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  等離子被國際上稱作“21世紀環境科學的關鍵技術”之一，是集光、電、氧化于一體的新型空氣凈化技術。等離子學科是涉及高能物理、放電物理、放電化學、反應工程學、高壓脈沖技術等領域的一門交叉學科。進入上世紀80年代后, 將低溫等離子體技術用于處理細菌病毒等微生物以及處理各類有害氣體等方面成為國內外研究的熱點之一。與其他消毒以及有害氣體治理技術相比, 等離子體法具有效率高、能耗低、適用范圍廣等特點。

  目前市場上有標稱采用等離子技術開發的空氣消毒與空氣凈化產品，但是，這些產品是否符合等離子的特性要求?其指標、特性與其他技術比較，有什么優點?其可能產生的臭氧濃度是否具有權威部門出具的安全報告?很多自己命名的等離子產品可能不是等離子，或者說是不合格的等離子產品。

  我們這里提到的空氣消毒與空氣凈化器主要是指用于室內的產品，即在有人環境可以在連續工作的場景適合使用的產品，主要包括醫院、公共場所、幼兒園、學校、中央控制室、銀行、口岸、法醫檢驗、食品制造、醫藥制造、精密儀器等。室內應用與工業應用有比較大的差別，等離子在工業廢氣中脫硫、脫銷、去除VOCs方面的應用已經有較長的歷史，在室內應用是近幾年開始發展起來的。

  等離子空氣消毒與空氣凈化產品的開發的要點主要為。

  一、等離子的定義與室內空氣消毒與空氣凈化使用的等離子產品的特征

  發生電離的氣體統稱為等離子體(或稱為等離子態)。等離子體(Plasma)是一種由自由電子和帶電離子為主要成分的物質形態，廣泛存在于宇宙中，被視為是物質的第四態。按此定義敘述，通過空氣電離產生的負離子、正負離子群(夏普提出的派力克)都屬于等離子范疇。等離子種類很多，應用范圍很廣，我們這里敘述的室內空氣消毒與空氣凈化的等離子產品與負離子、正負離子具有明顯的不同之處。

  等離子空氣消毒機與空氣凈化器的特征主要為：

  正離子與電子的數量大致相同，同時具有相當大的濃度，其密度大約為1014個~1018個m-3，即108個~1012個cm-3。負離子發生器產生的負離子濃度大約為106個~108個cm-3。

  二、等離子空氣消毒機與空氣凈化器發生等離子的主要方法

  室內凈化消毒使用的等離子大致有兩種發生方法，一種是高壓脈沖電暈放電(Corona Discharge)方法;另一種是介質阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge，DBD)方法。

  采用高壓電離的靜電除塵器與用于室內空氣凈化的靜電吸附消毒機，其電暈空間中都存在等離子區，但是這個等離子區很小，如果加上很高的電壓，空氣就會被擊穿，而且臭氧會劇增，即便如此，其等離子區仍然很小。高壓脈沖電暈放電方法是在直流高壓(2KV~6KV)基礎上加上脈沖高壓(20~25KV)，脈沖寬度為1μs，周期20ms的高壓，就能產生激烈的高頻率的電暈放電，空間氣體就會迅速成為高濃度的等離子體，但是其等離子區仍然不能達到整個電場空間。

  現在我國市場銷售的商業化的等離子消毒機大多數是高壓電離的靜電除塵器類型的，脈沖高壓的比較少。這種電離模式是否符合本文所述的等離子要求，需要大家進行判別的。

  另一種是介質阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge，DBD)方法。介質阻擋放電(DBD)是一種被絕緣介質阻擋層隔開的兩個電極之間的高壓放電，該絕緣介質阻擋層一般覆蓋在電極上，也有懸掛于放電空間中，當在兩電極處施加交流電壓時，空間中氣體產生電離。一般是在一個玻璃容器中充惰性氣體以增高電離電壓。介質阻擋放電可根據放電結構分為兩類，即體積放電和表面放電。

  這兩種介質阻擋放電方式的用于空氣凈化的產品目前都已經商業化。

  三、等離子空氣凈化消毒機與凈化器的作用及其原理

  介質阻擋放電等離子體在產生過程中會產生大量的強氧化性自由基，O、OH(羥基自由基)、HO2(過氧化氫自由基)，有機物高分子包括細菌病毒細胞受到高能離子碰撞，其分子鍵斷裂，形成碎片或降解成為小分子的基團，經過一系列的反應，最終可以氧化成為CO、CO2、H2O。等離子也被稱為分子擊斷技術。

  等離子空氣凈化消毒機與凈化器有很好的去除室內空氣中的細菌病毒等微生物以及TVOC，包括甲醛、苯系物等污染物，有很好的除臭性能。

  四、等離子空氣凈化消毒機與凈化器的優點與限制

  等離子空氣凈化消毒機與凈化器與吸附、吸收以及紫外線照射、靜電吸附等消毒因子比

  較，其主要優點為：

  1、沒有耗材;

  2、殺死滅活細菌病毒，安全可靠;

  3、阻力小、能耗低;

  4、面速高、體積小;

  5、壽命長，CCM高。

  其限制使用的性能主要為：

  1、除顆粒物;

  2、臭氧發生量;

  3、一般在腔內完成消毒凈化，不建議彌散在空間中。

  五、臭氧濃度限值

  所有的空氣電離凈化產品都受到釋放臭氧濃度的限制，等離子產品也受到限制。

  有關空氣消毒機與空氣凈化器臭氧釋放濃度限制的有2個標準。

  一個是《家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能 空氣凈化器的特殊要求》GB 21551.3-2010。該標準規定的產品出風口5cm處臭氧濃度的增加量不能超過0.1mg/m3。

  另一個是《家用和類似用途電器的安全 空氣凈化器的特殊要求》GB 4706.45。該標準第32條輻射、毒性和類似危險增加規定：電離裝置產生的臭氧濃度不應超過規定的要求。通過下述試驗，確定是否合格：在一個密閉的房間內進行試驗，房間的尺寸為2.5m×3.5m×3.0m。房間保持溫度約25℃、相對濕度50%，空氣凈化器以額定電壓通電24小時，如果拆除過濾器為較不利狀態，則應該拆除過濾器。

  臭氧取樣管設置在距空氣凈化器出口50mm處的位置，試驗開始時先測量本底的臭氧濃度，然后將試驗在測得得最大濃度減去本底臭氧濃度。

  臭氧濃度百分比應不超過5×10-6，即0.05PPM，合0.1mg/m3。

  如果安裝說明書規定空氣凈化器安裝的房間體積超過30m3，則測試房間應相應增加。

  現在市場是商業化的離子類空氣凈化器大多采用第一種方法檢驗臭氧發生量，實際上第二個標準才是空氣凈化器對于臭氧濃度強制性的安全的標準。

  第二個標準關于臭氧濃度釋放量的檢驗方法來源于美國，美國認為需要嚴格控制電離類空氣凈化器的臭氧釋放量，他們認為這個標準很難達到，以致于權威人士認為電離類空氣凈化器不應該成為主流技術。

  我估計，第二個有關臭氧的安全標準在業內鮮為人知，哪位先前已經關注了請告訴我，哪位開發的或你使用的電離類空氣消毒機或空氣凈化器有第三方按第二個標準檢驗的也請告訴我，好嗎?

  六、新開發的等離子空氣凈化消毒機與空氣凈化器的性能指標

  計劃采用綜合技術開發一款新的等離子空氣凈化消毒機與空氣凈化器，其綜合性能指標要優于目前市場上所有的商業化的同類產品。

  對于等離子空氣消毒機，其消毒性能應該包括以下方面：

  1、在20立方米或30立方米氣霧室測試，人工發生高濃度白葡萄球菌，要求開啟空氣消毒機運行60分鐘，細菌去除率大于99.99%。

  2、在說明書規定的使用空間，比如150立方米測試，對于自然狀態的空氣中的自然菌，要求開啟空氣消毒機運行60分鐘，細菌去除率大于95%。(該指標很多產品測試方法有悖消毒技術規范，正確的測試方法應當在說明書上規定的使用空間進行測試，而不一定是30立方米)

  3、本產品提出要求對機內可能設置的過濾材料表面進行測試，致病菌應該未檢出。(發起制定團體標準)

  4、本產品提出要求對使用環境的凈化半徑內的物體表面進行檢測，表面細菌總數應該小于5cfu/cm2，符合醫院消毒衛生標準的要求，致病菌應該未檢出。(發起制定團體標準)

  5、臭氧濃度應該按《家用和類似用途電器的安全 空氣凈化器的特殊要求》GB 4706.45。該標準第32條測試合格。

  6、具有高效去除TVOC、甲醛與異味的功能，優于同類產品，(發起制定團體標準)

  對于等離子空氣凈化器，其凈化性能應該包括以下方面(所有的空氣凈化器產品都應該有三高一低的第三方測試報告，凈化效率百分數的測試方法已經成為過去)：

  1、顆粒物與甲醛CADR大于800m3/h;

  2、TVOC的CADR大于800m3/h;

  3、CCM達到高效級;

  4、凈化能效大于15m3/(h.W);

  5、噪聲(聲功率)小于60dB(A);

  6、臭氣濃度小于10(國家自然保護區空氣質量)(發起制定團體標準)

  7、臭氧濃度應該按《家用和類似用途電器的安全 空氣凈化器的特殊要求》GB 4706.45。標準第32條測試合格。

  8、除菌性能達到醫院消毒機的性能要求。

  目前，空氣凈化行業產品呈現出同質化嚴重的狀態，該行業產品在去除氣態污染物、除臭、空氣殺菌消毒、表面病毒滅活、耗材、噪聲、能耗、凈化半徑等多方面出現瓶頸現象，我們經過研究認為等離子技術的引入，有突破技術瓶頸的作用，我們希望采用先進等離子技術的空氣消毒與空氣凈化產品能夠為空氣凈化行業與市場帶來新的氣象。

文章來源：吳教授工作室