复旦大学区琼荣团队升级等离子体空气除尘技术
新闻中心讯 空气净化是近年来公众关注的热点议题。如果说现在市面上常见的过滤除尘技术仅为一张口罩，能够物理拦截大颗粒尘埃，那么等离子除尘技术就是吸铁石，先使微尘带上电荷，再通过强电场将其吸住，并且能够分解有机大分子、杀灭细菌病毒。由复旦大学信息科学与工程学院教授区琼荣带领团队研发的升级版等离子体灭菌除尘技术亮相第18届中国国际工业博览会。
杀菌零耗材，编织结构反应器增寿至五年
现在市面上的空气净化器分为两大类，一类是依靠过滤吸附作用拦截空气中的灰尘，一类是凭借等离子体、静电或者负离子技术来净化空气。
据介绍，过滤拦截是物理性吸附，不仅不会杀灭细菌，还会使细菌在其内部繁衍，本身就成为二次污染源。而等离子灭菌除尘技术集尘的同时直接杀灭细菌，收集的尘埃不会成为污染源。为了防止尘埃收集过多，导致电场的收集能力下降，几个月或半年一次的定期清理是即可，而清洗只消耗人工。在设备的寿命期内，等离子除尘器是零耗材的，而物理吸附的HEPA网是一次性耗材，且容尘量低，需要定期更换，虽然整机首次购买价格便宜，使用者却需要承担后期源源不断的耗材更换成本，两三年下来，成本将超过等离子体灭菌除尘设备的投入。
与一般采用针状和锯齿状反应器的做法不同，区琼荣团队采用了编织电极等离子体反应器。“不管是钨丝，还是针状和锯齿状，我们都试验过，对它们的缺点很清楚。理论上，反应器是越尖越好。它们都是锥型的，尖的地方容易被放电腐蚀掉而变钝，尖端电极的场增益就会下降，电压就会上升，臭氧产率也随之上升，因为臭氧产量在一定程度上与电压是正相关关系。现在市面上很多设备，新机器各项指标正常，用了三个月左右，臭氧就容易超标了。” 编织的结构一定程度上解决了电极寿命短的问题，使得电极增寿至五年以上。“从设计上考虑，编织结构的电极直径是相同的，腐蚀下去，直径不会发生变化。由于丝太细，无法竖立，所以采用编织的结构。” 区琼荣解释道。
研发三年，实现成本降低
等离子除尘与负离子除尘、静电除尘，本质上都是高压放电现象加以利用的除尘技术。把空气电离之后产生的带负电的电子和带正电的离子，吸附在尘埃或者有机分子上，从而使尘埃带上电，或者把有机分子电离分解掉。吸附在尘埃上的带电电荷，不再进行随机自由的布朗运动，而沿着电力线电场方向运动。强电场区把带电荷的灰尘吸引过来，带负电的尘埃吸附到正极上，带正电的尘埃吸附在负极上，于是灰尘就被收集在了电场中的积尘区，就像磁铁吸附铁锈一样。这就是离子灭菌除尘技术应用的基本原理。
相较负离子技术和直流放电的静电技术，等离子灭菌除尘技术拥有强大的荷电和集尘能力，净化效率更高远高于前二者。
区琼荣透露，研究此项技术的初衷是降低成本。如今，技术的优化使成本得以降低。“现在市场上一台适用于50平方米会议室的等离子灭菌除尘器售价约3000人民币，适用于20平方米房间的等离子灭菌除尘器售价为1000元左右，而后几乎无需维护的费用，普通家庭使用是没问题的。”随着技术推广与更新，灭菌除尘器市场价格有望降得更低。
区琼荣团队有十余年等离子体物理及其应用研究背景，从最初帮助企业开发等离子体空气净化类产品到形成自主知识产权核心技术，历经五年时间。2010年、2011年各地媒体开始报道雾霾，霾之危害深入人心，团队受邀开始帮助企业开发和检测等离子体空气净化类产品，但总觉得未能充分发挥技术功效，即萌生由实验室自主研发等离子体空气净化产品的想法，2013年开始做样机和大量测试，历时四年时间，形成两大核心技术、多款原型机以及嵌入式模块，可望在不久的将来走进千家万户。区琼荣表示，等离子除尘技术现已进入关键的产业孵化阶段。“除尘灭菌得以实现，让老百姓呼吸干净的空气是我们研究的第一步，让老百姓呼吸到健康的空气才是更高的追求。”
（封面制图 冯宇嘉）