施加電場以從氣流中分離顆粒通常被稱為靜電沉淀，這是從工業(yè)排放物中去除顆粒物的廣泛采用的技術(shù)。靜電除塵器(ESP)基于帶電粒子和集電板之間的庫侖吸引。這給出了工作原理：放電電極為粒子提供電荷，然后迫使它們通過電場。隨后，顆粒通過電場偏轉(zhuǎn)到收集電極。由于通過向ESP放電電極施加電勢差而形成電場，因此該電場的強(qiáng)度是ESP性能的關(guān)鍵因素。

　　吸附過程是從流體流中去除污染物的常規(guī)技術(shù)。許多吸附材料用于控制空氣污染。例如，活性炭具有長期還原臭氧，選定的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和其他污染物的能力。在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，吸附過程被認(rèn)為對低濃度的污染物有效。然而，它們只是從氣相轉(zhuǎn)移到固相，而不是被破壞。

　　我們研究了通過使用活性炭和不同的載體材料來將這種工藝與光催化工藝耦合以除去氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的可能性。這種新型混合工藝的可行性和效率。并展示了如何通過向活性炭施加電場來增強(qiáng)間歇式反應(yīng)器中氣態(tài)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的去除，以及這種增強(qiáng)是如何實(shí)現(xiàn)的。與VOC特性和電場強(qiáng)度有關(guān)。本次的研究是應(yīng)用電吸附作用去除氣態(tài)污染物的綜合研究，并結(jié)合我們以前的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)，對在此聯(lián)合過程中發(fā)生的相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行了簡單的概述。

　　活性炭電吸附效應(yīng)

　　電吸附效應(yīng)包括向半導(dǎo)體氣體傳感器的敏感層施加外部電場，以改變其感應(yīng)行為。當(dāng)負(fù)電分子接近薄金屬導(dǎo)體的表面時(shí)，自由電子從固體表面被吸引。重要的是，如果處理具有較少可用位移電荷的半導(dǎo)體(例如活性炭)，則靜電吸引所涉及的層的厚度將較大，而電導(dǎo)率將較低。半導(dǎo)體電性能的這種變化是金屬氧化物(MOS)氣體傳感器的基本操作。如果將所述系統(tǒng)放置在電場之間，例如通過在兩個(gè)電極之間施加電壓來感應(yīng)，該電場可能會迫使電子朝向(或遠(yuǎn)離)(半)導(dǎo)體表面，從而降低(或增加)吸附某些氣態(tài)物種(圖1)。

　　圖1：電吸附過程、電吸附效果示意圖。

　　NO 2可以通過不同的機(jī)制吸附在活性炭表面：物理吸附，化學(xué)吸附和化學(xué)還原;但是，當(dāng)NO 2吸附在碳質(zhì)材料上時(shí)，就會釋放出大量的NO。一旦吸附劑已經(jīng)用超純水浸出，就通過液相離子色譜法對吸附的物質(zhì)進(jìn)行分析和定量。在洗滌液中，發(fā)現(xiàn)了硝酸鹽和亞硝酸鹽。低濃度的臭氧可以被活性炭有效地去除，活性炭的臭氧化是一種修飾其表面官能團(tuán)的技術(shù)。

　　電吸附增強(qiáng)活性炭去除VOC

　　未經(jīng)處理和處理過的活性炭的SEM圖片如圖2所示�？梢杂^察到，在7 kV的電場下施加3小時(shí)后，活性炭的表面粗糙度與之前相似。

　　圖2：在不同放大倍數(shù)下施加7 kV 3小時(shí)之前(a–c)和之后(d–f)的活性炭的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。

　　活性炭關(guān)于電場附增強(qiáng)吸附測試設(shè)備，由一個(gè)樣品架組成，樣品架放置在一個(gè)33厘米×33厘米×12厘米的帶有硼硅酸鹽玻璃壁的盒子內(nèi)(圖3)。風(fēng)扇(位于偏轉(zhuǎn)板后面)引起平行的空氣通量到樣品。在細(xì)的(直徑為180 µm)鎢絲電極(放電電極)上施加正電勢，而相對電極(活性炭)通過兩端的兩個(gè)接地連接接地。

　　圖3：反應(yīng)器示意圖。

　　如示于圖4一個(gè)外部電場到活性炭的應(yīng)用提高了甲基乙基酮的去除。在電場測試中，在90分鐘后，關(guān)閉施加的電勢，并注意到甲基乙基酮濃度上升(圖4b)。對于水蒸氣濃度發(fā)現(xiàn)類似的行為。

　　圖4：(a)在不存在和存在電場的情況下，甲基乙基酮的濃度。(b)在先打開然后關(guān)閉電場的測試中，甲基乙基酮濃度。

　　可以觀察到，隨著施加電勢的增加，由于以下原因，不可能清楚地了解平衡(q e)處吸附的甲基乙基酮量的差異以及分配系數(shù)(PC)的變化。按照實(shí)驗(yàn)可變性的順序，增加的實(shí)體為幾個(gè)單位百分比。然而，如圖4b所示，當(dāng)關(guān)閉電場時(shí)，這種差異是可觀的，并且對應(yīng)于PC值提高了3.3%，這意味著吸附親和力和吸附能力得到了提高。結(jié)合略微增加的吸附容量，可以發(fā)現(xiàn)傳質(zhì)系數(shù)的極大提高(K)，在電場下將樣品加倍。甲基乙基酮吸附物在平衡量，如果它被認(rèn)為是在本復(fù)合體中的活性炭量為約44%。

　　在這次研究中，非均勻電場已應(yīng)用于吸附材料，以研究與目標(biāo)氣態(tài)污染物相比增強(qiáng)的吸附能力。在組合過程中可能發(fā)生的所有已考慮現(xiàn)象中，相互作用已分為三類：電場/吸附性，電場/吸附性和電場/吸附性。在我們以前的工作中已經(jīng)對第一組進(jìn)行了評估，得出結(jié)論，取決于VOC特性，電場對吸附動力學(xué)有積極影響。結(jié)果表明，活性炭也受到電場的影響，特別是受到電暈區(qū)域產(chǎn)生的活性物質(zhì)的影響。此外，離子風(fēng)在吸附劑向活性炭活性部位的大量傳輸中起著重要作用，導(dǎo)致吸附的氣體量增加。在這方面突出顯示圖4b，一旦電場消失，就有可能認(rèn)識到過程的可逆性和瞬時(shí)性。

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