等离子体在室内空气净化中的研究与应用

摘要

随着全球经济迅速发展，环境污染也越来越严重。长期以来，人们一直关注治理室外大气污染，却忽视了与人们生活息息相关的室内环境污染问题。室内空气状况直接影响着人们的身体健康，所以对室内空气净化的研究很重要。
　　室内的空气污染主要有悬浮颗粒灰尘污染物和挥发性有机化合物两类，针对这两种污染物本文分别进行了实验研究。
　　对颗粒类污染物的去除，设计制作了等离子体电晕放电的双级双区结构装置。利用线板电极作荷电区，去尘效果好于锯齿状电极。实验证明，这要优于单级单区和单级双区结构。研究表明:负电晕的去尘效率高于正电晕，但负电晕的臭氧产生较多，最后采用正电晕放电;在一定电压范围内，随着电压升高装置去尘效率提高，但臭氧产生也增多、噪声大;通过测量风速与去尘效率关系可知，风速越小，去尘效率越高;另外，电晕线径越小，装置去尘效率越高。总结了影响净化装置去尘效率的因素，调节各参数使得装置的去尘效率最终达到99％以上。通过密闭室去尘效率的实验，可以看到净化去尘效果明显。对装置线板结构电晕放电的伏安特性进行了研究，电场强度进行了仿真，结果与去尘效率的实验研究结果相一致。双级双区结构净化装置在此参数下去尘效率非常高，为今后产品的生产提供了依据。
　　针对挥发性有机物的室内污染，通过总结对比已有的净化方式，采用了等离子体与光催化结合的方法，设计制作了实验用线板结构装置。通过降解代表性室内有机污染物甲醛实验，考察了纳米二氧化钛、电压、湿度以及电晕线径和线板间距对降解甲醛效率的影响。研究表明，负载有催化剂纳米二氧化钛的线板结构装置比没有负载催化剂的降解效率高很多;随着电压升高降解效率而增大;湿度过低时，产生的羟基自由基也会较少，降解效率也会低。湿度过高时，水分子与甲醛分子会竞争吸附在催化剂表面的几率，降解效率也相对较低;电晕线径越小，对甲醛的降解效率越高。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 国内外室内空气净化技术现状

1．2．1 过滤与吸附技术

1．2．2 静电除尘技术

1．2．3 负离子净化技术

1．2．4 臭氧净化技术

1．2．5 光催化技术

1．2．6 非平衡等离子体技术

1．3 研究内容

2 等离子体电晕放电去尘实验研究

2．1 非平衡等离子体概述

2．2 电晕放电一般特性

2．2．1 汤生电子雪崩理论

2．2．2 电晕放电物理过程

2．3 电晕放电净化去尘工作原理

2．4 等离子体电晕放电去尘装置及检测方法

2．4．1 实验装置

2．4．2 去尘效率的检测方法

2．5 实验装置去尘效率的影响因素

2．5．1 正负电晕对去尘效率的影响

2．5．2 电晕电压对去尘效率的影响

2．5．3 风机转速对去尘效率的影响

2．5．4 单双级对去尘效率的影响

2．5．5 电晕线线径对去尘效率的影响

2．6 臭氧检测研究

2．6．1 电压大小对臭氧浓度影响

2．6．2 电压极性对臭氧浓度影响

2．7 密闭室内净化试验研究

2．8 本章小结

3 电晕放电伏安特性与场强研究

3．1 电晕放电伏安特性

3．2 电晕电场分析

3．2．1 不同电晕线径电场仿真

3．2．2 不同电压下电场强度仿真

3．3 本章小结

4 等离子体放电结合光催化去除VOCs原理

4．1 光催化去除VOCs理论分析

4．1．1 催化剂的光电性质

4．1．2 自由基和空穴降解作用

4．1．3 O2的影响

4．1．4 水的影响

4．1．5 二氧化钛类型影响

4．1．6 光的影响

4．2 等离子体结合光催化反应原理

4．2．1 等离子体放电产生紫外线

4．2．2 电晕放电氧等离子体生产

4．2．3 羟基自由基的产生

4．2．4 臭氧的产生

4．2．5 等离子体碰撞

4．2．6 等离子体对挥发性有机化合物降解

4．3 等离子体与光催化结合去除VOCs原理

4．4 等离子体结合光催化反应实验研究

4．4．1 实验装置

4．4．2 实验所用VOCs和催化剂

4．4．3 实验检测方法

4．5 等离子体与催化结合降解VOCs实验结果与分析

4．5．1 加催化剂对降解甲醛效率的影响

4．5．2 水蒸气对降解甲醛效率的影响

4．5．3 电压对降解甲醛效率的影响

4．5．4 其他参数对降解甲醛效率的影响

4．6 本章小结

5 结论

5．1 研究总结

5．2 需进一步开展工作

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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