应用高功率射频微波清除雾霾的初步研究

Haze, especially PM2.5 is well known as going directly to our alveoli, and because of containing a lot of poisonous and harmful material has become one of the most pressing questions in our life. The diameter of PM2.5 particles is so small, so light weight, and so can hover in the low altitude atmosphere for a long time and cause seriously affects people's health. How to control this kind of pollution source, how to get rid of the already formed big aerosol haze already become a big problem we should pay much more attention to for solution. According to the characteristics of the fog haze PM2.5, we try explore the relevant technology which using high power RF to clean up the fog haze, we call it as ‘RFCPM2.5’. We will study the RF ionization and polarization effect on the atmospheric PM2.5 particles, after ionization and polarization, PM2.5 particles will adsorption together and continue clustering. The clustering process will cause PM2.5 particles become larger and larger, and drop to ground finally. Based Beijing Electron-Positron Collider National Laboratory (BEPC), we will use the existing RF power source equipment; develop a cavity for the gas polarization experiment. We will do experimental study in RF clear PM2.5 particles.

雾霾，特别是PM2.5又称为可入肺颗粒物，因其含有大量的有毒有害物质已经成为我们生活中最受关注的问题之一。PM2.5颗粒直径小，重量轻，因此能长时间在低空大气中悬停，严重影响着人们的健康。如何治理污染源头、如何清除已形成的大气雾霾成为我们急待解决的问题。结合雾霾PM2.5的特点，我们将探索应用射频微波技术清理雾霾的相关技术。射频微波技术清理雾霾简称为RFCPM2.5。我们将研究射频微波对大气PM2.5颗粒物质的电离极化效应、电离极化后的颗粒物的相互吸附群聚过程、群聚后形成较大颗粒的过程、较大颗粒的沉降过程等等。我们将在北京正负电子对撞机国家实验室的现有微波功率源设备的基础上，研制出气体极化实验腔体，应用我单位已有的气溶胶发生器模拟出大气PM2.5环境，应用我单位已有的核分析设备及分析技术，组合成射频微波清理雾霾的实验室实验平台，实验研究射频微波清理PM2.5颗粒的技术方案。

雾霾颗粒直径小，重量轻，可长时间悬停在低空大气中，这是一种弱平衡态。本项目是应用加速器中的射频技术探索通过物理手段打破这个弱平衡，射频电磁场使雾霾粒子弱电极化而群聚，促使其失去平衡，从而形成沉降趋势，达到清理雾霾的目的。项目组在北京正负电子对撞机国家实验室的现有射频功率源设备基础上，研发配套转换零部件，组合出了参数可调的实验装置，开展了一系列射频技术应用在清理雾霾颗粒的实验研究。开展了基于射频功率源的高压电源技术的雾霾清理实验研究工作，通过改变工作模式获得了清理雾霾效果比较数据，通过优化工作模式和实验参数，初步找到了可用于清理室内雾霾以及控制企业雾霾排放的电源脉冲工作模式方案。实验的结果显示一些脉冲工作模式对雾霾颗粒有较好的作用，对这项技术的深入研究或可研发出应用在控制企业的雾霾排放的作用单元。项目组开展了应用射频清除雾霾的实验，设计制造了射频谐振腔串作为射频与雾霾粒子的作用腔，安装在对撞机实验室，组合出实验装置，开展了应用射频功率清除雾霾的实验研究，取得了进展。通过调节射频功率源的参数改变实验条件，获得了射频对雾霾颗粒作用的实验数据，取得了清理雾霾的实验数据和实验样品。对实验样品进行了理化分析。实验的初步结果显示出一些射频工作模式对雾霾颗粒有较好的作用。对这项技术的深入研究或可研发出空中电子扫帚，适用于清理野外宽阔场地的大范围雾霾，可对大范围的雾霾颗粒产生作用，形成雾霾颗粒的群聚，打破雾霾的弱平衡态，形成大范围的雾霾颗粒雨的降落效果，到达清理雾霾的目的。项目组研发的谐振腔串还拓展到了中国北方光源的应用，进一步研发出了北方光源使用的射频功率源，可替代进口设备。