低温等离子体净化

等离子体是物质存在的第4种状态，是由电子、离子、原子、分子和自由基等离子组成的集合体，具有宏观尺度的电中性和高导电性。低温等离子体从宏观上看，是电荷呈中性的电离气体。凡对物质施加能量后，使其形态发生变化，从固体到液体再到气体：如再施加能量，最终能使气体的分子及其原子成为电离状态，这就是物质的第四态，即等离子状态。这种等离子体，即使气体压力很低，其电子温度仍很高，当其他粒子（如离子、中性粒子）的温度较低时，这种状态的等离子体就是低温等离子体。

净化的原理等离子体中的离子、电子和激发态原子都是极活泼的反应性物种，使通常条件下难以进行或速度很慢的反应变得十分快速。脉冲电晕等离子体化学处理技术是20世纪80年代发展起来的一种空气污染控制新技术。利用高能电子（5eV～20eV）轰击反应器中的气体分子（NOX、SOX、O2和H2O等）；经过激活、分解和电离等过程产生氧化能力很强的自由基（・OH、・H2O）、原子氧（O）和臭氧（O3）等，这些强氧化物质可迅速氧化掉NOX、和SO2，在H2O分子作用下生成HNO3和H2SO4。

净化的方法通常采用电晕放电（CoronaDischarge）或辉光放电产生低温等离子体。换言之，可以认为气体分子借助电能，使其处于电离或激发状态，以致化学反应性非常活泼。等离子体中含有电子、游离基、离子、紫外光和许多不同激活粒子，视不同气体介质而定。

脉冲电晕等离子体净化有机物甲苯技术是一种物理与化学相结合的新方法，其基本原理是利用脉冲放电形成非平衡等离子体，产生大量高能活性粒子，其中电子与甲苯分子碰撞；当电子具有的动能高于苯环中C-C键结合能时，苯环被打开，进而被氧化成二氧化碳和水。由于污染气体大多处于常温常压状态，需在常温常压下获得非平衡等离子体，因而要求不均匀外电场只加速电子，不加速离子，以控制气体温度不使其成为热等离子体。采用脉冲前沿极短、宽度很窄的高压脉冲电晕放电，是常温常压下得到非平衡等离子体最简单、有效的方法。

等离子体的两个重要作用第一个作用是预荷电集尘。产生的大量电子和正负离子与空气中的颗粒发生非弹性碰撞，附着在上面，形成荷电粒子，它们在外加电场作用下向集尘极迁移，沉积其上，对于悬浮在空气中直径小于100μm的总悬浮颗粒物（TSP）和直径小于10μm的可吸入颗粒物（PM10）能产生一定的净化效果。

第二个作用是能产生大量的负离子，这些负离子释放到室内空气中，一方面能够调节空气粒子平衡，有利于人体健康：另一方面还能有效清除空气中的污染物，当高浓度的负离子同空气中的有毒物质和灰尘等颗粒物碰撞后使其带负电，这些带负电的颗粒物又会吸引周围带正电的颗粒物（包括空气中的细菌、病毒和孢子等），増大积聚，最后这些颗粒物大到一定程度就会沉降到地面从而降低了被人体吸入体内的危险。

但等离子空气净化方法也会产生大量有害副产物，阻得了其在室内空气净化方面的大规模应用。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学