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室内环境污染治理新技术 －双极式空气除尘器－ 作者：王庆曦 • 谢绝转载 空气污染现状
人们每天平均大约有80%以上的时间在室内度过，室内空气污染程度常常比室外空气污染严重2～3倍，在某些情况下，甚至高达100多倍。 在室内可检测出约300多种污染物，68%的人体疾病都与室内空气污染有关, 室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”。 据统计,全球近一半的人处于室内空气污染中,室内环境污染已经引起35.7%的呼吸道疾病,22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎 。
现有空气治理技术
机械滤网式（第一代，50，60年代至今）
功能：HEPA（高效率空气微粒滤芯）过滤器由一叠连续前后折叠的亚玻璃纤维膜构成，形成波浪状垫片用来放置和支撑过滤界质，能过滤一定的细菌和尘土，有吸附功能，但无选择吸附，一般一个月后就能达到饱和状态，需经常更换。
缺陷：净化机采用滤纸来过滤空气中的灰尘，达到饱和后不但不能杀菌，而且容易成为细菌的繁衍体。换下的滤芯也涉及无害处理的困难。工作过程中极易堵塞滤孔，灰尘越积越多，不仅没有灭菌效果，而且容易造成二次污染。
光触媒（第二代，１９９０年至今）
功能：光催化剂是一类以二氧化钛（TiO2）为代表的，在光的照射下自身不起变化，却可以促进化学反应，具有催化功能的半导体材料的总称。在光源照射下，它能够利用特定波长光源的能量产生催化作用(氧化还原反应)，使周围的氧气及水分子激发成具有活性的OH^-及O^-等自由离子基，这些自由基几乎可分解所有对人体或环境有害的有机物质及部分无机物质。
缺陷：光触媒必须在紫外线的照射下才能发挥作用。在自然光和日光灯等微弱光源甚至是无光的条件下，光触媒是不能正常发挥功效的。若想激活光触媒，则必须另外加上紫外灯。紫外灯选择254nm或者365nm的效果比较好。但是过多的紫外线对人体有伤害。紫外线的波长愈短（波长200～290nm ），对人类皮肤危害越大。光触媒只能处理与催化剂表面接触的气体，量能差，不能处理空气中的尘粒和细菌。
静电除尘－电晕电离技术（第三代，２０００年至今）
由于空气中的灰尘，烟雾，气体燃烧产生的颗粒物，附带在灰尘上的细菌，这些固体物质的直径极小（在5微米到0.1微米之间）,能通过人体的呼吸方式进入人体,它能穿透细胞，进入血液(抽烟对人体的危害就是烟雾粒子（约2微米）,被吸入体内造成的)。不论是机械滤网式还是光触媒都无法去除这些细小的有害物质，它对人体的危害已非常严重。
工作原理：根据帕邢定律，在均匀电场中，空气电离的击穿电压为30KV/CM，如此高的电压不仅会对人体产生危害，而且也无法应用到普通高分子材料上（塑料耐压能力小8KV）；为了降低空气的电离电压，应用不均匀电场工作原理产生电晕。
设电极距离为Ｓ，球直径为Ｄ
均匀电场——Ｓ小于１／４Ｄ
稍不均匀电场——１／４Ｄ≤Ｓ≤１／２Ｄ
不均匀电场——Ｓ＞１／２Ｄ，
对于极不均匀电场，空气的电离电压为4.5KV/CM,在电极附近,空气发生游离,在电极表面发生电晕,空气电离出正离子，正离子沿着电力线方向扩散,离子的动能极小,与空气中的尘粒发生弹性碰撞,靠离子的黏性吸附尘粒。
•电晕方法:工业上一般用0.1MM到0.2MM的钨丝(耐高温)作为电极。
•根据电极的性质不同分为阳电晕和阴电晕。
• 阴电晕只有在具有很大电子亲和力的气体或混合气体中才能工作，若产生的大量自由电子不能与气体分子结合形成阴离子，则会直接奔向阳极，产生火花放电，不能形成电晕工作。惰性气体和氮气不是负电性气体，不能吸附电子形负离子，ＳＯ２是最佳负电晕气体。
•阳电晕
• 在电极的强空间电场内，电子获得足够的动能，电子与氧气分子碰撞，将其外围电子冲击出来，使其成为阳离子，而被冲击出来的新电子和原来的电子继续碰撞气体分子（弹性碰撞），因此在此阶段的碰撞使气体电离的电子数量极少（未形成电子繁流），离子的数量更少，此时电压为临界电离电压，发生无声自发放电。
•当电场强度继续增大时，电子与氧气分子（氧气电离能低于氮气）碰撞电离，电离产生的电子又具备了足够的动能，新的电子再次碰撞气体分子（非弹性碰撞）发生电离，形成电子雪崩，产生大量的电子和离子，由于电子的迁移率比阳离子的迁移率大（电场的吸引力和电子质量是离子的1/1836）大量电子被吸附在阳电极表面。由于电子的温度高达上千度，形成热辐射，表现为（电极表面被光滑均匀的篮白色光环包围着,电极表面出现紫色高温烘烤迹象），被电离后的氧气在电极表面受到电子的热辐射，发生电化学反应，生成臭氧。此点电压为临界电晕电压。
电压如继续升高，阳电极表面的电子被吸进电极，同时释放出正电子，电晕电流随着电压的升高迅速增大，电晕的范围扩大，生成的臭氧量快速增加，此时空气中的两种离子状态由于质量不同形成不同的运动轨迹。
1.质量大的氧离子，在强电场作用下沿电力线方向漂移，漂移过程中吸附空气中较大的灰尘,主要作用于尘粒大于１微米的颗粒物．对于非导电性尘粒（Ｅ＝１），不会引起电力线的畸变；而对有导电性的尘粒（１＜Ｅ＜８),则会引起电力线的畸变,形成一个尖端，发生辉光放电，从集尘现象上来看主要集中在阳电极的下方很窄的区域；
2.从阳极表面释放出的正电子，质量只是氧离子的1/1836，随着气流方向和电场方向进行扩散，扩散中只能吸附空气中尘粒小于0.3微米的灰尘,现象上看在远离电极的区域上有极小部份且非常细小的灰尘。
不论是漂移还是扩散，空气中尘粒均受到四种力
重力（小于空气密度，可忽略） 介子阻力（离子数目或浓度）
电场力（库仑力） 惯性力（受风速影响，风速小时可忽略)
此点电压为电晕放电电压。
•电晕工作时,电极表面会产生大量的臭氧,臭氧会严重影响到产品的性能。
• 1.臭氧本身就是一种大气污染物(当 臭氧浓度超过0.16mg/m3时就构成空气污染),严重时可刺激人体的软组织,引起感冒,哮喘等不良反映。很多企业用活性过滤网来还原臭氧，但空气是立体式流动方式，只有与网孔表面接触的气体才有还原作用,所以最多也只能处理其中的1/3,大部份臭氧流入空气中,造成环境污染; 其次也可以通过降低电晕的工作电压,减少臭氧的产生,但电压的降低导致空气电离的能力急剧下降,除尘的能力也相应的减少.
• 2.在电极表面产生的臭氧,具有非常强的氧化特性,它会将空气中的硅元素氧化生成二氧化硅(白色粉末),吸附在电极表面,二氧化硅具有很高的绝缘性,粘性也非常大, 且极难清洗，造成电极表面逐渐绝缘化,电晕的工作性能越来越差。此问题目前通常采用替换备件的方式处理，造成大量的资源浪费。
电晕工作是建立在极不均匀电场原理，结构上将钨丝固定在平板电极上，平板电极一般用0.5MM的铝板制成。要保证钨丝形成不均匀电场，则平板电极 周围不能有任何毛刺。
工业制造过程中铝板都是通过冲压的方式来完成，冲压之后铝 板四周都会形成剪切口，剪切口的尖端远远大于钨丝的不均匀特征。电晕工作时在铝板剪切口的尖端形成辉光放电，造成钨丝不能形成电晕工作。为保证电晕的特性，必须将铝板剪切口的毛刺打磨抛光，这样势必会投入大量的人工成本。
由于铝板上的剪切口形成局部辉光放电，产品的除尘功能变得极不稳定。
市场上商家出售的空气净化机品牌有霍尼韦尔、大金、夏普、飞利浦、美的、亚都、松下、三洋、海尔、远大等几十家。空气净化器的价格一般在1000—4000。[size=89%]•这些品牌使用的技术方案都是上述方法之一，有些产品会同时使用到几种方法，结构非常复杂，但对空气污染的治理效果却不理想。
等离子创新科技
认识误区：当人们意识上已经建立了电晕是以极不均匀导电极上的强电场为基础而形成空气放电模式，那么第三种电晕方式根本不能成立（不均匀导电极已经接地）。•第三种电晕方式:不论是从科学理论上还是工业应用上,对电晕的认识都是建立在阳电晕和阴电晕两种方式上。对第三种电晕方式的探索和应用尚属一种科学发现，而要证明此种方式的存在非常容易。
应用：对于目前科学理论上利用不均匀电场方式对气体进行电离还仅仅局限于平面技术上，在平面电离技术上不需要使用到第三种电晕方式。而当平面电离技术发展到空间电离区域时，第三种电晕方式显得非常重要，而成功将第三种电晕方式应用到空间电离技术上，不论是在国内还是在国际上都属科学首创。两种电离技术的应用结果存在着质的区别。
电离度：
在等离子体中存在正离子、电子和中性粒子(包括原子或分子)等三种粒子，假设它们的密度分别为ne,ni,nn，由于电子质量极小密度可忽略不计。电离度β=ne/(ne+nn)，以此来衡量等离子体的电离程度。日冕、核聚变中的高温等离子体的电离度都是100%，像这样β=1的等离子体称为完全电离等离子体。电离度大于1%(β≥10-2)的称为强电离等离子体，电离度小于１‰
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