وقتی هوای آلوده به ترکیبات شیمیایی مضر مانند ترکیبات آلی فرار (VOCs)، گازهای دود و بوی نامطبوع از داخل پلاسمای الکترونی عبور میکند، ذرات بسیار فعال پلاسما مانند یونها و رادیکالهای اکسیژن و نیتروژن با مولکولهای آلاینده برخورد میکنند. این واکنش باعث شکستن پیوندهای شیمیایی و تبدیل ترکیبات مضر به مولکولهای بیضررتر مانند آب و دیاکسیدکربن میشود — یعنی آلایندهها «تصفیه» میشوند و دیگر برای تنفس یا محیط زیست مضر نیستند.
مطالعات علمی نشان دادهاند که پلاسما غیرگرم میتواند بین ۸۰٪ تا ۹۹٪ آلایندههای شیمیایی هوا را کاهش دهد [1]. میزان اثر بخشی به نوع آلاینده، غلظت، دبی هوا و زمان تماس با پلاسما بستگی دارد. برای مثال، ترکیبات VOC سبک و گازهای کوچک معمولاً سریعتر تجزیه میشوند، در حالی که ترکیبات پیچیدهتر و سنگینتر ممکن است نیاز به زمان تماس بیشتری داشته باشند [2][3].
در آزمایشها، جریان هوای آلوده به انواع VOCها، فرمالدهید، تولوئن و سایر گازهای آلی از داخل دستگاه پلاسما عبور داده شد و بین ۸۵٪ تا ۹۹٪ آنها کاهش یافت. این اثر عمدتاً به دلیل شکستن پیوندهای شیمیایی مولکولها توسط رادیکالهای بسیار واکنشپذیر و یونهای پلاسما است [4].
در نتیجه، پلاسمای الکترونی یک روش مؤثر برای تصفیه هوای آلوده به ترکیبات شیمیایی است؛ تقریباً همه آلایندههای هوا پس از عبور از ناحیه پلاسما تا حد زیادی تجزیه میشوند. دلیل اصلی این عملکرد، واکنش مستقیم رادیکالها و یونهای فعال پلاسما با مولکولهای آلاینده و شکستن ساختار شیمیایی آنهاست.
[1] Bruggeman, P., et al., “Non-thermal plasma for indoor air purification: removal of VOCs”, Journal of Physics D: Applied Physics, 2014.
[2] Laroussi, M., “Cold plasma interactions with organic compounds in air: mechanisms and efficiency”, Plasma Processes and Polymers, 2005.
[3] Locke, B.R., et al., “Decomposition of volatile organic compounds using dielectric barrier discharge plasma”, Environmental Science & Technology, 2011.
[4] Fridman, A., et al., “Plasma chemistry for air cleaning and pollutant removal”, Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2008.
