《室內(nèi)環(huán)境污染控制》課件-第四章 室內(nèi)空氣凈化技術(shù)

第四章室內(nèi)空氣凈化技術(shù)第一節(jié)纖維過濾技術(shù)室內(nèi)空氣凈化技術(shù)纖維過濾技術(shù)吸附法非平衡等離子體技術(shù)光催化氧化法靜電除塵技術(shù)臭氧法負(fù)離子法

工作場所家居空氣凈化器各模塊組成黃沙淹沒迪拜塔過濾介質(zhì)是空氣:目標(biāo)物：氣體中固體有害物質(zhì)和粉塵粒子。

按粒子大小分有：

A.飄塵：小于10μm微粒。如：呼吸性粉塵

B.降塵：大于10μm微粒?？偡蹓m：指懸浮于空氣中粉塵的總量，

指可測得為30μm以下的微粒。有毒粉塵：如鉛、汞、砷等，放射性鈾和釷，游離的sio2。

口罩的要求：阻塵效率、密合程度、佩戴舒適口罩的材質(zhì)：普通織物、無紡布、活性炭氈等主要功能:過濾氣溶膠（固態(tài)粒子和液體離子）應(yīng)用領(lǐng)域：空氣凈化器、口罩、空調(diào)過濾器、潔凈室、吸塵器、新風(fēng)機(jī)、工業(yè)場所除塵等濾材：玻璃纖維、聚丙烯（pp）纖維、聚酯纖維、植物纖維、金屬絲網(wǎng)、無紡布等濾材要求：有效攔截氣溶膠，又不對氣流形成過大的阻力第一節(jié)纖維過濾技術(shù)

第一節(jié)纖維過濾技術(shù)

1、纖維過濾技術(shù)按微粒被捕集的位置分為：表面過濾器和深層過濾器①表面過濾器形式：金屬網(wǎng)和多孔板等，微粒在表面捕集化學(xué)微孔濾膜（表面過濾）用硝酸纖維素或醋酸纖維素職稱的化學(xué)微孔濾膜，外觀似白紙，表面帶有大量電荷，孔隙率達(dá)到70-80%，能阻留的最小微粒是平均孔徑的1/15-1/10。1.液體過濾2.采樣過濾3.要求特別高的無塵無菌末級過濾器。②深層過濾器分為：高填充率和低填充率，微粒的捕集發(fā)生在表面和過濾層內(nèi)部。P68顆粒填充層(活性炭)成型多孔濾材各種厚層濾紙微孔濾膜高填充率深層過濾器結(jié)構(gòu)低填充率纖維過濾器纖維填充層過濾器無紡布過濾器薄層濾紙過濾器3.纖維過濾器的過濾機(jī)理①篩濾作用纖維過濾層內(nèi)纖維排列錯綜復(fù)雜，并形成無數(shù)網(wǎng)格。當(dāng)微粒粒徑大于纖維網(wǎng)孔或沉積在纖維上的微粒間孔隙時，微粒就會被阻留于纖維層上。

②慣性碰撞氣流通過纖維層時，其流線不斷改變。當(dāng)微粒質(zhì)量較大或者速度（可以看成氣流的速度）較大時，由于慣性作用，微粒來不及跟隨氣流繞過纖維，因而脫離流線向纖維靠近，并碰撞在纖維上而沉積下來。

③攔截作用當(dāng)氣流接近纖維時，較細(xì)小塵粒隨氣流一起繞流，若塵粒半徑大于塵粒中心到纖維邊緣的距離，則塵粒會因與纖維接觸而被攔截。

④擴(kuò)散作用在氣體分子熱運(yùn)動引起的碰撞作用下，細(xì)小微粒像氣體分子一樣作不規(guī)則的布朗運(yùn)動，微粒尺寸越小，這種作用越顯著。⑤靜電作用一般來說，纖維和微粒都可能帶有電荷，兩者之間遵循同性相斥，異性相吸的原理。若微粒與纖維所帶電荷相反，微粒會吸附在濾料上。⑥重力沉降作用粒徑和密度大的塵粒，進(jìn)入過濾器后，當(dāng)氣速不大，作緩慢運(yùn)動時，可由重力作用自然沉降下來。

4.纖維過濾器的性能及其影響因素(一)纖維過濾器的性能過濾速度過濾阻力容塵量4.纖維過濾器的性能及其影響因素(一)纖維過濾器的性能1.過濾速度，過濾速度可分為面速和濾速。面速是指過濾器斷面上通過氣流的速度，其單位一般用m/s表示。面速反應(yīng)過濾器的處理能力和占地面積，面速越大，過濾器的占地面積越小。粗、中效過濾器的面速是2.5米/秒高效過濾器的面速是1.3米/秒

濾速反映氣流的通過能力，反映了濾料的過濾性能。

濾速:粗效過濾器是迎風(fēng)面積的1—8倍;中效過濾器是迎風(fēng)面積20-30倍,

高效過濾器是迎風(fēng)面積的60-70倍額定風(fēng)量可以全面反映過濾器的面速和濾速，越大越好2.過濾器阻力，過濾器的阻力隨著濾料表面積聚集的微粒量增多而增加，習(xí)慣把過濾器沒有積塵的阻力稱作初阻力，把需要更換時的阻力稱作終阻力一是濾料的阻力；氣流通過纖維層時迎面阻力。濾料阻力與濾速的大小成正比。二是過濾器結(jié)構(gòu)的阻力。

過濾器結(jié)構(gòu)阻力與氣流速度不成直線關(guān)系當(dāng)過濾器阻力達(dá)到某一規(guī)定值時，過濾器濾材需清潔或更換3.容塵量，過濾器容塵量描述濾料表面的積塵能力，通常將運(yùn)行中過濾器的終阻力達(dá)到其初阻力一倍（或其他倍數(shù)）的數(shù)值時，或者效率下降到初始效率的85%以下（一般對于預(yù)過濾器來說）時，過濾器上沉積的灰塵質(zhì)量，作為該過濾器的容塵量。

容塵量關(guān)系到過濾器使用期限，以達(dá)到額定容塵量的時間作為過濾器的使用期限.T：過濾器使用期限，d；P：過濾器容塵量，g；C：過濾器入口空氣含塵濃度，mg/m3Q：過濾器的風(fēng)量：m3/h；T：過濾器一天工作時間，h；?：過濾器計重效率，%(二)影響纖維過濾器性能的因素1.粒子尺寸過濾器從氣流中分離高分散微粒是在多種機(jī)理共同作用下實(shí)現(xiàn)的，由于擴(kuò)散作用隨微粒減小而增強(qiáng)，而篩濾、攔截、慣性碰撞和重力沉降等作用隨微粒增大而增強(qiáng)，所以過濾器總效率隨微粒直徑增大會出現(xiàn)一最低點(diǎn)。

效率與粒徑的關(guān)系

在不同濾速時穿透率與粒徑的關(guān)系

2.粒子種類即使微粒尺寸相同，處于不同相態(tài)的微粒對過濾效率也有不同的影響。實(shí)驗(yàn)表明，過濾固態(tài)微粒比過濾液態(tài)微粒的效率要高。

3.微粒形狀球形微粒與纖維接觸時，接觸表面比不規(guī)則形狀的微粒要小，因而不規(guī)則微粒與纖維接觸的概率就大，沉積的概率也隨之增大。

4.纖維粗細(xì)和斷面形狀隨著纖維直徑減小，捕集效率提高，所以在選擇高效過濾器濾材時，力求采用最細(xì)的纖維。不過過濾器的阻力隨纖維直徑減小而增大。

5.過濾速度擴(kuò)散效率隨濾速增加而下降，慣性碰撞和攔截效率隨濾速增加而提高，所以總效率隨著濾速增加呈先降后升趨勢，存在一最低效率或最大穿透率對應(yīng)的濾速。濾速對各類過濾效率的影響

6.纖維填充率一般來說，隨著纖維填充率提高，過濾總效率將提高。這是因?yàn)殡S著纖維填充率提高，濾速增大，慣性碰撞效率和攔截效率均提高其作用強(qiáng)于由于濾速提高引起的擴(kuò)散效率降低。不過過濾器的阻力隨濾速的提高而增大。7.氣流溫度被過濾氣流溫度的升高會導(dǎo)致微粒的擴(kuò)散系數(shù)提高，這有助于提高亞微米級微粒的擴(kuò)散效率。然而溫度升高后，氣體黏度變大，從而使依靠重力效應(yīng)和慣性效應(yīng)作用的大微粒的沉積效率降低。同時也使過濾阻力增大。8.氣流壓力被過濾氣流壓力的降低會導(dǎo)致氣體密度減小，空氣分子自由行程變大，擴(kuò)散效率、慣性效率都增大，而對攔截效率影響不大。當(dāng)溫度和壓力同時增大時，由于壓力的增加比溫度的增加給予黏性的影響大得多，所以慣性效率下降。9.積塵量隨著微粒在纖維表面沉積，過濾器的積塵量不斷增加?；覊m在纖維上的沉積就像樹枝上的積雪，被稱為樹枝晶狀模型。過濾效率隨著積塵量的增加而提高。但到一定量后，效率降低

空氣過濾材料在室內(nèi)空氣凈化中的應(yīng)用

一般地，可將過濾器分為三種類型，即粗效過濾器、中效過濾器和高效過濾器（或亞高效過濾器）。粗效過濾器主要用于阻擋l0μm以上的沉降性微粒和各種異物；中效過濾器主要用于阻擋1-l0μm的懸浮性微粒；高效過濾器（或亞高效過濾器）主要用于過濾1μm以下的亞微米級微粒。

粗效過濾器有板式、折疊式、袋式三種樣式，外框材料有紙框、鋁框、鍍鋅鐵框，過濾材料有無紡布、尼龍網(wǎng)、玻璃纖維、聚丙烯（pp）、金屬絲網(wǎng)等。常用作凈化空調(diào)系統(tǒng)的一級過濾器，也適用于只需一級過濾的簡單空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)空氣過濾材料在室內(nèi)空氣凈化中的應(yīng)用

粗效空氣過濾器椰棕過濾網(wǎng)尼龍過濾網(wǎng)金屬過濾網(wǎng)中效過濾器除金屬絲網(wǎng)外，其他材料與粗效相類似，不過其纖維直徑更小，能將1μm以上的塵粒有效過濾；應(yīng)用：常用作凈化空調(diào)系統(tǒng)的二級過濾器，用于新風(fēng)及回風(fēng)過濾。在高效過濾器之前設(shè)置中效過濾器，可延長高效過濾器的使用壽命?？諝膺^濾材料在室內(nèi)空氣凈化中的應(yīng)用

中效空氣過濾器玻璃纖維濾料合成纖維濾料高效過濾器主要用超細(xì)玻璃纖維和聚丙烯(PP)材料做成，用于GMP凈化車間，電子車間，電子生物制藥、醫(yī)院等行業(yè)等對高潔凈度場合的終端過濾?？諝膺^濾材料在室內(nèi)空氣凈化中的應(yīng)用

高效空氣過濾器耐高溫高效過濾器玻璃纖維濾紙為濾材超細(xì)玻璃纖維濾紙或聚丙烯濾紙為濾材

室內(nèi)空氣過濾器形式主要包括家用濾塵袋、居室空氣凈化器、通風(fēng)過濾單元、空調(diào)過濾單元、真空吸塵器濾袋及呼吸器等。濾料采用合成纖維、玻璃纖維及纖維素纖維。

袋式合成纖維過濾器箱式化纖合成纖維過濾器

椰子纖維纖維球活性炭纖維活性炭纖維微孔孔徑小而均勻，結(jié)構(gòu)簡單，對于吸附小分子物質(zhì)吸附速率快，吸附速度高，容易解吸附。與被吸附物的接觸面積大，吸附效率高袋式除塵器清灰防爆GB13554-2008《高效空氣過濾器》GB/T6165-2008高效空氣過濾器性能試驗(yàn)方法效率和阻力GB/T14295-2008空氣過濾器JGT22-1999一般通風(fēng)用空氣過濾器性能試驗(yàn)方法第四章室內(nèi)空氣凈化技術(shù)第二節(jié)吸附法42室內(nèi)空氣凈化技術(shù)纖維過濾技術(shù)靜電除塵技術(shù)吸附法非平衡等離子體技術(shù)光催化氧化法臭氧法負(fù)離子法

43室內(nèi)空氣凈化技術(shù)一、物理性治理方法1.纖維過濾法；2.靜電法；3.物理吸附法二、化學(xué)性治理方法1.氧化還原法；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體吸附劑處理氣體混合物，使其中所含的一種或數(shù)種組分吸附于固體表面上，從而達(dá)到分離的目的。

第二節(jié)吸附法46一、吸附過程與吸附劑吸附可分為：物理吸附與化學(xué)吸附1.物理吸附主要由于吸附劑與吸附質(zhì)之間的分子間力的作用所引起的吸附為物理吸附，也稱為范德華吸附。物理吸附是一種放熱過程，其放熱量相當(dāng)于被吸附氣體的升華熱，一般為20kJ/mol左右。

是可逆過程，升高溫度或降低壓力，被吸附氣體可逸出一般為單分子層吸附，提高壓力時也會變成多分子層吸附47物理吸附的特征：①吸附質(zhì)與吸附劑間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；②對吸附的氣體沒有選擇性，可吸附一切氣體；③吸附過程極快，參與吸附的各相間常常瞬間達(dá)到平衡；④吸附過程為低放熱反應(yīng)過程；⑤吸附劑與吸附質(zhì)間的吸附力不強(qiáng)，當(dāng)氣體中吸附質(zhì)分壓降低或溫度升高時，被吸附氣體很容易從固體表面逸出，而不改變氣體原來性狀。

482.化學(xué)吸附化學(xué)吸附是吸附質(zhì)分子與固體表面原子(或分子)發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移、交換或共有，形成吸附化學(xué)鍵的吸附?；瘜W(xué)吸附過程的吸附熱較物理吸附過程的大，相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)熱，一般為84～417kJ/mol。

49化學(xué)吸附主要特征是：①吸附有很強(qiáng)的選擇性，且吸附是不可逆的；②吸附速率較慢，達(dá)到吸附平衡需相當(dāng)長時間；③升高溫度可提高吸附速率；④單分子層吸附或者單原子層吸附503.吸附劑1.對吸附劑的要求①具有高度疏松的結(jié)構(gòu)和巨大的暴露表面，而內(nèi)表面總是比外表面大得多；②對不同的吸附質(zhì)具有選擇性吸附作用；③足夠的機(jī)械強(qiáng)度和均勻的尺寸或構(gòu)造；④來源廣泛，成本低廉。

513.吸附劑2.常用吸附劑活性炭活性氧化鋁分子篩硅膠5253活性炭歷史大事件：1.第一次世界大戰(zhàn)：活性炭防毒面具2.萬能吸附劑：活性炭的吸附和催化功能在眾多行業(yè)的精制、回收、合成上的應(yīng)用陸續(xù)開發(fā)。3.自來水活性炭除臭。4.活性炭應(yīng)用于裝修污染治理，使活性炭其具備與室內(nèi)有害氣體分子大小相匹配的孔隙結(jié)構(gòu)，專用于吸附甲醛、苯系物、氨、氡等所有對人體有害的氣體及空氣中的浮游細(xì)菌。具有吸味、去毒、除臭、去濕、防霉、殺菌、凈化等綜合功能。?；钚蕴恐饕煞质翘?。按材質(zhì)分：木質(zhì)活性炭、果殼活性炭、煤質(zhì)活性炭、石油類活性炭等。最好的原料為椰子殼，其次是核桃殼或者水果核等54按形狀分：顆粒狀活性炭(粒炭)和粉狀活性炭(粉炭)，不定型顆?；钚蕴?、圓柱形活性炭、球形、其他形狀按照制作方法來分，分為普通活性炭和特殊活性炭兩大類。55活性炭纖維活性炭纖維是有機(jī)纖維經(jīng)高溫碳化活化制備而成的一種多孔性纖維狀吸附材料。比表面積高吸附速度和解吸速度快形狀多樣56活性炭按用途來分：5758普通活性炭活性炭按生產(chǎn)方法可分物理水蒸氣法和化學(xué)法生產(chǎn)物理水蒸氣法生產(chǎn)：第一步，炭化，將原料在170至600的溫度下干燥，同時將其80%的有機(jī)組織炭化。第二步，活化，將第一步已炭化好的炭化料送入反應(yīng)爐中，與水蒸氣、熱空氣、氯化鋅等做活化劑反應(yīng)，在此過程中，主要產(chǎn)生CO及H2組合氣體，可以將炭化料加熱至適當(dāng)?shù)臏囟?800至1000度)，除去其所有可分解物，把活性炭內(nèi)部的孔打通和擴(kuò)大，產(chǎn)生豐富的孔隙結(jié)構(gòu)及巨大的比表面積，使活性炭具有很強(qiáng)的吸附力。59活性炭不僅含碳，而且含少量的化學(xué)結(jié)合、功能團(tuán)開工的氧和氫，例如羰基、羧基、酚類、內(nèi)酯類、醌類、醚類。這些表面上含有的氧化物和絡(luò)合物，有些來自原料的衍生物，有些是在活化時、活化后由空氣或水蒸氣的作用而生成。有時還會生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含礦物質(zhì)集中到活性炭里成為灰分，灰分的主要成分是堿金屬和堿土金屬的鹽類，如碳酸鹽和磷酸鹽等。特殊活性炭活性炭吸附指標(biāo)主要有：碘吸附值：表示活性炭對液體物質(zhì)的吸附能力四氯化碳（CTC）吸附值：表示活性炭對氣體物質(zhì)的吸附能力亞甲藍(lán)吸附值：表示活性炭脫色能力的。苯吸附值:表示活性炭對小分子有機(jī)物的吸附能力指標(biāo)越高，表明活性炭的吸附能力越強(qiáng)表示吸附能力的指標(biāo)：亞甲藍(lán)吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎寧吸附值、飽和硫容量、穿透硫容量、水容量、氯乙烷蒸汽防護(hù)時間、ABS值等。60活性炭技術(shù)指標(biāo)：網(wǎng)上節(jié)選某產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)61活性炭技術(shù)指標(biāo)：網(wǎng)上節(jié)選某產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)62活性炭吸附指標(biāo)6364原料（椰殼炭）→炭化→破碎、造?！罨礈臁稍铩Y分→成品（椰殼活性炭）椰殼活性炭的制作流程：再生：1.熱再生法一般分為干燥、高溫炭化及活化三個階段。在抽真空或惰性氣氛下進(jìn)行。往反應(yīng)釜內(nèi)通入CO2、CO、H2或水蒸氣等氣體，以清理活性炭微孔，使其恢復(fù)吸附性能。653.濕式氧化再生法在高溫高壓的條件下，用氧氣或空氣作為氧化劑，將處于液相狀態(tài)下活性炭上吸附的有機(jī)物氧化分解成小分子的一種處理方法，稱為濕式氧化再生法。2.生物再生法生物再生法是利用經(jīng)馴化過的細(xì)菌，解析活性炭上吸附的有機(jī)物，并進(jìn)一步消化分解成H2O和CO2的過程。生物法簡單易行，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但所需時間較長，受水質(zhì)和溫度的影響很大。66再生活性炭的缺陷：⑴再生過程中活性炭損失往往較大；⑵再生后活性炭吸附能力會有明顯下降；⑶再生時產(chǎn)生的尾氣會造成空氣的二次污染?；钚蕴抠|(zhì)量優(yōu)劣判斷1.看吸附指標(biāo)（碘吸附值、四氯化碳（CTC）吸附值、亞甲藍(lán)吸附值）2.看體積，感覺重量（好的活性炭手感上會比較輕，在同等重量包裝的情況下，性能好的活性炭會比劣質(zhì)活性炭體積大許多）3.看氣泡（水會逐漸浸入活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)中，迫使孔隙中的空氣排出，從而產(chǎn)生一連串的極為細(xì)小的氣泡，這種現(xiàn)象發(fā)生得越劇烈，持續(xù)時間越長，活性炭的吸附性就越好）4.看脫色能力（將活性炭放入有色水中，靜置10—20分鐘后與對比水樣進(jìn)行對照，在同等條件下，脫色效果越強(qiáng)說明活性炭吸附性越好）5.看包裝（密封包裝的）67活性炭應(yīng)用的安全問題

活性炭可燃。著火后不會發(fā)生有焰燃燒。貯放處禁止明火，火花和吸煙?；钚蕴坎粫匀?，在空氣中可能會著火，與汽油、柴油等混合，可引起燃燒?；钚蕴勘仨毚娣旁诒M可能防火的建筑內(nèi)。活性炭燃燒時如果通風(fēng)不足，會生成有毒的一氧化碳。

活性炭不可與氧化劑混放。吸附有毒有害物質(zhì)的活性炭為危險廢物，具體可見《國家危險廢物名錄》68活性氧化鋁活性氧化鋁為白色球狀多孔性顆粒，粒度均勻，表面光滑，機(jī)械強(qiáng)度大，吸濕性強(qiáng)，吸水后不脹不裂保持原狀機(jī)械強(qiáng)度大，解吸再生困難。69硅膠將水玻璃(硅酸鈉)溶液用無機(jī)酸處理后沉淀所得凝膠，經(jīng)老化、水洗去鹽，于398—408K下干燥脫水至含濕量為5％～7％時，即得到堅硬多孔的固體顆粒硅膠。硅膠親水性極強(qiáng)，因此常用做吸濕劑(干燥劑)，在用作干燥劑時常加入氯化鈷或溴化銅，以顯色指示吸濕程度。另外，還可用于液烴類氣體的回收，含S02、NOX等廢氣的凈化、催化劑的載體等。70沸石分子篩天然分子篩人造分子篩是一種多孔性的鋁硅酸鹽骨架結(jié)構(gòu)，因?qū)⑵浼訜崛廴跁r可起泡“沸騰”，因此又稱沸石或泡沸石，它是具有多孔骨架的硅鋁酸鹽結(jié)晶體。71分子篩與其他吸附劑相比有以下優(yōu)點(diǎn)：吸附選擇性強(qiáng)（孔徑大小整齊均一）吸附能力強(qiáng)受溫度影響不大（高溫仍能吸附）解吸溫度高，耗能高。721.操作條件

①溫度的影響：低溫有利于物理吸附，適當(dāng)升高溫度有利于化學(xué)吸附。

②壓力的影響：增大氣相主體壓力，從而增大了吸附質(zhì)的分壓，有利于吸附。但增大壓力會使能耗增加。③氣流速率的影響：氣流速率要保持適中。速率過大，不僅增大了壓力損失，而且使氣體分子與吸附劑接觸時間短，不利于氣體吸附。氣流速率過低，又會使設(shè)備增大。

吸附法的影響因素732.吸附劑的性質(zhì)孔隙率、孔徑、粒度等影響比表面積，從而影響吸附效果。3.吸附質(zhì)的性質(zhì)與濃度臨界直徑、分子量、沸點(diǎn)、飽和性等影響吸附量

4.接觸時間在進(jìn)行吸附操作時，應(yīng)保證吸附質(zhì)與吸附劑有一定的接觸時間，以便充分利用吸附劑的吸附能力。

5.吸附劑的活性單位吸附劑所能吸附的吸附質(zhì)量。mg/g吸附劑的活性可表示為靜活性和動活性。7475靜活性，即在一定溫度下，吸附達(dá)到飽和時，單位質(zhì)量（或體積）吸附劑所能吸附吸附質(zhì)的量。（最大吸附量）動活性，吸附過程還沒有達(dá)到平衡時單位質(zhì)量（或體積）吸附劑吸附吸附質(zhì)的量。（當(dāng)吸附劑層失效時）

76吸附劑吸附效果的研究方法吸附劑以粒狀活性炭和活性炭纖維為例：甲苯等溫吸附曲線77丙酮等溫吸附曲線78第四章室內(nèi)空氣凈化技術(shù)第三節(jié)非平衡等離子體技術(shù)一、等離子體簡介1.等離子體概念等離子體被稱做是除固體、液體和氣體之外的第四種物質(zhì)存在的形體。指自由電子、離子、自由基、中性粒子等組成一、等離子體簡介2.等離子體現(xiàn)象：一、等離子體簡介2.等離子體現(xiàn)象一、等離子體簡介3.自然界中的等離子體由地球表面向外，等離子體是幾乎所有可見物質(zhì)的存在形式，大氣外側(cè)的電離層、日地空間的太陽風(fēng)、太陽日冕、太陽內(nèi)部、星際空間、星云及星團(tuán)，毫無例外的都是等離子體。一、等離子體簡介3.自然界中的等離子體：低溫等離子體人類早期觀察自然界等離子體現(xiàn)象地球村先民等離子體溫度一、等離子體簡介3.自然界中的等離子體宇宙中90％物質(zhì)處于等離子體態(tài)，天然等離子體存在于遠(yuǎn)離人群的地方，以閃電、極光的形式存在。恒星內(nèi)部、大氣氣狀星云星際空間地球：電離層、磁層、太陽風(fēng)、極光、閃電、燈等離子體的出現(xiàn)通常伴隨著瑰麗的光芒和色彩，形成壯麗的自然景觀一、等離子體簡介3.自然界中的等離子體極光閃電一、等離子體簡介4.生活中的等離子體多彩的發(fā)光是等離子體的重要標(biāo)志日常生活中：霓虹燈、電弧、等離子體顯示屏、臭氧發(fā)生器一、等離子體簡介4.生活中的等離子體利用等離子體的高溫典型的工業(yè)應(yīng)用：燒結(jié)、冶煉、加熱、焊接等等離子體電弧焊接等離子體電弧熔煉一、等離子體簡介4.生活中的等離子體利用等離子體的化學(xué)活性典型的工業(yè)應(yīng)用：等離子體刻蝕、鍍膜、表面改性、噴涂、有害物處理等離子體刻蝕等離子體處理有機(jī)廢氣一、等離子體簡介4.等離子體分類按等離子體焰溫度冷等離子體，電子溫度103~104K，Te≠Ti,Ta熱等離子體，溫度103~105K，Te＝Ti,Ta電弧、碘鎢燈極光、日光燈電子溫度100000C1eV聚變、太陽核心高溫

等離子體低溫

等離子體一、等離子體簡介4.等離子體分類按等離子體所處的狀態(tài)

（1）平衡等離子體（熱等離子體）：氣體壓力較高，電子溫度與氣體溫度大致相等的等離子體。如常壓下的電弧放電等離子體和高頻感應(yīng)等離子體。

（2）非平衡等離子體（冷等離子體）：低氣壓下或常壓下，電子溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體溫度的等離子體。如低氣壓下DC輝光放電和高頻感應(yīng)輝光放電，大氣壓下DBD介質(zhì)阻擋放電等產(chǎn)生的冷等離子體。

二、非平衡等離子體的發(fā)生技術(shù)/article-4652-5.html二、非平衡等離子體的發(fā)生技術(shù)（1）電子束照射法（2）電暈放電（3）介質(zhì)阻擋放電（4）沿面放電(1)電子束照射法利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束，直接照射待處理氣體，通過高能電子與氣體中的氧分子及水分子碰撞，使之離解、電離，形成非平衡等離子體二、非平衡等離子體的發(fā)生技術(shù)(2)電暈放電直流電暈放電（主要用在靜電除塵方面）脈沖電暈放電二、非平衡等離子體的發(fā)生技術(shù)(2)電暈放電脈沖電暈放電脈沖電暈放電采用窄脈沖高壓電源供能，在極短的脈沖時間內(nèi)，電子被加速而成為高能電子,而其他質(zhì)量較大的離子由于慣性作用在脈沖時間內(nèi)來不及被加速而基本保持靜止。利用高能電子的作用激發(fā)氣體分子，使其電離或離解，并產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基。優(yōu)點(diǎn)：高脈沖電壓下工作，不會擊穿電場，電暈區(qū)較大，活性空間大，電子密度較高，分布廣。二、非平衡等離子體的發(fā)生技術(shù)直流電暈放電與脈沖電暈放電相比較(l)直流電暈放電在稍高電壓下易過渡到火花放電,后者則可在高峰值脈沖電壓下操作,因而可以較大幅度提高放電電場強(qiáng)度;(2)可以獲得更高能量的電子,直流電暈放電平均電子能量在1eV左右,而脈沖放電時電子能量可以達(dá)到2一20eV;直流電暈放電與脈沖電暈放電相比較(3)脈沖放電時,產(chǎn)生的電子數(shù)量較多，能量較高,因此可以使激發(fā)，電離，解離等過程進(jìn)行的更加充分,進(jìn)而可以產(chǎn)生更多的離子，自由基和原子等活性粒子;(4)由于采用窄脈沖高壓電源供能,只有電子被加速成為高能電子,其它質(zhì)量較大的離子由于慣性來不及加速而基本保持靜止,因而避免了直流電暈放電中加速離子而帶來的能量損耗"(3)介質(zhì)阻擋放電（DBD）在兩個放電電極之間充滿某種工作氣體,并將其中一個或兩個電極用絕緣介質(zhì)覆蓋,也可以將介質(zhì)直接懸掛在放電空間或采用顆粒狀的介質(zhì)填充其中，當(dāng)兩電極間施加足夠高的交流電壓時，電極間的氣體會被擊穿而產(chǎn)生放電，即產(chǎn)生了介質(zhì)阻擋放電二、非平衡等離子體的發(fā)生技術(shù)(3)介質(zhì)阻擋放電（DBD）電介質(zhì)在放電過程中起到儲能作用，使放電穩(wěn)定并產(chǎn)生延時極短的脈沖，同時抑制火花放電。介質(zhì)阻擋放電能夠在高氣壓和很寬的頻率范圍內(nèi)工作，通常的工作氣壓為0.1-10atm。電源頻率可從50Hz至1MHz二、非平衡等離子體的發(fā)生技術(shù)(4)表面放電在陶瓷的內(nèi)部埋有金屬板作為接地極,陶瓷的一側(cè)表面上布置導(dǎo)電條作為高壓電極,另一側(cè)作為反應(yīng)器的散熱面。在中、高頻電壓作用下,放電從放電極沿陶瓷表面延伸,在陶瓷表面形成許多細(xì)致的通道。放電過程中發(fā)熱比較嚴(yán)重，需要在反應(yīng)器外部強(qiáng)制冷卻。二、非平衡等離子體的發(fā)生技術(shù)三.等離子體凈化原理非平衡等離子體應(yīng)用于空氣凈化，不僅可分解氣態(tài)污染物，還可從氣流中分離出微粒，整個凈化過程涉及以下三個過程。預(yù)荷電集塵催化凈化負(fù)離子發(fā)生（一）預(yù)荷電集塵e-＋M（氣體分子）→M-M-＋PM（微粒）→（PMM）-（PMM）-→PMM（沉積在集塵極上）

凈化機(jī)理①高能級電子直接作用于污染物分子e-＋污染物分子→各種碎片分子②高能級電子間接作用于污染物分子

e-十O2（N2，H2O）→2O（N，N*，·OH）＋污染物分子→中性分子當(dāng)氣體污染物的濃度不高時，途徑②成為主要反應(yīng)。當(dāng)污染物濃度較高時，途徑①的作用便不可忽視。（二）催化凈化具有氧化能力的活性物質(zhì)生成（二）催化凈化（三）負(fù)離子發(fā)生在產(chǎn)生等離子體的同時，也會產(chǎn)生大量的負(fù)離子作用：①能調(diào)節(jié)空氣離子平衡；②利用負(fù)離子的凝并作用有效清除空氣中的污染物。四.反應(yīng)器常見的放電反應(yīng)器：脈沖電暈放電反應(yīng)器和介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器

。1.脈沖電暈放電反應(yīng)器（空腔式反應(yīng)器）被處理氣體通過相對較寬的等離子體區(qū)，中間沒有絕緣介質(zhì)，根據(jù)電極結(jié)構(gòu)形式，又可分為線-筒式和線-板式。采用高壓納秒級脈沖或者高壓納秒級脈沖疊加直流供電。2.介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器

（填充式反應(yīng)器）以不太絕緣介質(zhì)為填充物，填充介質(zhì)主要為BaTiO3、SrTiO3、TiO2和Al2O3等。當(dāng)在反應(yīng)器上施加高壓脈沖或交變電壓時，顆粒物會被部分極化，顆粒物與顆粒物的接觸點(diǎn)附近將形成強(qiáng)電場，導(dǎo)致該處附近的氣體發(fā)生局部放電而形成空間。能耗大、氣體阻力比較大。五.影響非平衡等離子體凈化效果因素1.脈沖電暈特性的影響脈沖前沿和脈寬：電子加速度隨脈沖前沿變陡而增大，施放于等離子體的能量隨脈寬增大而提高，所以脈沖前沿越陡，或脈寬越大，則凈化效果越好。成型電容：存在最佳值。脈沖頻率：脈沖頻率增大，單位時間施加的能量增強(qiáng)，凈化效率提高2.反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式的影響（1）電暈極結(jié)構(gòu)：（2）反應(yīng)器直徑

直徑較小時，雖然去除率較高，但存在著易發(fā)生火花放電及處理氣體流量偏低的缺點(diǎn)，不便于實(shí)際應(yīng)用；反應(yīng)器直徑太大時，不僅去除率偏低，且所需使用的脈沖電壓峰值過高，對電源及運(yùn)行的安全性提出了較高的要求。（3）反應(yīng)器外筒材料

陶瓷管玻璃管銅管陶瓷管因多孔性表面對甲苯分子吸附量大，使吸附態(tài)的氣態(tài)分子可與活性粒子繼續(xù)反應(yīng)，因而甲苯去除率高。但由于陶瓷層的存在使反應(yīng)器的起暈電壓略有升高。銅管在30kv以下，去除甲苯效率稍高，電壓繼續(xù)升高，出現(xiàn)火花放電（4）反應(yīng)器長度

反應(yīng)器長度增加，氣體停留時間延長，反應(yīng)更充分，去除效率上升；反應(yīng)器達(dá)到一定長度后，效率不在上升，因放電所需能量增加，在同樣供能條件下，平均能量密度降低，放電強(qiáng)度減弱（5）電暈線間距（5）電暈線間距

電暈極間距越小，則沿反應(yīng)器長度方向可布置電暈極的根數(shù)增加，增加了電暈區(qū)，處理效果隨之增強(qiáng)。電暈極間距過小時，電暈線之間的電場相互屏蔽作用明顯，反應(yīng)器中的電場分布趨于均勻，導(dǎo)致起暈電壓上升，易出現(xiàn)火花放電，處理效率下降。3.氣體特性的影響入口濃度

氣體流量

氣體溫度

4.填充材料與催化劑的作用填充材料的介電常數(shù)，介電常數(shù)大，凈化效率高介電常數(shù)，電容率，表示貯存靜電能的相對能力，對于介電材料，相對介電常數(shù)愈小，絕緣性越好。催化劑：催化劑的活性高低可依次排列如下：Mn＞Fe＞Co＞Ti＞Ni＞Pd＞Cu＞V等離子體技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硫脫硝等離子體技術(shù)去除有機(jī)物六、非平衡等離子體在空氣凈化中的應(yīng)用第四章室內(nèi)空氣凈化技術(shù)第四節(jié)光催化氧化法

一.光催化技術(shù)基礎(chǔ)（一）光催化原理光催化氧化法是光催化劑在紫外光的輻照下，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的空穴，可以直接殺滅細(xì)菌和徹底分解有機(jī)物生成CO2和H2O等無機(jī)無害小分子。催化劑光

一.光催化技術(shù)基礎(chǔ)（一）光催化原理概念解釋光電效應(yīng)：某些物質(zhì)受到光照后，引起物質(zhì)電性發(fā)生變化，這種光致電變的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。光子它或被吸收或改變頻率和方向；電子必發(fā)生能量和狀態(tài)的變化，從束縛狀態(tài)轉(zhuǎn)變到自由的狀態(tài)，因而導(dǎo)致物質(zhì)電性的變化。半導(dǎo)體0K光致空穴光致電子光觸媒在吸收光線的能量后，會吐出一個電子，因?yàn)樽陨黼娮拥娜笔Ю^而搶奪水份與氧氣的電子，制造出氫氧自由基和氫自由基，這兩者都具有極強(qiáng)的分解力，一切與它接觸的有機(jī)化合物都會被分解掉。并最終生成二氧化碳和水。光致空穴：有很強(qiáng)的得電子能力，可奪取粒子表面的有機(jī)物或體系中的電子，使原本不吸收光的物質(zhì)被活化而氧化。光致電子：具有強(qiáng)還原性，可使半導(dǎo)體表面的電子受體被還原。光致電子和空穴一旦分離，并遷移到粒子表面的不同位置，就有可能參與氧化還原反應(yīng)，氧化或還原吸附在粒子表面的物質(zhì)，而光致電子和空穴的復(fù)合會降低光催化反應(yīng)的效率光催化反應(yīng)原理及過程

1、光致電子和空穴的產(chǎn)生TiO2＋hv→e-＋h+（空穴）2、O2、H2O和有機(jī)物在催化劑表面的吸附（以下標(biāo)“ads”表示吸附）O2

（g）→O2adsH2O（g）→H2Oads有機(jī)物（g）→（有機(jī)物）ads

3、氧化劑的生成O2ads→2·OadsO2ads＋e-→·O-2ads·Oads＋e-→·O-adsO-ads＋h+→Oads光致電子俘獲的氧能夠抑制電子與空穴的復(fù)合。同時，俘獲電子形成的·O2-ads也是氧化劑.氧可被稱為光致電子俘獲劑，也可稱為電子受體。是氧化劑·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、有機(jī)物的催化分解·OHads

（HO·2ads，Oads或h+）＋（有機(jī)物）ads

→（活性中間體）ads有機(jī)物可成為電子供體，是還原劑（二）影響光催化反應(yīng)的因素1.反應(yīng)條件的影響①光和光強(qiáng)：太陽光比人工光源具有更好的去除效果；從理論上講，光強(qiáng)越大，提供的光子越多，光催化氧化分解有機(jī)物的能力越強(qiáng)。②氣體流量：在一定的流量范圍內(nèi)，污染物的反應(yīng)速率隨著流量增大而增大，催化轉(zhuǎn)化率隨氣體流量的增大單調(diào)降低。③O2含量。在光催化反應(yīng)中，O2是氧化劑，同時也是電子的俘獲體，抑制光催化劑上光致電子和空穴的復(fù)合。吸附于光催化劑表面的O2影響光催化反應(yīng)構(gòu)成.④H2O含量。TiO2表面吸附結(jié)合的分子水以及由化學(xué)吸附產(chǎn)生的OH-基團(tuán)。它們與光致空穴反應(yīng)產(chǎn)的·OH是多相光催化中的主要氧化物。但是隨著H2O含量的增加，TiO2的催化活性不確定。H2O對于光催化活性兼有的阻礙和促進(jìn)作用依賴于污染物的類型及H2O的含量。（存在競爭吸附）2.催化劑的形態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響

①晶型。二氧化鈦有銳鈦礦型、金紅石型和板鈦型三種晶型。可作為光催化劑的二氧化鈦只有銳鈦型和金紅石型這兩種，其中以銳鈦礦型光催化活性較高。

2.催化劑的形態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響

②粒徑。催化劑粒子顆粒較小時體系的比表面積較大，有利于光催化反應(yīng)在催化劑表面進(jìn)行。

③比表面積。比表面積越大受光表面就越大，形成的電子空穴對越多，表現(xiàn)為光催化效率越高。同時，比表面積大，吸附量大，催化活性高。

④表面羥基（-OH）。二氧化鈦顆粒表面的羥基數(shù)量直接影響其光催化效果。含有較多表面羥基的催化劑往往具有較高的光催化活性。這是因?yàn)榭昭梢院皖w粒表面的羥基作用，生成氫氧自由基。

二.光催化在空氣凈化中的應(yīng)用（一）光催化降解氣相有機(jī)物大多數(shù)的有機(jī)物在氣相條件下能被光催化氧化成無機(jī)物，而且氣相光催化較之水相光催化的反應(yīng)速率快，光利用效率高，有機(jī)物易被完全氧化。降解實(shí)驗(yàn)：（二）空氣的光催化氧化殺菌TiO2光催化殺滅微生物細(xì)胞有兩種不同的生化機(jī)理：直接作用：光生電子和光生空穴直接和細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或細(xì)胞的組成成分反應(yīng)。間接作用：光生電子或光生空穴與水或水中的溶解氧反應(yīng)，形成·OH和等活性氧類。它們與細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)的組成成分發(fā)生生化反應(yīng)。三.室內(nèi)空氣污染治理的光催化制品光催化氧化技術(shù)特點(diǎn)：廣譜性：研究表明光催化對幾乎所有的污染物都具有治理能力。經(jīng)濟(jì)性：在常溫下進(jìn)行反應(yīng)，直接利用空氣中的氧氣為氧化劑，可利用低能量的紫外燈或直接利用太陽光。殺菌消毒：將紫外光和催化結(jié)合在一起分解微生物的過程。三.光催化空氣凈化技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已有各種應(yīng)用商品，大致可分為以下三類：結(jié)構(gòu)材料：直接將光催化劑復(fù)合到各種結(jié)構(gòu)材料上，得到具有光催化功能的新型材料。如在墻磚、墻紙、天花板、家具貼面材料中復(fù)合光催化劑材料就可制成具有光催化凈化功能的新型材料。潔凈燈：將光催化劑直接復(fù)合到燈的外壁制成各種燈具。潔凈燈具有兩層含義，一是能使空氣凈化，使環(huán)境潔凈，二是燈的表面自潔。綠色健康產(chǎn)品：在傳統(tǒng)的器件上（如空調(diào)器、加濕器、暖風(fēng)機(jī)、空氣凈化器等）附加光催化凈化功能開發(fā)而成的新一代高效綠色健康產(chǎn)品。在日本，TiO2的應(yīng)用領(lǐng)域有：醫(yī)院的手術(shù)室浴缸表面隧道內(nèi)照明燈罩上屋頂和外墻表面玻璃表面的防霧路燈燈罩上

光觸媒的應(yīng)用光觸媒介紹-特性二氧化鈦光觸媒的應(yīng)用范圍很廣泛，可以分為物理性與化學(xué)性的作用機(jī)制，而其最基本的作用原理為其吸收紫外光后，產(chǎn)生可分離的電子與電洞對，進(jìn)而與水、氧氣等反應(yīng)產(chǎn)生極具氧化力的活性物質(zhì)—負(fù)氧離子(O2-)與氫氧自由基(·OH)，進(jìn)而使用這些活性物質(zhì)來進(jìn)行作用，物理性的應(yīng)用包含自我潔淨(jìng)、防霧與金屬防腐蝕等，而化學(xué)性的應(yīng)用包含抗菌、空氣淨(jìng)化、水質(zhì)淨(jìng)化與醫(yī)療抗癌等。2

光觸媒介紹-物理性的應(yīng)用范圍（一）物理性的應(yīng)用范圍1.自我潔凈：系納米光觸媒之物理性質(zhì)，可借助光能與雨水來達(dá)成自我潔凈的效果。3相關(guān)性議題：

在自然界中，蓮葉表面即具有自我潔凈的功能，即所謂蓮花效應(yīng)，但其利用的是表面結(jié)構(gòu)的超疏水性，而使灰塵與雨水不易附著在其表面上，而納米光觸媒材料則是使附著與光觸媒材質(zhì)表面的污染物極容易被雨水沖刷掉。光觸媒自我潔凈原理為兩種機(jī)制作用而成。一種為化學(xué)性的表面污染物的分解作用，利用光觸媒吸收光線所產(chǎn)生的活性物質(zhì)來分解表面污染物，使污染物分解與附著能力變?nèi)酰菀妆凰畮ё咔逑础Ｒ环N為物理性的除污作用，利用光觸媒吸收光線所產(chǎn)生的超親水性，使水容易進(jìn)入污染物與底材的間隙中，而容易被水帶走清洗。一般而言，納米光觸媒之中的『除污』功能系指化學(xué)性作用除污，例如：表面上的有機(jī)污染物在日光與光觸媒的長時間的作用下，可以被分解為水與二氧化碳，而從物質(zhì)表面逸散消失。但很多情況下，污染物尚未被分解至水與二氧化碳時，就已經(jīng)被雨水從表面沖刷掉落，而達(dá)成自我潔凈的功能。使用光觸媒涂布，可以利用自然的日光與雨水來保持外觀潔凈，亦可以減少清洗。因此，光觸媒的自我潔凈功能兼具經(jīng)濟(jì)價值與環(huán)保意義。

3光觸媒介紹-物理性的應(yīng)用范圍。2.防霧在1995年，日本TOTO公司發(fā)現(xiàn)使用光觸媒表面處理后，表面會具防霧的功能。光觸媒防霧的原理亦為其超親水性的機(jī)制作用所導(dǎo)致。光觸媒可以加工成透明薄膜而不影響物件外觀表面，經(jīng)光線激發(fā)后吸引氫氧基附著與表面，而氫氧基即具備超親水性。水氣冷凝附著后，水滴會被氫氧基作用而攤平，繼而產(chǎn)生連續(xù)性的水膜，而不影響能見度與反射度。使用光觸媒涂布與物品表面，可以利用光源來保持外觀潔凈，不產(chǎn)生霧氣。3光觸媒介紹-物理性的應(yīng)用范圍3.金屬防銹在2001年光觸媒之父Dr.Fujishima發(fā)表金屬表面經(jīng)過光觸媒加工后，在光線的照射下即具有金屬防銹的性質(zhì)，表示可借助光的能源來避免金屬表面生銹。其作用原理為金屬表面涂布的光觸媒涂層受到光線激發(fā)后，產(chǎn)生帶負(fù)電的電子與帶正電的電洞，其中電子會躍遷至金屬表面，亦即金屬與光觸媒間有很微弱的電流傳遷，而使金屬帶負(fù)電后，即可抵抗水氣與氧氣的侵蝕，達(dá)到金屬防銹的作用----就是所謂的陰極防銹作用。31.殺菌、除臭、防霉光觸媒具有極強(qiáng)的光氧化還原功能，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)，使細(xì)菌流失致死亡，同時還能把細(xì)胞尸體釋放出的有害復(fù)合物分解成無害的水和二氧化碳。因而光觸媒具有極強(qiáng)的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣功能。納米光觸媒的表面吸收光線而產(chǎn)生的活性物質(zhì)，具有良好的抗菌效果。在一般居家環(huán)境中，細(xì)菌的分布以物品表面居多，而散布與空氣中的細(xì)菌數(shù)目較少。將光觸媒涂布于物品表面，再配合適的光源，可以減少居家環(huán)境的細(xì)菌數(shù)目。橋本和仁教授的研究證實(shí)只需外加微弱的光源（1-2μw/cm2）光觸媒就可以具備良好抗菌的效果。一般傳統(tǒng)抗菌方式對于人體都是具有相當(dāng)?shù)匚：π?，而且大都是屬于短期性的作用，必須定期重?fù)使用才有作用。光觸媒可利用室內(nèi)或日光光源來達(dá)成長效性抗菌的目的，而人體表面接觸光觸媒時，并不會有危害發(fā)生，因?yàn)槿梭w表面具有角質(zhì)層保護(hù)，并不會被光觸媒所產(chǎn)生的活性物質(zhì)傷害。2.空氣凈化1》光觸媒分解有機(jī)污染物的作用原理：光觸媒受到光線激發(fā)表面附近的水氣與氧氣轉(zhuǎn)換為活性物質(zhì)-氫氧自由基、超氧離子等具氧化力的活性物質(zhì)后，有機(jī)污染物被活性物質(zhì)破壞其分子結(jié)構(gòu)（鍵結(jié)）分解成水與二氧化碳，或是被分解成更小的有機(jī)分子，以利于被微生物分解。2》而降解(或稱礦化)無機(jī)污染物的作用原理為：無機(jī)污染物(NOx、NH3等)接觸到活性物質(zhì)后，污染物被活性物質(zhì)氧化轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘姆肿?，而暫時附著于光觸媒表面，進(jìn)而被水或氣流沖走。光觸媒這么有用，就沒有短板嗎？如何挑選光觸媒？6.市場上有很多相似的產(chǎn)品，如何挑選最合適的光觸媒？光觸媒的顆粒粒徑越細(xì)小，單位面積里的納米粒子就越多效能當(dāng)然就越好。市面上最優(yōu)秀的生產(chǎn)商可制造5至7nm的顆粒，次一等的可能只做到20nm的大小。顆粒粒子的大小不能只靠廠商單方面指出，更要有由電子顯微鏡測量。學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)發(fā)表的報告可信性最高。<日期/時間><頁腳>6.市場上有很多相似的產(chǎn)品，

如何挑選最合適的光觸媒？即使施工后效果顯著，但其効力是否會很快就消失呢？持久性不能只靠廠商單方面指出，更要有真實(shí)數(shù)據(jù)。唯有依據(jù)工業(yè)程序測試的耐磨及依附力的測試才能令消費(fèi)者放心。<日期/時間><頁腳>6.市場上有很多相似的產(chǎn)品，

如何挑選最合適的光觸媒？摩擦往返2000次！<日期/時間><頁腳>醫(yī)院病房稲田光觸媒殺菌消毒中<日期/時間><頁腳>施工前后（一天、三天、一星期）的細(xì)菌數(shù)量比對<日期/時間><頁腳>

光觸媒發(fā)展史在1960年代，當(dāng)時還是東京大學(xué)電化學(xué)工程系博士班學(xué)生的藤鳩昭發(fā)現(xiàn)了以銳鈦礦二氧化鈦為陽極電極、白金為陰極電極，而以415nm以下的光源照射二氧化鈦電極后，可以發(fā)現(xiàn)二氧化鈦電極吸收光后，會與水反應(yīng)而產(chǎn)生氧氣，而在白金電極發(fā)生還原反應(yīng)與水反應(yīng)則會產(chǎn)生氫氣。其原因是二氧化鈦會被光激發(fā)產(chǎn)生電子-電洞對，二氧化鈦表面的電洞會進(jìn)行產(chǎn)生氧化反應(yīng)，而電子則躍遷至白金電極處產(chǎn)生還原作用。此現(xiàn)象即為著名的“本多-藤島效應(yīng)”，并于1972年發(fā)表在自然(Nature)科學(xué)雜志上。<日期/時間><頁腳>

光觸媒發(fā)展史二氧化鈦（TiO2）光觸媒的近代發(fā)展分為三個階段：1970年代，水的電分解；1980年代，利用光觸媒生產(chǎn)氫氣（H2）1990年代，光觸媒之強(qiáng)分解性與強(qiáng)親水性的應(yīng)用；21世紀(jì)，光觸媒之強(qiáng)分解性與強(qiáng)親水性的深入應(yīng)用。<日期/時間><頁腳>要將上述理論實(shí)際應(yīng)用到日常生活中并不容易：1.室內(nèi)因光線不足缺少紫外光，使光觸媒在室內(nèi)幾乎不工作2.需要光觸媒的濃度（含量）夠高，分解力才夠強(qiáng)3.反應(yīng)速度要夠快,否則對實(shí)際的應(yīng)用是沒有多大幫助的。4.高昂的成本<日期/時間><頁腳>要讓光觸媒能在室內(nèi)發(fā)揮功效，就必須解決-“可視光應(yīng)答”技術(shù)：何種光對光觸媒有效，取決于反應(yīng)材—也就是二氧化鈦的能量距（價電帶與導(dǎo)電帶之間的距離）因此，如何制造出能量距適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體二氧化鈦，就成為關(guān)鍵技術(shù)之一。這在現(xiàn)在也是難度很高的，所以很少見。<日期/時間><頁腳>含量高、功效就高，（光觸媒含量超過5%就會呈現(xiàn)白色，稲田光觸媒的含量達(dá)到15%）。但二氧化鈦比重比水大，易沉淀，且納米級的粒子極易凝結(jié)成團(tuán)，這就需要良好的分散技術(shù)。讓光觸媒顆粒均勻的分散在溶液里，不凝聚，不沉淀。<日期/時間><頁腳>

二氧化鈦粒徑小于7nm，可以大大增加它的表面積以及光投射率，最大限度的提高光觸媒作用的效率和反應(yīng)的速度。<日期/時間><頁腳>我們的專用壓縮噴槍：最小能夠噴出粒徑1nm的氣泡，氣泡表面包裹一層粘合劑，二氧化鈦就借由粘合劑附著在氣泡表面?？膳c數(shù)秒內(nèi)風(fēng)干。干燥過程中產(chǎn)生的應(yīng)力將二氧化鈦顆粒擠至最外表，完成附著。噴涂后14天會達(dá)到最大硬度（4H），除非使用硬物刮削，否則不易磨損，保證光觸媒能長久及持續(xù)發(fā)揮作用。<日期/時間><頁腳>光觸媒應(yīng)用技術(shù)要求其實(shí)粘合劑是一種有機(jī)物質(zhì)，但光觸媒卻會分解有機(jī)物質(zhì)，導(dǎo)致光觸媒顆粒脫落。尚風(fēng)光觸媒研發(fā)出突破性技術(shù)，使光觸媒和粘合劑可以安定的混合，不會被分解，再加上特殊的固定技術(shù)，將光觸媒輕易的固定在任何物體的表面。固定時間至少5年以上。<日期/時間><頁腳>光觸媒應(yīng)用技術(shù)要求鈦金屬已經(jīng)貴，二氧化鈦更貴，銳鈦礦結(jié)晶二氧化鈦非常貴，納米級銳鈦礦結(jié)晶二氧化鈦可想而知是多么貴！再加上制造及應(yīng)用上的難度，真的是非一般的貴！<日期/時間><頁腳>殺菌率高達(dá)99%的光觸媒于2006年，香港理工大學(xué)已經(jīng)證實(shí)光觸媒可以在光管照射下于3小時內(nèi)減少54.5%金黃葡萄球菌(staphylococcusaureus)，24小時更可以分解高達(dá)99.72%的金黃葡萄球菌。即使于全漆黑環(huán)境中光觸媒

依然可于2小時內(nèi)理想地減少細(xì)菌量達(dá)20%。期內(nèi)對照組的抗藥性金黃葡萄球菌繁殖多12%。于2007年，香港理工大學(xué)于明愛賽馬會荔景社會服務(wù)中心實(shí)地做了一個實(shí)驗(yàn)，在兩個打開窗及有陽光照到的房間作20小時監(jiān)察，證實(shí)光觸媒可以減少高達(dá)91.83%的漂浮細(xì)菌量。第四章室內(nèi)空氣凈化技術(shù)第五節(jié)靜電除塵技術(shù)室內(nèi)空氣凈化技術(shù)纖維過濾技術(shù)靜電除塵技術(shù)吸附法非平衡等離子體技術(shù)光催化氧化法臭氧法負(fù)離子法

除塵的必要性：粉塵的危害是什么？什么是靜電？靜電，就是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷或者說不流動的電荷（流動的電荷就形成了電流）。當(dāng)電荷聚集在某個物體上或表面時就形成了靜電。人在地毯或沙發(fā)上立起時，人體電壓也可高1萬多伏，而橡膠和塑料薄膜行業(yè)的靜電更是可高達(dá)10多萬伏。材料的絕緣性越好，越容易產(chǎn)生靜電。電扇工作時，轉(zhuǎn)動的扇葉與空氣摩擦帶上電荷；

而帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)，所以灰塵會被吸在扇葉上。工業(yè)上

靜電的危害靜電放電（ESD）：（1）引起電子設(shè)備的故障或誤動作，造成電磁干擾。（2）擊穿集成電路和精密的電子元件，或者促使元件老化，降低生產(chǎn)成品率。（3）高壓靜電放電造成電擊，危及人身安全。（4）在多易燃易爆品或粉塵、油霧的生產(chǎn)場所極易引起爆炸和火災(zāi)。其二，靜電引力（ESA）：（1）電子工業(yè)：吸附灰塵，造成集成電路和半導(dǎo)體元件的污染，大大降低成品率。（2）膠片和塑料工業(yè)：使膠片或薄膜收卷不齊；膠片、CD塑盤沾染灰塵，影響品質(zhì)。（3）造紙印刷工業(yè)：紙張收卷不齊，套印不準(zhǔn)，吸污嚴(yán)重，甚至紙張黏結(jié)，影響生產(chǎn)。（4）紡織工業(yè)：造成根絲飄動、纏花斷頭、紗線糾結(jié)等危害。一是對皮膚的傷害；長期處于開著的電視、電腦和微波爐等環(huán)境下，皮膚容易出現(xiàn)干燥、長斑、騷癢等癥狀，重則引發(fā)皮膚病。二是靜電可吸附空氣中大量的塵埃；塵埃中的病毒病菌隨呼吸道進(jìn)入人體，輕則引起感冒咳嗽，重則會引起哮喘，肺結(jié)核等嚴(yán)重的呼吸道疾病。三是嚴(yán)重干擾人體內(nèi)所固有的電位差；影響心臟的正常功能，誘發(fā)高血壓、中風(fēng)、心率不齊、心絞痛等心腦血管疾??；四是直接干撓腦電波，影響兒童智力發(fā)育；影響人的中樞神經(jīng)，使人容易疲勞、煩躁、失眠、頭痛。五是直接傷害人的生殖系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)；導(dǎo)致流產(chǎn)、不孕不育、胎兒畸形等問題，同時引起兒童組織發(fā)育、骨骼發(fā)育緩慢、視力下降等嚴(yán)重后果。靜電對人體的傷害靜電除塵技術(shù)工作原理在電暈極和收塵極上施加直流電壓后使氣體電離，進(jìn)入電場空間的粉塵荷電；在電場力的作用下，分別向相反極性的極板或極線移動，最后將沉積的粉塵收集下來。電子和正離子工業(yè)上靜電除塵器的原理圖以往常用于以煤為燃料的工廠、電站，收集煙氣中的煤灰和粉塵。冶金中用于收集錫、鋅、鉛、鋁等的氧化物，現(xiàn)在也有可以用于家居的除塵滅菌產(chǎn)品（家用存在爭議）。電暈極①放電性能好（起暈電壓低、擊穿電壓高、電暈電流強(qiáng)）；②機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫、不易斷線；③清灰性能好。振打時，粉塵易于脫落，不產(chǎn)生結(jié)瘤和肥大現(xiàn)象。陰極作為電暈極的起暈電壓低，對直流電源要求相對較低，所以工業(yè)上常用陰極作為電暈極。電暈放電氣體介質(zhì)在不均勻電場中的局部自持放電。最常見的一種氣體放電形式。在曲率半徑很小的尖端電極附近，由于局部電場強(qiáng)度超過氣體的電離場強(qiáng)，使氣體發(fā)生電離和激勵，因而出現(xiàn)電暈放電引。發(fā)生電暈時在電極周圍可以看到光亮，并伴有咝咝聲。電暈放電可以是相對穩(wěn)定的放電形式，也可以是不均勻電場間隙擊穿過程中的早期發(fā)展階段。利用電暈放電可以進(jìn)行靜電除塵、污水處理、空氣凈化等。地面上的樹木等尖端物體在大地電場作用下的電暈放電是參與大氣電平衡的重要環(huán)節(jié)。海洋表面濺射水滴上出現(xiàn)的電暈放電可促進(jìn)海洋中有機(jī)物的生成，還可能是地球遠(yuǎn)古大氣中生物前合成氨基酸的有效放電形式之一。氣體電離激發(fā)電離的電壓通常需要幾千V甚至上萬V,與放電距離有關(guān)。使空氣電離維持電離只需要幾十V的電壓；塵粒荷電有兩種方式：一是電場荷電；二是擴(kuò)散荷電。塵粒荷電方式與粒徑有關(guān)，粒徑大于０.５微米的塵粒以電場荷電為主，小于０.２微米的塵粒以擴(kuò)散荷電為主．粉塵比電阻粉塵的電阻乘以電流流過的橫截面積并除以粉塵層厚度單位為Ω·cm。簡言之，面積為1cm2、厚度為1cm的粉塵層的電阻值稱為粉塵的比電阻亦稱電阻率。粉塵比電阻是衡量粉塵導(dǎo)電性能的一個指標(biāo)，一般認(rèn)為最適宜電除塵器工作的比電阻范圍為104-5x104Ω·.cm，粉塵的比電阻過大或過小都會降低電除塵器的除塵效率。粉塵比電阻小，導(dǎo)電性好。比電阻過小的粉塵（例如炭黑粉塵）到達(dá)收塵極后，很快釋放出負(fù)電荷而成中性，失去吸力，因而易從收塵極上脫落，重返氣流，使除塵效率降低。比電阻過大的粉塵到達(dá)收塵極后，因不能很快釋放負(fù)電荷，一、可排斥隨后移動來的粉塵，降低除塵效率；二是產(chǎn)生反電暈，阻礙粉塵移動，使除塵效率下降。電暈封閉：當(dāng)煙氣中含塵濃度較高時，電暈外區(qū)的空間電荷主要是負(fù)粒子，它的遷移速度比離子小的多，使電暈極附近的場強(qiáng)消弱的很厲害。當(dāng)含塵濃度高到一定值時，能是電暈電流趨于零。即為電暈封閉。靜電除塵的四個階段：第一階段：施加高電壓，產(chǎn)生強(qiáng)電場第二階段：懸浮塵粒的荷電第三階段：荷電塵粒向兩級運(yùn)動，在電場中被捕集第四階段：機(jī)械清灰電暈外區(qū)工業(yè)上靜電除塵器的原理圖工業(yè)應(yīng)用常采用負(fù)電暈放電，優(yōu)點(diǎn)：主要是因?yàn)樨?fù)離子的運(yùn)動速度要比正離子大，在同樣的電壓下，負(fù)電暈?zāi)墚a(chǎn)生較高的電暈電流，而且它的擊穿電壓也高很多。缺點(diǎn)：凈化后氣體含有較多的臭氧和氮氧化物電暈區(qū)范圍逐漸擴(kuò)大致使極間空氣全部電離－電場擊穿，相應(yīng)的電壓－擊穿電壓。此時發(fā)生火花放電，電路短路，電除塵器停止工作。電暈放電臭氧生成機(jī)理因?yàn)椴毁澩邏红o電技術(shù)在民用建筑的潔凈新風(fēng)系統(tǒng)和空氣凈化器的應(yīng)用，決定退出《通風(fēng)系統(tǒng)用空氣凈化裝置》國家標(biāo)準(zhǔn)的探討和編制工作。因此，負(fù)電暈放電用在民用凈化器上存在爭議。民用室內(nèi)空氣凈化用的靜電過濾設(shè)備采用正電暈放電以抑制臭氧等有害物的生成，但會增加室內(nèi)正離子的濃度，且除塵效率低。但也會產(chǎn)生一定量的臭氧。負(fù)電暈除塵效率高，可到98%-99%，正電暈除塵效率只有70%左右。相關(guān)研究表明：電暈功率一定時，臭氧產(chǎn)量隨供氣量的增加而增加相關(guān)研究表明：隨著電暈電壓增加，臭氧濃度升高使用靜電式空氣凈化器要考慮除臭氧除臭氧原理：1.降低電壓，以犧牲部分凈化效率為代價2.利用某些物質(zhì)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靜電式空氣凈化器要考慮除臭氧除臭氧方法：熱分解法：臭氧氣體在30℃即開始分解，高于300℃，1-2s100%分解吸附分解法(活性炭或分子篩)催化分解法室內(nèi)靜電除塵同時，可以對細(xì)菌有良好的殺滅能力，而廣泛應(yīng)用的藥物消毒、紫外燈殺菌、臭氧消毒等有許多不足之處。藥物消毒會造成二次污染紫外燈不能除去空氣中的灰塵臭氧消毒只能在無人條件下進(jìn)行。并且臭氧的強(qiáng)氧化性容易腐蝕室內(nèi)物品。室內(nèi)靜電式空氣凈化器的應(yīng)用電暈線越細(xì)，起暈電壓越低，電暈電流越大起始電暈電壓:開始產(chǎn)生電暈放電時的電壓室內(nèi)靜電式空氣凈化器的應(yīng)用靜電式空氣凈化器室內(nèi)靜電式空氣凈化器的應(yīng)用靜電式油煙凈化器室內(nèi)靜電式空氣凈化器的應(yīng)用室內(nèi)靜電式空氣凈化器的應(yīng)用在空調(diào)和其他室內(nèi)空氣凈化中，通常采用雙區(qū)式，在電離段微粒荷電，在集塵段微粒被捕集。單區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器靜電除塵的優(yōu)點(diǎn)：1、除塵效率高。2、可以凈化較大氣量。3、能夠除去的粒子粒徑范圍較寬，對于0.1μm的粉塵粒子仍有較高的除塵效率。4、可凈化溫度較高的含塵煙氣5、結(jié)構(gòu)簡單，氣流速度低，壓力損失小。6、能量消耗比其他類型除塵器低。7、電除塵器可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制，遠(yuǎn)距離操作。8、耗材成本低電除塵器的缺點(diǎn)

1、建造電除塵器一次投資費(fèi)用高，消耗量較大。

2、除塵效率受粉塵物理性質(zhì)影響很大，特別是粉塵比電阻的影響更為突出。

3、不適宜直接凈化高濃度含塵氣體(可能出現(xiàn)電暈封閉)

4、對制造和安裝質(zhì)量要求很高。

5、需要高壓變電及整流控制設(shè)備。

6、占地面積較大，室內(nèi)靜電式凈化器需向著小體積高效率的方向發(fā)展。7.臭氧問題第四章室內(nèi)空氣凈化技術(shù)第六節(jié)負(fù)離子法一.空氣離子的來源、類型和特性1.空氣離子的來源帶有電荷的粒子統(tǒng)稱為離子?？諝怆x子是電子和空氣中的分子碰撞所產(chǎn)生的。

空氣負(fù)離子是指空氣中的O2結(jié)合了自由電子形成的，帶負(fù)電荷的分子或原子。有“空氣維生素”、“空氣維他命”的美譽(yù)1.空氣離子的來源放射性物質(zhì)的作用放射性物質(zhì)在衰變過程中，會放出α粒子和γ射線，能量大的α粒子能使空氣離子化。

宇宙射線的照射作用只有在離地面幾千米以上才較顯著紫外線輻射及光電效應(yīng)短波紫外線能直接使空氣離子化，臭氧的形成就是在小于200nm的紫外線輻射下氧分離的結(jié)果。1.空氣離子的來源電荷分離結(jié)果在水滴的剪切等作用下，空氣也能離子化。通常在雷電、風(fēng)暴、瀑布、噴泉附件或者海邊，或者風(fēng)沙天，空氣中的負(fù)離子或正離子大量增加。因地面對于大氣電離層形成的靜電場，地面為負(fù)極，結(jié)果；空氣負(fù)離子受地面排斥，空氣正離子則受地面吸引，所以，在一般情況下，地表面正離子多于負(fù)離子1.空氣離子的來源空氣中的離子不會無限增多，因?yàn)殡x子在產(chǎn)生的同時伴隨著自行消失的過程。（1）離子互相結(jié)合，正負(fù)離子結(jié)合成中性分子（2）離子被吸附，與固體或液體活性體表面接觸時被吸附?？諝怆x子的形成是一個不斷產(chǎn)生，又不斷消失的動態(tài)平衡過程。人煙稠密的大都市、工業(yè)污染地區(qū)、密閉的空調(diào)間，所產(chǎn)生的污染物及污染物的液體、固體和各種生物體與空氣形成的氣溶膠，使大量的小空氣離子結(jié)合成大離子而沉降、失去活性，及使小的空氣負(fù)離子濃度降低，令人感到不適，甚至頭昏、頭痛、惡心等。2.空氣離子的類型和特性空氣離子按體積大小可分為輕、中、重離子三種。輕離子是由若干個中性分子組成的帶一個電荷的集合體。輕離子的直徑為10-7cm，在電場中運(yùn)動較快。帶負(fù)電荷的輕離子通常稱為負(fù)離子；帶正電荷的輕離子稱正離子。城市中由于空氣被污染，常常缺乏輕離子，從而使中、重離子在空氣中占主要成分。?。ㄝp）離子特性：1.具有良好的生物活性。只有小離子或稱之為小離子團(tuán)才能進(jìn)入生物體，是一種等同于大自然的空氣負(fù)離子，也有資料稱其為生態(tài)級負(fù)離子。2.具有遷移距離遠(yuǎn)、活性高的特點(diǎn).3.醫(yī)學(xué)研究表明：對人體有醫(yī)療保健作用的是小粒徑負(fù)離子。因?yàn)橹挥行×降呢?fù)離子才易于透過人體的血腦屏障，發(fā)揮其生物效應(yīng)。重離子：它是一個較大的帶電微粒，多為灰塵、煙霧和小水滴等微粒失去或獲得電子所產(chǎn)生，或是一部分輕空氣離子與空氣中的灰塵、煙霧等結(jié)合而形成。比輕離子大100倍左右。在電場中運(yùn)動較慢。中離子：它也是一個很小的帶電微粒，包含100個左右的氣體分子。通常在大氣低層（接近地面）中，空氣中約含離子500～3000個/mL，在近地層大氣中，正離子多于負(fù)離子。人造負(fù)離子人造空氣負(fù)離子對消除懸浮在環(huán)境中的10微米以下的飄塵、及消除各種有毒、有害的氣溶膠，抑制細(xì)菌、霉菌，有其獨(dú)到之處；其簡易、經(jīng)濟(jì)可行是其它一切超凈過濾裝置及所有凈化過程不可比擬的。使用電源有交、直流電源，可分別用于室內(nèi)、車內(nèi)環(huán)境。發(fā)射空氣負(fù)離子裝置多以電暈放電為主二.空氣負(fù)離子的發(fā)生按負(fù)離子發(fā)生原理分為電空氣負(fù)離子發(fā)生器和水空氣負(fù)離子發(fā)生器兩類。前者利用高壓電場，通過極針尖端電暈放電，將附近空氣電離而產(chǎn)生負(fù)離子；會產(chǎn)生臭氧和一氧化氮。

降低臭氧和一氧化氮的產(chǎn)生量技術(shù)：導(dǎo)電纖維發(fā)生技術(shù)（起暈電壓低）加熱式電暈極（加熱）電暈放電法利用針狀電極與平板電極間，在高壓作用下產(chǎn)生不均勻的電場，使流過的空氣電離化。圖中細(xì)金屬線上加有負(fù)的高壓脈沖，把細(xì)線旁的空氣離子化。正離子被吸收在細(xì)線上，負(fù)離子則向金屬網(wǎng)電極移動，在風(fēng)力的作用下，負(fù)離子被從金屬網(wǎng)孔間帶走。二.空氣負(fù)離子的發(fā)生按負(fù)離子發(fā)生原理分為電空氣負(fù)離子發(fā)生器和水空氣負(fù)離子發(fā)生器兩類。后者利用勒納效應(yīng)（或稱瀑布效應(yīng)），即水從發(fā)生器噴嘴噴出，霧化后的水滴以氣溶膠形式帶負(fù)電而成為水空氣負(fù)離子。負(fù)離子的濃