[01772807]纳米二氧化钛等离子体放电催化空气净化技术

随着城市空气污染的加重和人们对空气质量要求的提高，空气净化已成为社会普遍的需求。污染的空气同样是病菌病毒快速传播的重要途径。2003年遭遇的非典病毒，更使得空气净化显得尤为迫切。纳米二氧化钛等离子体放电催化技术即是空气净化中最有前景的技术之一。该项目组长期从事高压电技术和低温等离子体放电的研究，并于2002年底首创提出纳米二氧化钛等离子体放电催化的思路。经过前期的技术积累和非典时期项目组全体成员的艰苦努力，终于研制成功了“纳米二氧化钛等离子体放电催化空气净化器”。该项目已申请国家专利。技术指标：所谓纳米二氧化钛等离子体放电催化指的是：纳米二氧化钛在等离子体放电的催化下可产生大量的羟基自由基，在羟基自由基、等离子体、紫外辐射、强电场等效应联合作用下，降解空气中的有害有机物(例如甲醛、甲苯等)和杀灭病菌病毒。放电等离子体一般由气体放电产生，平均电子能为1～10eV，其电场强度可以高达千伏/毫米。放电等离子体产生的高能电子作用于有机物可以导致其化学键破坏，其强电场可以影响有机物的微观结构，而放电产生的紫外线和一部分等离子体可以激发纳米二氧化钛产生大量的羟基自由基。羟基自由基对有机物的破坏速度快、能力强(氧化能力远高于臭氧)，几乎可以降解所有的有机物和杀死各种病菌病毒。作为一种新兴的空气净化技术，纳米二氧化钛等离子体放电催化与一般的空气净化技术相比兼有如下几项特点：(1)速度快：纳米二氧化钛等离子体放电催化产生大量的羟基自由基，而且有强电场、高能电子、紫外线等协同作用，因此反应速度快。(2)能力强：纳米二氧化钛等离子体放电催化产生的羟基自由基氧化性仅次于氟，并且更容易攻击有机物中的化学键，根据文献报道的数据，几乎可以降解大部分有机物和杀死各种病菌病毒。许多在常温条件下其它氧化剂(如臭氧、氯气等)无法降解的物质(例如氟氯烃等)，通过纳米二氧化钛等离子体放电催化产生的羟基自由基亦可降解。(3)能耗低：纳米二氧化钛等离子体放电催化采用介质阻挡式放电，与电弧放电等形式相比，放电通道大部分被截止，放电电流极小，因而能耗很低。光催化需要以紫光灯将电能转换为紫外光的光能，其转换效率很低；而纳米二氧化钛等离子体放电催化不需要附加的能源转换，直接将放电的能量作用于纳米二氧化钛，因此能量利用效率高。(4)实时性好：污染空气的处理全部在反应腔中完成，出口即为洁净空气。由于羟基自由基的寿命极短，反应器出口空气中羟基自由基已经完全泯灭，不会散布到整个空间，因此处理期间，人仍然可以处于该空间。(5)兼容度高：处理单元结构简单，具有直接的电气接口，无需附加的能源转换装置，便于系统设计。可以根据需要通过并联和串连处理单元构成不同参数和性能的空气净化系统。应用说明：(1)设计并制作了各种低温等离子体发生设备；(2)设计并制作了纳米二氧化钛等离子体放电催化空气净化试验装置；(3)设计并搭建了纳米二氧化钛等离子体放电催化杀灭细菌实验平台；(4)进行了纳米二氧化钛等离子体放电催化降解静止甲醛气体的试验，经检测，空气中甲醛浓度为136ppm，5分钟之内甲醛即已降解约70％；(5)进行了纳米二氧化钛等离子体放电催化与光催化静态流动降解甲醛的对比实验，结果表明在风速高出近3倍的情况下，等离子体放电催化的处理效率仍高出光催化约15％左右；(6)进行了纳米二氧化钛等离子体放电催化装置的灭菌实验，未经处理和经过纳米二氧化钛等离子体放电催化处理一分钟后细菌的数量对比效果。未经处理的芽孢杆菌的菌斑很多，经检测菌数约为10<'5>量级，处理一分钟后，芽孢杆菌即全部杀灭。限于条件和危险性，没有进行SARS病毒的试验，估计纳米二氧化钛等离子体放电催化空气净化器完全可以杀灭SARS病毒。合作方式：技术转让、合作生产。