新风静电除尘杀菌装置（杀菌阻断病毒除尘净化）

新风静电除尘杀菌装置（杀菌阻断病毒除尘净化）李庆等的研究结果表明，电极结构是离子风影响除尘效率的关键，因此可以通过改变电极结构来改变流场形态，从而提高净化效果。Shen Heng等对五种不同形状收集极的静电除尘器流场的模拟计算结果显示，电极形状影响流场分布，从而影响除尘效率。如图2a所示的传统的线-板静电除尘器，但二次扬尘会降低除尘效率。对此，T. Yamamoto等将线-板电极的集电极改造为袋状结构，如图2b所示，有效地抑制了二次扬尘，小粒径颗粒的收集效率提升至80%。离子风对除尘效率的影响与来流速度有关，Liang W.J.等对电除尘效率的数值计算的结果显示，当来流速度大于0.6m/s，离子风对除尘效率的影响可以忽略；当来流速度小于0.2m/s，离子风能提高除尘效率。Wang Yifan等对蜂窝式静电除尘器的除尘效率进行数值计算的结果显示，离子风在这种电极结构中有促进颗粒凝聚，减小颗粒沉积死区的作用。Zhang Jianping

离子风是气体放电产生的高能电子推动中性粒子运动，从而在宏观上表现为流体的一种现象。由于离子风具有低噪声、低功耗、响应速度快和无机械运动部件等优点，在过去的数十年中，离子风的研究和应用取得了很大发展。

离子风的流动特点、携带带电粒子等属性，决定了其在不同领域的广泛应用，主要有食品干燥、温度控制、推进、助燃和空气净化等。离子风所具有的独特优点使其应用前景光明，虽然离子风在很多领域还在实验阶段，并且一些关键问题还有待解决，但未来离子风的应用将会更加成熟。

等离子体在空气净化领域应用广泛，气体放电过程中产生的带电粒子与待处理的空气混合后，对有害微生物进行消杀，促进颗粒物的凝并，提高空气质量。M. J. Gallagher等通过等离子体直接处理空气，虽然杀菌效率可以高达97%，但放电产生的臭氧达到了28μg/L，会造成二次污染。由于离子风的流动性，可将电极产生的带电粒子与空气中的微生物充分混合，既可以提高杀菌效率，又能够稀释臭氧含量。

E. Timmermann等采用DBD作为等离子体源联合离子风处理室内空气，并与等离子体直接处理后的空气做了对比，研究结果如图1所示，等离子体直接处理空气后臭氧含量高达15000μg/L，而杀菌率只有24%；但等离子体与离子风联合处理后的臭氧含量仅为362μg/L，且杀菌率高达95%。

图1 有无离子风情况下的影响对比

M. Schmidt等利用相同的原理分解空气中的甲乙酮，结果显示等离子体和离子风共同作用下分解率达94%。以上都是针对空气中的细菌和有害气体的研究，离子风由于携带活性粒子，还可以用于有关病毒的消杀，阻断病毒的传播途径等。

在静电除尘中，通过离子风对除尘效率也有着重要的影响。T. Yamamoto等通过实验证明了静电除尘过程中颗粒受电场、来流和离子风的共同作用。离子风影响颗粒物的驱进速度和荷电时间，从而影响除尘效率。

离子风对除尘效率的影响与来流速度有关，Liang W.J.等对电除尘效率的数值计算的结果显示，当来流速度大于0.6m/s，离子风对除尘效率的影响可以忽略；当来流速度小于0.2m/s，离子风能提高除尘效率。Wang Yifan等对蜂窝式静电除尘器的除尘效率进行数值计算的结果显示，离子风在这种电极结构中有促进颗粒凝聚，减小颗粒沉积死区的作用。Zhang Jianping等对离子风在线-筒电极除尘效率的数值计算结果表明，离子风可以促进PM2.5的收集，最高效率可达83.1%。然而，沈欣军等]的研究表明离子风会在除尘器中形成涡流，阻碍颗粒物的捕集。

李庆等的研究结果表明，电极结构是离子风影响除尘效率的关键，因此可以通过改变电极结构来改变流场形态，从而提高净化效果。Shen Heng等对五种不同形状收集极的静电除尘器流场的模拟计算结果显示，电极形状影响流场分布，从而影响除尘效率。如图2a所示的传统的线-板静电除尘器，但二次扬尘会降低除尘效率。对此，T. Yamamoto等将线-板电极的集电极改造为袋状结构，如图2b所示，有效地抑制了二次扬尘，小粒径颗粒的收集效率提升至80%。

图2 线-板式电极静电除尘器

近年来双极性离子风也被用来净化空气。Chang Qianyun等]采用双极性预荷电装置辅助收集空气中颗粒的研究表明，离子风可以加强不同极性颗粒物的混合，加速颗粒物的凝并，与没有预荷电装置静电除尘器相比，除尘效率提高了12%。

双极性电晕放电离子风颗粒收集装置如图3所示，V. T. Dau等]采用双电极电晕放电离子风激励器收集空气中的颗粒物。针电极可产生双极性的离子风，既可以促进正负极性颗粒凝并，也可以加快颗粒物的驱进速度，除尘效率可达到94%。

图3 装置示意图

离子风在空气净化领域的应用已日渐成熟，在未来有望实现室内空气净化，但需要解决以下两个问题：

（1）通过放电净化空气，主要是带电粒子与空气中的污染物的结合，在电场作用下消除污染物，因此需要优化电极结构，提高带电粒子浓度，并使离子风将带电粒子与空气微生物和颗粒物充分混合，使得离子风的流场形态更有利于促进颗粒凝并。改变地电极形状，影响流场形态，例如电源使用三相电源，可以提高运行电场强度；地电极使用波形电极，增加离子风的湍流度，也可以在高压电极与地电极之间设置交流电场，带电粒子可以与污染物充分接触，加速污染物的沉降。

（2）放电过程中产生的臭氧如果不加以处理，会造成二次污染，因此需要抑制有害副产物的产生。在高压电极附近安装紫外线照射装置可以有效抑制臭氧的产生；另外在净化装置前设置一个加湿器，空气湿度的提高也可以有效抑制臭氧等副产物的产生。

以上研究成果发表在2021年第13期《电工技术学报》，论文标题为“离子风的应用研究进展”，作者为张明、李丁晨 等。