时间><页脚>6.市场上有很多相似的产品，

如何挑选最合适的光触媒？摩擦往返2000次！<日期/时间><页脚>医院病房稲田光触媒杀菌消毒中<日期/时间><页脚>施工前后（一天、三天、一星期）的细菌数量比对<日期/时间><页脚>

光触媒发展史在1960年代，当时还是东京大学电化学工程系博士班学生的藤鳩昭发现了以锐钛矿二氧化钛为阳极电极、白金为阴极电极，而以415nm以下的光源照射二氧化钛电极后，可以发现二氧化钛电极吸收光后，会与水反应而产生氧气，而在白金电极发生还原反应与水反应則会产生氢气。其原因是二氧化钛会被光激发产生电子-电洞对，二氧化钛表面的电洞会进行产生氧化反应，而电子則跃迁至白金电极处产生还原作用。此现象即为著名的“本多-藤岛效应”，并于1972年发表在自然(Nature)科学杂志上。<日期/时间><页脚>

光触媒发展史二氧化钛（TiO2）光触媒的近代发展分为三个阶段：1970年代，水的电分解；1980年代，利用光触媒生产氢气（H2）1990年代，光触媒之强分解性与强亲水性的应用；21世纪，光触媒之强分解性与强亲水性的深入应用。<日期/时间><页脚>要将上述理论实际应用到日常生活中并不容易：1.室内因光线不足缺少紫外光，使光触媒在室内几乎不工作2.需要光触媒的浓度（含量）够高，分解力才够强3.反应速度要够快,否则对实际的应用是没有多大帮助的。4.高昂的成本<日期/时间><页脚>要让光触媒能在室内发挥功效，就必须解决-“可视光应答”技术：何种光对光触媒有效，取决于反应材—也就是二氧化钛的能量距（价电带与导电带之间的距离）因此，如何制造出能量距适当的半导体二氧化钛，就成为关键技术之一。这在现在也是难度很高的，所以很少见。<日期/时间><页脚>含量高、功效就高，（光触媒含量超过5%就会呈现白色，稲田光触媒的含量达到15%）。但二氧化钛比重比水大，易沉淀，且纳米级的粒子极易凝结成团，这就需要良好的分散技术。让光触媒颗粒均匀的分散在溶液里，不凝聚，不沉淀。<日期/时间><页脚>

二氧化钛粒径小于7nm，可以大大增加它的表面积以及光投射率，最大限度的提高光触媒作用的效率和反应的速度。<日期/时间><页脚>我们的专用压缩喷枪：最小能够喷出粒径1nm的气泡，气泡表面包裹一层粘合剂，二氧化钛就借由粘合剂附着在气泡表面。可与数秒内风干。干燥过程中产生的应力将二氧化钛颗粒挤至最外表，完成附着。喷涂后14天会达到最大硬度（4H），除非使用硬物刮削，否则不易磨损，保证光触媒能长久及持续发挥作用。<日期/时间><页脚>光触媒应用技术要求其实粘合剂是一种有机物质，但光触媒却会分解有机物质，导致光触媒颗粒脱落。尚风光触媒研发出突破性技术，使光触媒和粘合剂可以安定的混合，不会被分解，再加上特殊的固定技术，将光触媒轻易的固定在任何物体的表面。固定时间至少5年以上。<日期/时间><页脚>光触媒应用技术要求钛金属已经贵，二氧化钛更贵，锐钛矿结晶二氧化钛非常贵，纳米级锐钛矿结晶二氧化钛可想而知是多么贵！再加上制造及应用上的难度，真的是非一般的贵！<日期/时间><页脚>杀菌率高达99%的光触媒于2006年，香港理工大学已经证实光觸媒可以在光管照射下于3小時内減少54.5%金黃葡萄球菌(staphylococcusaureus)，24小時更可以分解高达99.72%的金黃葡萄球菌。即使于全漆黑环境中光觸媒

依然可于2小時內理想地减少细菌量达20%。期內对照組的抗药性金黃葡萄球菌繁殖多12%。于2007年，香港理工大学于明愛賽马会荔景社會服务中心实地做了一個实验，在兩个打开窗及有阳光照到的房間作20小時监察，证实光觸媒可以减少高达91.83%的漂浮细菌量。第四章室内空气净化技术第五节静电除尘技术室内空气净化技术纤维过滤技术静电除尘技术吸附法非平衡等离子体技术光催化氧化法臭氧法负离子法

除尘的必要性：粉尘的危害是什么？什么是静电？静电，就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷（流动的电荷就形成了电流）。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电。人在地毯或沙发上立起时，人体电压也可高1万多伏，而橡胶和塑料薄膜行业的静电更是可高达10多万伏。材料的绝缘性越好，越容易产生静电。电扇工作时，转动的扇叶与空气摩擦带上电荷；

而带电体具有吸引轻小物体的性质，所以灰尘会被吸在扇叶上。工业上

静电的危害静电放电（ESD）：（1）引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰。（2）击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率。（3）高压静电放电造成电击，危及人身安全。（4）在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。其二，静电引力（ESA）：（1）电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大降低成品率。（2）胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐；胶片、CD塑盘沾染灰尘，影响品质。（3）造纸印刷工业：纸张收卷不齐，套印不准，吸污严重，甚至纸张黏结，影响生产。（4）纺织工业：造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。一是对皮肤的伤害；长期处于开着的电视、电脑和微波炉等环境下，皮肤容易出现干燥、长斑、骚痒等症状，重则引发皮肤病。二是静电可吸附空气中大量的尘埃；尘埃中的病毒病菌随呼吸道进入人体，轻则引起感冒咳嗽，重则会引起哮喘，肺结核等严重的呼吸道疾病。三是严重干扰人体内所固有的电位差；影响心脏的正常功能，诱发高血压、中风、心率不齐、心绞痛等心脑血管疾病；四是直接干挠脑电波，影响儿童智力发育；影响人的中枢神经，使人容易疲劳、烦躁、失眠、头痛。五是直接伤害人的生殖系统和免疫系统；导致流产、不孕不育、胎儿畸形等问题，同时引起儿童组织发育、骨骼发育缓慢、视力下降等严重后果。静电对人体的伤害静电除尘技术工作原理在电晕极和收尘极上施加直流电压后使气体电离，进入电场空间的粉尘荷电；在电场力的作用下，分别向相反极性的极板或极线移动，最后将沉积的粉尘收集下来。电子和正离子工业上静电除尘器的原理图以往常用于以煤为燃料的工厂、电站，收集烟气中的煤灰和粉尘。冶金中用于收集锡、锌、铅、铝等的氧化物，现在也有可以用于家居的除尘灭菌产品（家用存在争议）。电晕极①放电性能好（起晕电压低、击穿电压高、电晕电流强）；②机械强度高、耐腐蚀、耐高温、不易断线；③清灰性能好。振打时，粉尘易于脱落，不产生结瘤和肥大现象。阴极作为电晕极的起晕电压低，对直流电源要求相对较低，所以工业上常用阴极作为电晕极。电晕放电气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电引。发生电晕时在电极周围可以看到光亮，并伴有咝咝声。电晕放电可以是相对稳定的放电形式，也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。利用电晕放电可以进行静电除尘、污水处理、空气净化等。地面上的树木等尖端物体在大地电场作用下的电晕放电是参与大气电平衡的重要环节。海洋表面溅射水滴上出现的电晕放电可促进海洋中有机物的生成，还可能是地球远古大气中生物前合成氨基酸的有效放电形式之一。气体电离激发电离的电压通常需要几千V甚至上万V,与放电距离有关。使空气电离维持电离只需要几十V的电压；尘粒荷电有两种方式：一是电场荷电；二是扩散荷电。尘粒荷电方式与粒径有关，粒径大于０.５微米的尘粒以电场荷电为主，小于０.２微米的尘粒以扩散荷电为主．粉尘比电阻粉尘的电阻乘以电流流过的横截面积并除以粉尘层厚度单位为Ω·cm。简言之，面积为1cm²、厚度为1cm的粉尘层的电阻值称为粉尘的比电阻亦称电阻率。粉尘比电阻是衡量粉尘导电性能的一个指标，一般认为最适宜电除尘器工作的比电阻范围为104-5x104Ω·.cm，粉尘的比电阻过大或过小都会降低电除尘器的除尘效率。粉尘比电阻小，导电性好。比电阻过小的粉尘（例如炭黑粉尘）到达收尘极后，很快释放出负电荷而成中性，失去吸力，因而易从收尘极上脱落，重返气流，使除尘效率降低。比电阻过大的粉尘到达收尘极后，因不能很快释放负电荷，一、可排斥随后移动来的粉尘，降低除尘效率；二是产生反电晕，阻碍粉尘移动，使除尘效率下降。电晕封闭：当烟气中含尘浓度较高时，电晕外区的空间电荷主要是负粒子，它的迁移速度比离子小的多，使电晕极附近的场强消弱的很厉害。当含尘浓度高到一定值时，能是电晕电流趋于零。即为电晕封闭。静电除尘的四个阶段：第一阶段：施加高电压，产生强电场第二阶段：悬浮尘粒的荷电第三阶段：荷电尘粒向两级运动，在电场中被捕集第四阶段：机械清灰电晕外区工业上静电除尘器的原理图工业应用常采用负电晕放电，优点：主要是因为负离子的运动速度要比正离子大，在同样的电压下，负电晕能产生较高的电晕电流，而且它的击穿电压也高很多。缺点：净化后气体含有较多的臭氧和氮氧化物电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全部电离－电场击穿，相应的电压－击穿电压。此时发生火花放电，电路短路，电除尘器停止工作。电晕放电臭氧生成机理因为不赞同高压静电技术在民用建筑的洁净新风系统和空气净化器的应用，决定退出《通风系统用空气净化装置》国家标准的探讨和编制工作。因此，负电晕放电用在民用净化器上存在争议。民用室内空气净化用的静电过滤设备采用正电晕放电以抑制臭氧等有害物的生成，但会增加室内正离子的浓度，且除尘效率低。但也会产生一定量的臭氧。负电晕除尘效率高，可到98%-99%，正电晕除尘效率只有70%左右。相关研究表明：电晕功率一定时，臭氧产量随供气量的增加而增加相关研究表明：随着电晕电压增加，臭氧浓度升高使用静电式空气净化器要考虑除臭氧除臭氧原理：1.降低电压，以牺牲部分净化效率为代价2.利用某些物质的吸附特性，吸附臭氧3.利用臭氧的分解特性分解部分臭氧使用静电式空气净化器要考虑除臭氧除臭氧方法：热分解法：臭氧气体在30℃即开始分解，高于300℃，1-2s100%分解吸附分解法(活性炭或分子筛)催化分解法室内静电除尘同时，可以对细菌有良好的杀灭能力，而广泛应用的药物消毒、紫外灯杀菌、臭氧消毒等有许多不足之处。药物消毒会造成二次污染紫外灯不能除去空气中的灰尘臭氧消毒只能在无人条件下进行。并且臭氧的强氧化性容易腐蚀室内物品。室内静电式空气净化器的应用电晕线越细，起晕电压越低，电晕电流越大起始电晕电压:开始产生电晕放电时的电压室内静电式空气净化器的应用静电式空气净化器室内静电式空气净化器的应用静电式油烟净化器室内静电式空气净化器的应用室内静电式空气净化器的应用在空调和其他室内空气净化中，通常采用双区式，在电离段微粒荷电，在集尘段微粒被捕集。单区电除尘器双区电除尘器静电除尘的优点：1、除尘效率高。2、可以净化较大气量。3、能够除去的粒子粒径范围较宽，对于0.1μm的粉尘粒子仍有较高的除尘效率。4、可净化温度较高的含尘烟气5、结构简单，气流速度低，压力损失小。6、能量消耗比其他类型除尘器低。7、电除尘器可以实现微机控制，远距离操作。8、耗材成本低电除尘器的缺点

1、建造电除尘器一次投资费用高，消耗量较大。

2、除尘效率受粉尘物理性质影响很大，特别是粉尘比电阻的影响更为突出。

3、不适宜直接净化高浓度含尘气体(可能出现电晕封闭)

4、对制造和安装质量要求很高。

5、需要高压变电及整流控制设备。

6、占地面积较大，室内静电式净化器需向着小体积高效率的方向发展。7.臭氧问题第四章室内空气净化技术第六节负离子法一.空气离子的来源、类型和特性1.空气离子的来源带有电荷的粒子统称为离子。空气离子是电子和空气中的分子碰撞所产生的。

空气负离子是指空气中的O2结合了自由电子形成的，带负电荷的分子或原子。有“空气维生素”、“空气维他命”的美誉1.空气离子的来源放射性物质的作用放射性物质在衰变过程中，会放出α粒子和γ射线，能量大的α粒子能使空气离子化。

宇宙射线的照射作用只有在离地面几千米以上才较显著紫外线辐射及光电效应短波紫外线能直接使空气离子化，臭氧的形成就是在小于200nm的紫外线辐射下氧分离的结果。1.空气离子的来源电荷分离结果在水滴的剪切等作用下，空气也能离子化。通常在雷电、风暴、瀑布、喷泉附件或者海边，或者风沙天，空气中的负离子或正离子大量增加。因地面对于大气电离层形成的静电场，地面为负极，结果；空气负离子受地面排斥，空气正离子则受地面吸引，所以，在一般情况下，地表面正离子多于负离子1.空气离子的来源空气中的离子不会无限增多，因为离子在产生的同时伴随着自行消失的过程。（1）离子互相结合，正负离子结合成中性分子（2）离子被吸附，与固体或液体活性体表面接触时被吸附。空气离子的形成是一个不断产生，又不断消失的动态平衡过程。人烟稠密的大都市、工业污染地区、密闭的空调间，所产生的污染物及污染物的液体、固体和各种生物体与空气形成的气溶胶，使大量的小空气离子结合成大离子而沉降、失去活性，及使小的空气负离子浓度降低，令人感到不适，甚至头昏、头痛、恶心等。2.空气离子的类型和特性空气离子按体积大小可分为轻、中、重离子三种。轻离子是由若干个中性分子组成的带一个电荷的集合体。轻离子的直径为10-7cm，在电场中运动较快。带负电荷的轻离子通常称为负离子；带正电荷的轻离子称正离子。城市中由于空气被污染，常常缺乏轻离子，从而使中、重离子在空气中占主要成分。小（轻）离子特性：1.具有良好的生物活性。只有小离子或称之为小离子团才能进入生物体，是一种等同于大自然的空气负离子，也有资料称其为生态级负离子。2.具有迁移距离远、活性高的特点.3.医学研究表明：对人体有医疗保健作用的是小粒径负离子。因为只有小粒径的负离子才易于透过人体的血脑屏障，发挥其生物效应。重离子：它是一个较大的带电微粒，多为灰尘、烟雾和小水滴等微粒失去或获得电子所产生，或是一部分轻空气离子与空气中的灰尘、烟雾等结合而形成。比轻离子大100倍左右。在电场中运动较慢。中离子：它也是一个很小的带电微粒，包含100个左右的气体分子。通常在大气低层（接近地面）中，空气中约含离子500～3000个/mL，在近地层大气中，正离子多于负离子。人造负离子人造空气负离子对消除悬浮在环境中的10微米以下的飘尘、及消除各种有毒、有害的气溶胶，抑制细菌、霉菌，有其独到之处；其简易、经济可行是其它一切超净过滤装置及所有净化过程不可比拟的。使用电源有交、直流电源，可分别用于室内、车内环境。发射空气负离子装置多以电晕放电为主二.空气负离子的发生按负离子发生原理分为电空气负离子发生器和水空气负离子发生器两类。前者利用高压电场，通过极针尖端电晕放电，将附近空气电离而产生负离子；会产生臭氧和一氧化氮。

降低臭氧和一氧化氮的产生量技术：导电纤维发生技术（起晕电压低）加热式电晕极（加热）电晕放电法利用针状电极与平板电极间，在高压作用下产生不均匀的电场，使流过的空气电离化。图中细金属线上加有负的高压脉冲，把细线旁的空气离子化。正离子被吸收在细线上，负离子则向金属网电极移动，在风力的作用下，负离子被从金属网孔间带走。二.空气负离子的发生按负离子发生原理分为电空气负离子发生器和水空气负离子发生器两类。后者利用勒纳效应（或称瀑布效应），即水从发生器喷嘴喷出，雾化后的水滴以气溶胶形式带负电而成为水空气负离子。负离子的浓