粒子净化技术原理
3．粒子净化技术原理
应用介质壁垒放电装置产生的粒子体在可控制的空气粒子化过程应用方面的发展带来了室内空气环境净化方面的实际应用。它们可以专门用来净化室内空气当中的挥发性有机污染物(VOCS)；粒子化空气同时也能促进去除非常细的颗粒物（PMX）。空气粒子化过程包括：诱导性成效的空气粒子。例如：氧粒子O2– , 它是由两个原子氧自由基的阴粒子组成，与空气中的VOCs和PMx反应很快。
专用的空气粒子化的设备比偶然的‘源’更好控制。粒子发生器的设计和运行的近期发展产生了可控制的符合要求的专有粒子的输出；不希望产生的副产品臭氧被特殊的技术所控制在最低水平。
无论这些用于净化的工作物质是室外天然产生还是人工室内产生，都决定于每一环境的组成，特别决定与痕量种类的类型和浓度。专有的反应性决定于单个分子和原子的物理性质。如：粒子能、电子亲和性、质子亲和性、偶极距、极性和化学反应性。N2+，O2+，N+和O+非常快（微秒级）转为质子化的水合物：Ｈ＋．（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎ＜１０），而自由电子很快附在氧上生成超氧基阴粒子3O2-，它亦能生成水合物。这些中间体种类总称为“粒子簇”。
粒子簇进一步与痕量挥发性的颗粒的组分相反应。单个粒子簇在其短（～１分）寿命期间，在地平面上的空气中可与１０１２之多的分子相碰撞。随后该分子在气体中解离并反应。粒子化学连续变化：分子重新排列，分子粒子簇和粒子化的带电粒子的生长。质子化了的水合物其粒径约１ｎｍ（0.001ｕｍ），电迁移率１－２ｃｍ２／ｖ－ｓ。粒子簇约０.０１－０.1ｕｍ，迁移率０.３－１＊１０－６ｍ２／ｖ－ｓ。在粒子大小方面，后者较大，但电迁移的量级要小。雾滴或尘粒的范围上限是１０ｕｍ。
空气粒子的寿命强烈决定于湿度、温度和痕量挥发性和颗粒种类的相对浓度。它们的浓度越低，粒子的寿命越长，即碰撞某物的机会较少。在清洁空气中天然产生的小空气粒子典型寿命是~100-1000秒。
“从化学观点看，室内环境是一个反应容器，化学试剂可连续进出。化学试剂中的一些能相互反应(或它们自己之间反应)，产生反应产物。不同情况下此种反应产物在室内环境中可能没有。”—C.J. Wescher H.C.Shiels，“室内污染物之间的潜在反应” (Atm.Environ.vol.31(21),pp.3487-3495,1997) 。
氧、超氧化物、过氧化物和羟基种类，它们均是ROS。它们参加固、液、气体中一个混合的氧化-还原反应。ROS对大气中有机物的破环是重要的，但ROS也参加本底水平的“烟”的形成和臭氧对流层的破环。羟基自由基对挥发性有机物对流层的破环是关键.这种破坏是通过一系列复杂的化学反应完成的。它包括从有机化合物中将电子抽取出来的氧化反应，这种反应本身又能与其他有机分子进行链式反应。
ROS 一粒子形式的化学在“内部”和“外部”空间能遇到.SnO2固态传感器通常用于 “敏感”痕量气体，它受氧和水蒸气的化学吸附所影响。在极高的操作温度下，空气中O2吸附到有负电荷的晶体表面。警惕中的电子给予体的电子附后传给吸附着的O2，生成超氧化物的自由基，它能与CO、碳氢化合物和其它痕量气体或蒸汽反应。电子的最终释放减少了表面电荷并使电导率增加，此增加随后被“敏感了”。在光化学反应中固体燃料电池，过程中相似的化学会遇到。
从氧分子O2产生最通常的三种ROS自由基: O-，O2-，O3-[51] [52]。其中，O2-的反应性最小，最稳定。它是地球上定温下最可能遇到的氧自由基的种类。它的化学含有与水生成水化簇粒子的反应。[53] 两个相关的种类：过氧化氢和氢氧化物均能氧化有机分子。超氧化物与水反应(4)生成氧的过羟基和羟基自由基，它们也能氧化有机分子。
2 O2- + 2H2O →O2 + HO2- + HO (4)
超氧化物也可直接与臭氧作用以生成羟基阴粒子和羟基自由基(5).此反应为驱除臭氧的一种途径.
2 O2- + H2O + O3→2O2 + HO- + HO (5)
一个反应路线(6)可被假设.按此路线有空气粒子化产生的超氧化物和其它ROS以O2简述，促进了挥发性有机化合物的氧化,也促进了与空气颗粒物联结的一次挥发性有机化合物的氧化。
CxHy+(x+y/4) O2→XO2 + (Y/2) H2O (6)
此简单的表达式经废水处理的理论氧需要量(ThOD)的计算和对热燃烧的需氧量的计算后，被定型了.更一般化的挥发性有机物(VOCs)和ROS反应以及颗粒物(PMx)和ROS的反应可能被要求，以便从有机物和较易除去或允许存在的较大量分布的颗粒物中产生未端氧化产物。
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[ 本帖最后由 tom100 于 2011-3-11 21:33 编辑 ]
