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【摘 要】 随着人们生活水平的提高，利用非平衡等离子技术降解VOCs的研究受到了广泛的关注。本文介绍了等离子体概念、产生方法以及污染物控制的主要原理
【关键词】 等离子；VOCs净化机理；复合技术
引言：
随着空调的广泛应用、装修热潮的到来、以及国家对节能要求的提出等导致了室内空气品质的恶化，其中VOCs的危害引起了国内外各界人士的广泛关注。近年来，国内外已经涌现出很多治理的VOCs高新技术，如活性炭纤维吸附、光催化氧化、生物净化、膜分离、放电等离子体空气净化等。其中，等离子体作为一种净化效率高、无二次污染物产生、低能耗、操作简单的环保新技术用以处理大气中低体积分数的有机废气是近来研究的热点。
1低温等离子体概念以及产生的方法
1.1低温等离子体概念
在不含有大量热量的密集粒子体系中，物质的状态很稳定，电子、离子、自由基等本身不稳定的粒子由于电性中和，化学键的作用构成原子或分子，呈现出静的物质状态。及呈现的是我们常提的固体，液体，气体。当物质被施加高温或者通过加速电子、加速离子加上能量时，中性的物质就被离解成电子、离子和自由机。当施加连续的能量时，物质就会被离解成阴、阳荷电粒子的状态称为等离子体。它的能量高于固体、液体、气体。同时等离子体具有化学反应性，表现出于与其他物质状态不同的特异性能的气体，也被称为物质的第四态。
气体在放电过程中，电子温度Te和离子温度Ti是衡量能量状态的重要参数。放电形成等离子体时，电子在电场中被加速，成为高能电子，高能电子引起碰撞时气体发生电离。當≈称为平衡等离子体或者高温等离子体。当 〉〉称为非平衡等离子体或者低温等离子体。
1.2低温等离子体产生的方法
1.2.1沿面放电法
沿面放电反应器的主体为结构致密的陶瓷（陶瓷管或陶瓷板），在陶瓷内部埋有金属板，把它作为接地极，陶瓷一侧的沿面上布置导电条，把它作为高压电极，另一侧作为反应器的散热面。在中、高频电压作用下，放电从放电极沿陶瓷沿面延伸，在陶瓷沿面形成许多细微的流注通道，进行放电，使气体被去除。用此法对甲苯、丙酮、氯氟烃等有机废气进行处理，有较好的去除效果。沿面放电技术通常使用千赫级的电源频率，其能量效率并不是很高，所以该装置小型化的研究将是此技术的优势之处。
1.2.2电晕放电法
电晕放电是通过在曲率半径很小的电极上施加高电压，发生非均匀放电的一种放电形式。电晕放电可在常温常压下进行，功率和能量消耗较低。电晕放电法包括脉冲电晕放电、直流电晕放电和交流电晕放电。
⑴脉冲电晕放电法
脉冲电晕放电是通过脉冲电源产生的脉冲，使迁移率高的电子受到脉冲场强的加速来获得足够的能量，从而和污染物分子发生一系列反应使污染物被分解去除。脉冲电晕放电中气体分子易被激发电离，但产生的活性粒子少，所以整体效率较低。
⑵直流电晕放电法
直流电晕放电是在直流高压作用下，利用电极间电场分布不均匀性而产生电晕的一种放电形式，该技术广泛应用于静电除尘等方面。直流电晕产生等离子体具有等离子体活性空间小，同时在略高的操作电压下又极易被击穿形成火花放电的缺点。
⑶交流电晕放电法
在交流电压作用下的电晕放电称作交流电晕放电，交流电晕放电方式可有效减少电晕屏蔽的发生并且具有结构较为简单而便于实际应用的特点，能够更好提高电场的利用效率。
1.2.3介质阻挡放电法
介质阻挡放电法是一种高气压下的非平衡放电过程。介质阻挡放电法是最有效和较方便产生等离子体的一种技术方法。
1. 交流高电压发生器 2. 高压电极 3. 介质 4. 接地电极 5. 放电间隙
由此进行改造的净化装置还有填充床式反应器。即在放电空间内填充各种性能的材料，使它们与低温等离子体化学反应较好地结合起来，达到提高污染物去除率，降低能耗，减少二次污染的目的。常见的反应器装置
由此进行改造的净化装置还有填充床式反应器。即在放电空间内填充各种性能的材料，使它们与低温等离子体化学反应较好地结合起来，达到提高污染物去除率，降低能耗，减少二次污染的目的。
2低温等离子体净化VOCs的主要原理
低温等离子体在电场的作用下获得具有极高化学活性的高能粒子（电子离子、活性基团和激发态分子） 与气体分子、原子发生非弹性碰撞，将能量转换成基态分子、原子的内能，发生激发、离解、电离等一系列过程，发生一系列的化学反应[7]。当电子能量较低（<10 eV）时，产生活性自由基，活化后的污染物分子经过等离子体定向链化学反应后被脱除。当电子平均能量超过污染物分子化学键结合能时，分子键断裂，污染物分解。
3低温等离子体的复合净化技术的主要原理
3.1低温等离子体与光催化复合技术
光催化反应的原理是催化剂在光的照射下吸收某一波长的能量并产生激发的作用，生成电子（）和正孔（）电子与空气中的氧发生还原反应，正孔与被吸附的物质发生氧化反应，生成高活性的氧化物（如光致空穴，羟基自由基等）。而在产生等离子体的放电区域会源源不断地产生高能电子、自由基，同时还有丰富的紫外线。这样催化反应在常温下便能产生高活性氧化物。这样，就降低了催化反应的能耗。又能与等离子体协同提高污染物的降解率。同时催化剂能够促进CO的完全氧化和臭氧的分解，消除二次污染。
3.2低温等离子体与吸附复合技术
机理研究：吸附作用包括两个方面。其一是化学吸附，也就是直接参与反应。其二是物理吸附能够造成污染物的相对富集，增加方应物在反应区的停留时间。两者都可以提高放电能量的有效利用率。吸附剂还可吸附放电等离子体空间被激活的大量短寿命活性物质或者在放电之前就吸附有利于产生高活性自由基的物质，当放电产生时造成局部自由基的富集，强化微孔结构表面的多相降解反应，多孔性颗粒的表面在电子的撞击下也可能成为反应活性中心，从而提高VOCs的净化效率。
【关键词】 等离子；VOCs净化机理；复合技术
引言：
随着空调的广泛应用、装修热潮的到来、以及国家对节能要求的提出等导致了室内空气品质的恶化，其中VOCs的危害引起了国内外各界人士的广泛关注。近年来，国内外已经涌现出很多治理的VOCs高新技术，如活性炭纤维吸附、光催化氧化、生物净化、膜分离、放电等离子体空气净化等。其中，等离子体作为一种净化效率高、无二次污染物产生、低能耗、操作简单的环保新技术用以处理大气中低体积分数的有机废气是近来研究的热点。
1低温等离子体概念以及产生的方法
1.1低温等离子体概念
在不含有大量热量的密集粒子体系中，物质的状态很稳定，电子、离子、自由基等本身不稳定的粒子由于电性中和，化学键的作用构成原子或分子，呈现出静的物质状态。及呈现的是我们常提的固体，液体，气体。当物质被施加高温或者通过加速电子、加速离子加上能量时，中性的物质就被离解成电子、离子和自由机。当施加连续的能量时，物质就会被离解成阴、阳荷电粒子的状态称为等离子体。它的能量高于固体、液体、气体。同时等离子体具有化学反应性，表现出于与其他物质状态不同的特异性能的气体，也被称为物质的第四态。
气体在放电过程中，电子温度Te和离子温度Ti是衡量能量状态的重要参数。放电形成等离子体时，电子在电场中被加速，成为高能电子，高能电子引起碰撞时气体发生电离。當≈称为平衡等离子体或者高温等离子体。当 〉〉称为非平衡等离子体或者低温等离子体。
1.2低温等离子体产生的方法
1.2.1沿面放电法
沿面放电反应器的主体为结构致密的陶瓷（陶瓷管或陶瓷板），在陶瓷内部埋有金属板，把它作为接地极，陶瓷一侧的沿面上布置导电条，把它作为高压电极，另一侧作为反应器的散热面。在中、高频电压作用下，放电从放电极沿陶瓷沿面延伸，在陶瓷沿面形成许多细微的流注通道，进行放电，使气体被去除。用此法对甲苯、丙酮、氯氟烃等有机废气进行处理，有较好的去除效果。沿面放电技术通常使用千赫级的电源频率，其能量效率并不是很高，所以该装置小型化的研究将是此技术的优势之处。
1.2.2电晕放电法
电晕放电是通过在曲率半径很小的电极上施加高电压，发生非均匀放电的一种放电形式。电晕放电可在常温常压下进行，功率和能量消耗较低。电晕放电法包括脉冲电晕放电、直流电晕放电和交流电晕放电。
⑴脉冲电晕放电法
脉冲电晕放电是通过脉冲电源产生的脉冲，使迁移率高的电子受到脉冲场强的加速来获得足够的能量，从而和污染物分子发生一系列反应使污染物被分解去除。脉冲电晕放电中气体分子易被激发电离，但产生的活性粒子少，所以整体效率较低。
⑵直流电晕放电法
直流电晕放电是在直流高压作用下，利用电极间电场分布不均匀性而产生电晕的一种放电形式，该技术广泛应用于静电除尘等方面。直流电晕产生等离子体具有等离子体活性空间小，同时在略高的操作电压下又极易被击穿形成火花放电的缺点。
⑶交流电晕放电法
在交流电压作用下的电晕放电称作交流电晕放电，交流电晕放电方式可有效减少电晕屏蔽的发生并且具有结构较为简单而便于实际应用的特点，能够更好提高电场的利用效率。
1.2.3介质阻挡放电法
介质阻挡放电法是一种高气压下的非平衡放电过程。介质阻挡放电法是最有效和较方便产生等离子体的一种技术方法。
1. 交流高电压发生器 2. 高压电极 3. 介质 4. 接地电极 5. 放电间隙
由此进行改造的净化装置还有填充床式反应器。即在放电空间内填充各种性能的材料，使它们与低温等离子体化学反应较好地结合起来，达到提高污染物去除率，降低能耗，减少二次污染的目的。常见的反应器装置
由此进行改造的净化装置还有填充床式反应器。即在放电空间内填充各种性能的材料，使它们与低温等离子体化学反应较好地结合起来，达到提高污染物去除率，降低能耗，减少二次污染的目的。
2低温等离子体净化VOCs的主要原理
低温等离子体在电场的作用下获得具有极高化学活性的高能粒子（电子离子、活性基团和激发态分子） 与气体分子、原子发生非弹性碰撞，将能量转换成基态分子、原子的内能，发生激发、离解、电离等一系列过程，发生一系列的化学反应[7]。当电子能量较低（<10 eV）时，产生活性自由基，活化后的污染物分子经过等离子体定向链化学反应后被脱除。当电子平均能量超过污染物分子化学键结合能时，分子键断裂，污染物分解。
3低温等离子体的复合净化技术的主要原理
3.1低温等离子体与光催化复合技术
光催化反应的原理是催化剂在光的照射下吸收某一波长的能量并产生激发的作用，生成电子（）和正孔（）电子与空气中的氧发生还原反应，正孔与被吸附的物质发生氧化反应，生成高活性的氧化物（如光致空穴，羟基自由基等）。而在产生等离子体的放电区域会源源不断地产生高能电子、自由基，同时还有丰富的紫外线。这样催化反应在常温下便能产生高活性氧化物。这样，就降低了催化反应的能耗。又能与等离子体协同提高污染物的降解率。同时催化剂能够促进CO的完全氧化和臭氧的分解，消除二次污染。
3.2低温等离子体与吸附复合技术
机理研究：吸附作用包括两个方面。其一是化学吸附，也就是直接参与反应。其二是物理吸附能够造成污染物的相对富集，增加方应物在反应区的停留时间。两者都可以提高放电能量的有效利用率。吸附剂还可吸附放电等离子体空间被激活的大量短寿命活性物质或者在放电之前就吸附有利于产生高活性自由基的物质，当放电产生时造成局部自由基的富集，强化微孔结构表面的多相降解反应，多孔性颗粒的表面在电子的撞击下也可能成为反应活性中心，从而提高VOCs的净化效率。