等離子體空氣凈化器的設計

丁芷君 袁明宇 李樂偉 賀煒強 榮俊鋒

摘要：隨著社會的發展，人類文明的進步，人們對生活質量追求越來越高。而現代社會環境問題突出，空氣凈化器應運而生。市面上空氣凈化器種類繁多，但單一的物理過濾或化學方法弊端很多。大量實驗證明，等離子體對空氣中的甲苯、PM2.5、各種細菌病毒有著顯著的清除效果并且產生很小的二次污染，越來越多的企業開始著手等離子體空氣凈化器的設計。本文對空氣凈化器的現狀進行了綜述。

關鍵詞：空氣凈化器;凈化技術;空氣質量;等離子體

引言

室內空氣質量的好壞直接影響人們身體健康。近幾年研究顯示，我國醫院、住宅、學校教室及宿舍等室內環境普遍存在以苯、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存在很多微生物污染。傳統情況下為室內引入新風換空氣是最簡單直接且經濟有效的方法。但是近幾年霧霾嚴重，夏、冬季室內外溫差大，空調暖氣的存在，室內外溫差較大，導致引入新風而室內空氣質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

平時所見的空氣凈化器，類型眾多，原理多為過濾，在國內外，這種技術已經十分成熟，并且各種各樣的空氣凈化器均已經實現了有效的空氣過濾，但常規的空氣凈化器存在兩個非常大的缺點，一是過濾網要經常更換，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的吸附和分解原理，達到空氣凈化的目的。市場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品。

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

覆蓋的除臭劑產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。甚至產生了二次污染等問題，有的有機物也引發過敏和嚴重疾病，所以很少選擇這種凈化劑，更可怕的是低級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，這種產品可以實現快速分解污染物，還能形成高分子聚合物，但是生產比較困難，應用不廣范。

3光觸媒空氣凈化器

關于光觸媒是一種具有催化功能的半導體材料，產生的空氣凈化器就是利用這一催化技術來凈化空氣，納米級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自由反應以生成活性自由基，可以進行各種污染物的氧化分解，還具有殺菌作用。應用于光催化劑型空氣凈化器的空氣處理技術是光催化劑技術。

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，中級和高效過濾器。靜電除塵空氣凈化器就是一種高效凈化器，它分為電離區和集塵區，主要功效為過濾掉空氣中的大顆粒。原理是由于電場的作用，顆粒帶正電并吸附在集塵板上，利用電場的作用吸附顆粒。

5新興等離子體空氣凈化器

在外部電場的作用下，等離子體放電會產生大量的高能電子，這些高能電子轟擊污染分子，使污染分子電離，離解和激發，從而導致一系列更復雜的物理化學反應。從而大分子污染物被轉化為相對小分子安全的物質，而有毒有害物質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來實現污染物的分解，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，凈化效果優良方向發展，等離子體空氣凈化器發展潛力巨大。

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作者簡介：榮俊鋒（1987-），男，碩士，實驗師，從事等離子體廢水、廢氣凈化處理研究工作。

基金項目：2020年省級大學生創新創業訓練計劃項目（項目編號：S202010361136）。