室內(nèi)空氣凈化器技術(shù)應(yīng)用效果及研究進(jìn)展

楊裔

摘要：當(dāng)前我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量不容樂(lè)觀，加快室內(nèi)空氣凈化技術(shù)研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在此背景下，本文探討了目前常用的空氣凈化技術(shù)及其應(yīng)用效果，并對(duì)室內(nèi)空氣凈化器技術(shù)的研究進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：室內(nèi) 空氣凈化應(yīng)用效果技術(shù)研究

當(dāng)前我國(guó)很多城市、地區(qū)面臨大氣污染問(wèn)題，如霧霾天氣經(jīng)常出現(xiàn)，戶外的空氣質(zhì)量不斷下降。戶外的大氣污染物會(huì)通過(guò)孔隙進(jìn)到室內(nèi)，當(dāng)戶外大氣污染物因?yàn)槠痫L(fēng)而散去時(shí)，進(jìn)室內(nèi)的大氣污染物卻因?yàn)槭覂?nèi)空間相對(duì)密閉而久久不能散去，對(duì)室內(nèi)居住的人員身體健康帶來(lái)危害。世界衛(wèi)生組織研究顯示在通風(fēng)條件不佳的室內(nèi)，空氣污染程度要遠(yuǎn)高于室外，由于室內(nèi)空氣污染導(dǎo)致的健康問(wèn)題大約是室外空氣污染的健康問(wèn)題的5倍?；诖耸?，室內(nèi)空氣污染問(wèn)題以及室內(nèi)空氣凈化技術(shù)成為大眾關(guān)心的問(wèn)題。

1室內(nèi)空氣凈化器凈化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1顆粒污染物濾除技術(shù)

當(dāng)前進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段的顆粒污染物濾除技術(shù)主要包括高效顆粒空氣濾網(wǎng)、靜電駐極濾網(wǎng)、靜電集塵等。高效顆?？諝鉃V網(wǎng)憑借風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)循環(huán)被動(dòng)吸附過(guò)濾，高效顆?？諝鉃V網(wǎng)對(duì)顆粒污染物的濾除效果較好，可以高效吸附空氣中的細(xì)微微粒，吸附量大，同時(shí)還具有良好的吸水特性，對(duì)粒徑為0.3um的顆粒污染物的濾除率高達(dá)99.97%。但高效顆?？諝鉃V網(wǎng)孔隙過(guò)小使風(fēng)阻較大，導(dǎo)致噪音、能耗難以降低。而且隨著使用時(shí)間的增加，高效顆?？諝鉃V網(wǎng)會(huì)集聚大量的灰塵細(xì)菌。靜電駐極濾網(wǎng)的工作原理是利用帶有靜電駐極的無(wú)紡布收集空氣中的污染顆粒物，靜電駐極濾網(wǎng)的風(fēng)阻較低、吸附量大、能耗較低、安全性好，可以有效濾除粒徑在不低于0.1 um的顆粒污染物，而且深度容塵設(shè)計(jì)可以大大增加靜電駐極濾網(wǎng)的使用壽命。靜電集塵技術(shù)的基本原理是通過(guò)鎢絲產(chǎn)生高壓靜電，使得空氣中的顆粒污染物帶電吸附于電格柵板，運(yùn)用該技術(shù)的室內(nèi)空氣凈化器噪音較小，但需要經(jīng)常清洗，易產(chǎn)生臭氧，因此，必須確保臭氧排出量在安全范圍內(nèi)。

l.2微生物污染物濾除技術(shù)

用于濾除微生物污染物的技術(shù)包括臭氧消毒、紫外線消毒、負(fù)離子凈化、凈離子群凈化等。其中臭氧消毒的技術(shù)原理是利用高頻率電暈放電，高能電子、空氣中的氣體分子相遇發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)多種類型的活性自由基，自由基主要由臭氧構(gòu)成，臭氧具有很強(qiáng)的強(qiáng)氧化劑，可以對(duì)微生物產(chǎn)生很強(qiáng)的氧化分解作用，達(dá)到殺滅微生物的目的。紫外線消毒的技術(shù)原理是利用波長(zhǎng)范圍在200納米至290納米的紫外線穿透微生物的細(xì)胞膜，破壞微生物細(xì)胞的繁殖能力，從而達(dá)到殺滅微生物的效果，但波長(zhǎng)低于200nm納米的短波紫外線可以將空氣中的氧氣分子分解后生產(chǎn)臭氧空氣中的臭氧量超標(biāo)會(huì)誘發(fā)各種疾病，且人體不能長(zhǎng)期受紫外線照射，因此，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。負(fù)離子技術(shù)的原理是利用直流高壓產(chǎn)生電量放電，使氣體分子的外層電子失去，形成正離子，逃逸出的電子吸附于別的氣體分子上產(chǎn)生負(fù)離子，負(fù)離子和顆粒物污染物結(jié)合形成“重離子”附著在物體表面，達(dá)到凈化空氣的效果同時(shí)負(fù)離子還能去除空氣中的正離子提高空氣的質(zhì)量，但負(fù)離子技術(shù)中的負(fù)離子大部分為粒徑較大的空氣負(fù)離子活性較低，難以自由移動(dòng)，因此其作用范圍較小，無(wú)法顯著提升室內(nèi)空氣中的負(fù)離子濃度，目前負(fù)離子空氣凈化器技術(shù)還未完全成熟，其產(chǎn)生的負(fù)離子只能有效作用于30cm-35cm范圍內(nèi)，如果超出該范圍空氣中的負(fù)離子濃度將失去平衡，負(fù)離子濃度太高會(huì)對(duì)人體的白細(xì)胞產(chǎn)生殺滅作用，從而誘發(fā)疾病。凈離子群技術(shù)的原理是將空氣中的水分子電離產(chǎn)生H+離子、02-離子群，它們與空氣中的病菌結(jié)合，產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)生成OH自由基，可以破壞微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)，達(dá)到殺滅目的，OH自由基的殺滅微生物的效果強(qiáng)于臭氧，在空氣中留存時(shí)間更長(zhǎng)，可以更加有效地殺滅有害微生物。

1.5氣體污染物濾除技術(shù)

1.3.1吸附技術(shù)

根據(jù)其技術(shù)方式，吸附技術(shù)主要包括物理吸附北學(xué)吸附兩大類。物理吸附是指通過(guò)分子間地作用達(dá)到吸附效果，該過(guò)程釋放熱量，可以逆轉(zhuǎn)，如果升溫或降壓被吸附的氣體污染物將逃逸，吸附劑、被吸附物的形狀不變?；瘜W(xué)吸附是利用分子之間的化學(xué)鍵力達(dá)到吸附效果，其吸附性很強(qiáng)，通常只有在溫度很高或存在其他化學(xué)反應(yīng)的情況下，這種吸附才會(huì)脫離。吸附技術(shù)常用的多孔材料由活性炭、沸石、粘土等，其吸附方式通常為物理吸附，有學(xué)者對(duì)濕氧化改性活性碳纖維吸附低濃度苯、丁酮蒸氣進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)濕氧化改性活性碳纖維經(jīng)過(guò)過(guò)氧化氫處理之后其表面積、微孔容積顯著提升，對(duì)于低濃度苯、丁酮蒸汽的吸附效果明顯更好。吸附技術(shù)能耗低，但是當(dāng)外界環(huán)境，如溫度等出現(xiàn)變化時(shí)，污染物可以脫離吸附質(zhì)，形成二次污染。因此，需要經(jīng)常更換過(guò)濾材料，以免吸附飽和，但這樣會(huì)增加成本，也不夠便利。

1.3.2光催化凈化技術(shù)

該技術(shù)是近些年發(fā)展勢(shì)頭較猛的一項(xiàng)凈化技術(shù)，光催化技術(shù)的基本原理是利用激發(fā)光源、催化劑產(chǎn)生光催化作用，起到凈化作用?，F(xiàn)階段常用的激發(fā)光源是紫外波段，催化劑通常為二氧化鈦、納米氧化鋅、貴金屬等。納米二氧化鈦光催化性很強(qiáng)，耐腐蝕，無(wú)毒無(wú)害，是應(yīng)用最廣泛的光催化劑。目前德國(guó)STO公司已經(jīng)研制出可以用于室內(nèi)空氣凈化的光催化生態(tài)漆，可以用于室內(nèi)裝飾，而可以有效降低室內(nèi)的有害揮發(fā)性化合物，如甲醛、甲苯、酮等。但光催化反應(yīng)受到光催化劑的類型、結(jié)構(gòu)、粒徑、結(jié)構(gòu)、污染物濃度、紫外線波段、紫外線強(qiáng)度、濕度、空氣流速等眾多影響，且光催化反應(yīng)中間產(chǎn)物具有較強(qiáng)的毒性，可能造成二次污染，因此，光催化技術(shù)的成熟應(yīng)用依然需要經(jīng)過(guò)一個(gè)漫長(zhǎng)過(guò)程。

1.3.3低溫等離子技術(shù)

該技術(shù)的原理是通過(guò)氣體放電形成的反應(yīng)活性很強(qiáng)的電子、原子、分子、自由基和空氣中的有害分子，如甲醛分子發(fā)生反應(yīng)，使其分解成無(wú)害物質(zhì)。高能電子、甲醛分子相互碰撞，能量轉(zhuǎn)換成甲醛分子內(nèi)能，使其發(fā)生激發(fā)、離解、電離等過(guò)程，活化后的甲醛分子與自由基、臭氧反應(yīng)，生成小分子產(chǎn)物。有學(xué)者研究了N2作載氣、甲醛濃度為O.lmg/m3的條件下，通過(guò)低溫放電分解甲醛氣體分子，分解率達(dá)到97%。低溫等離子技術(shù)適用范圍廣效率高可以有效濾除空氣中的甲醛，但易產(chǎn)生一氧化碳、臭氧、氮氧化物等物質(zhì)，而且低溫等離子設(shè)備價(jià)格高昂、能耗較高，難以普及應(yīng)用。

2室內(nèi)空氣凈化器凈化技術(shù)研究展望

當(dāng)前針對(duì)顆粒污染物的空氣凈化器技術(shù)最成熟，但針對(duì)氣體污染物的空氣凈化器技術(shù)尚未成熟。因此，目前空氣凈化器技術(shù)的研究重點(diǎn)是針對(duì)氣體污染物的凈化技術(shù)。到目前為止，大部分研究人員將研究方向集中在物理吸附、光催化兩種技術(shù)的結(jié)合方面。隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，用活微生物治理環(huán)境污染物成為可能，如固定化酶、固定化微生物技術(shù)可以提取出微生物的酶，利用酶凈化空氣，因此，成為室內(nèi)空氣凈化器技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，微生物凈化空氣研究具備以下主要特點(diǎn)：

（1）微生物體積小，表面積大，可吸附大量有機(jī)物。（2）微生物分解氧化有機(jī)物的能力較強(qiáng)（3）微生物凈化空氣技術(shù)的適用范圍廣（4）生物酶無(wú)毒無(wú)害，用量少，可以徹底凈化空氣，且不會(huì)造成二次污染。因此，生物酶復(fù)合材料是未來(lái)室內(nèi)空氣凈化器技術(shù)發(fā)展的重要方向。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，室內(nèi)空氣質(zhì)量關(guān)系到人們的居住品質(zhì)和身體健康。隨著綠色環(huán)保理念的深入人心，室內(nèi)空氣凈化技術(shù)受到人們的重視，在此背景下，室內(nèi)空氣凈化器技術(shù)也必然會(huì)朝著高效、節(jié)能、安全的方向發(fā)展，微生物空氣凈化器技術(shù)成為未來(lái)研究的重點(diǎn)。

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