【摘 要】
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大气污染中广泛存在气溶胶状态污染物,如悬浮颗粒物、飘尘和可吸入粒子等,污染物气溶胶给人类健康带来了危害,目前主要采取物理吸附作为收集手段,但存在易脱附、效率低、使用寿命短和对病原体气溶胶无灭活能力等诸多问题。近年来大气压非热等离子体由于能产生高密度活性基团和带电粒子,在气溶胶荷电收集及病原体消杀中取得突破性进展,然而目前对气溶胶荷电机理和收集效率缺少系统性研究,限制了其进一步推广应用。针对此问题,
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大气污染中广泛存在气溶胶状态污染物,如悬浮颗粒物、飘尘和可吸入粒子等,污染物气溶胶给人类健康带来了危害,目前主要采取物理吸附作为收集手段,但存在易脱附、效率低、使用寿命短和对病原体气溶胶无灭活能力等诸多问题。近年来大气压非热等离子体由于能产生高密度活性基团和带电粒子,在气溶胶荷电收集及病原体消杀中取得突破性进展,然而目前对气溶胶荷电机理和收集效率缺少系统性研究,限制了其进一步推广应用。针对此问题,本文研发了气溶胶荷电量测量系统,以及基于等离子体的气溶胶荷电拦截系统,实现了针对病原微生物气溶胶的有效拦截消杀。本文首先研发了气溶胶荷电量测量系统,其包含气溶胶荷电装置、静电场和激光散射装置。该系统首先利用空气等离子体对气溶胶荷电,等离子体区域的电场为10~6V/m,电子密度为2.3×1018 m-3,能够实现对气溶胶场致荷电。激光散射装置和静电场能够标定带电气溶胶在减速电场中的运动距离,从而计算出气溶胶的荷电量,-10k V和-15 k V放电电压对应的荷电量分别为59e和186e。该方法能有效解决湿度较高条件下,传统方法无法测量气溶胶荷电量的难题。本文进一步研发了基于等离子体的气溶胶荷电拦截系统。该系统的电场强度为2×10~6 V/m,电子密度峰值为9.3×1018 m-3,能够实现对气溶胶的高效荷电拦截。在单次过滤实验中,装置对小粒径气溶胶（＜0.5μm）的过滤效率达89.6%,对大粒径（＞0.7μm）的过滤效率达98%,在重度污染循环过滤实验（45m~3,PM2.5 400μg/m~3）中,小粒径气溶胶100分钟循环过滤效率为96.3%。消杀细菌气溶胶实验结果表明,等离子体中活性氧氮粒子能有效杀灭系统拦截的病原微生物。
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