等离子体净化室内空气中甲醛

  室内空气中甲醛是重点污染物之一,利用介质阻挡放电等离子体进行甲醛去除已经有较多报道,但总的来说还存在一些问题:理论方面,冷等离子体产生机理、等离子体与被处理甲醛时的物理化学过程还不很清楚;技术方面,甲醛净化模型大多处于实验摸索阶段,缺乏完善的数学模型、处理装置和工艺的优化设计,有必要对开发脱除甲醛的机理模拟、等离子体发生器结构参数优化、验证进行实验研究,以加速等离子体技术在甲醛脱除上的实际应用。

室内甲醛净化

  在低温等离子体脱除甲醛的动力学研究中,有人首次对介质阻挡放电脱除甲醛进行了实验研究,他们的实验结果表明:在室温条件下,介质阻挡放电可以有效地脱除气体中的甲醛。气体停留时间为10s,在外加电压18KV,甲醛含量为147mg/m3浓度下,去除率可达到90%,而当电压增加到19kv甲醛浓度为134mg/m3时,去除率可高过97%。研究认为甲醛的脱除通过两种过程来实现:一是电子的直接碰撞,二是自由基的碰撞,甲醛的脱除主要通过OH自由基和O原子与之碰撞,使甲醛分子逐步离解。

  在甲醛等离子反应历程中,气态甲醛分子与电场电子、各活性基团直接碰撞而发生了化学氧化反应分解的过程。电子在放电过程中获得的能量分布范围为2~20V,甲醛分子中C—H键能为4.3eV。C—0键能为7.7eV,两键键能〈20eV,因此在电场中产生了HCHO-CHO-CO-CO2的逐步离解过程,最终,甲醛分子被氧化成CO2。

  甲醛的脱除效率与外加电压、气体组成以及气体在放电区停留时间有关。在电场中当电压增强且电场强度及输入反应器的能量增大时,产生了更多高能电子,从而提高了污染物的去除率。而当等离子反应器的能量一定时,甲醛流经反应器的流速越大,气体分子停留时间越短,污染物分子和高能电子碰撞的几率就越少,污染物分子离解、电离和激发的几率相应减少,污染物分子的去除率下降。研究还表明,在电场中增加某些可提高填料电晕放电的强度介电填料,比无填料对甲醛的去除率要高。但是,实际模拟试验中,随着甲醛浓度的减小,通过等离子反应器对甲醛的降解率随之减小。因此,低温等离子体净化甲醛比较适合于高浓度的甲醛净化。

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