空氣凈化器的類型綜述與展望

童曈 王柏榮 李欣慧 李聰慧

摘 要：隨著人們對空氣質(zhì)量的關(guān)注，空氣凈化器也從專業(yè)的消防器材逐漸成為普通家用設(shè)備，目前空氣凈化器可以分為光觸媒空氣凈化器、靜電式空氣凈化器、活性炭技術(shù)空氣凈化器、HEPA過濾式空氣凈化器、臭氧技術(shù)的空氣凈化器、新風(fēng)系統(tǒng)和負離子技術(shù)空氣凈化器，高效與智能將是未來空氣凈化器的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量；凈化器；工作原理；發(fā)展歷史

一、引言

近年來，我國的大氣環(huán)境日益惡化，尤其是在秋冬季節(jié)霧霾問題頻發(fā)。在霧霾爆發(fā)時，由于大氣空氣環(huán)境的影響，室內(nèi)空氣雜質(zhì)含量升高。科學(xué)研究表明，PM2.5及其表面吸附的有害物質(zhì)對人體有著極大地影響。因此，隨著人們對空氣質(zhì)量問題的重視程度提高，空氣凈化器也從之前的默默無聞，開始走進普通百姓的家中。

二、空氣凈化器的發(fā)展簡史

最早的空氣凈化器起源于消防用途。1823年美國人約翰和查爾斯迪恩發(fā)明了一種形式的煙霧防護設(shè)備，可以讓消防員在救火時免受煙霧的侵?jǐn)_，大大提高了救火的工作效率。1854年約翰斯·滕豪斯通過不斷地進行實驗，在前輩的基礎(chǔ)上取得了新的發(fā)展。在實驗中他發(fā)現(xiàn)木炭可以過濾空氣中的有害物質(zhì)與有毒氣體，并將其應(yīng)用到早期的空氣過濾器中，這就是空氣凈化器的雛形。之后的一段時間里，空氣凈化器并沒有較大的發(fā)展與進步。直到二戰(zhàn)期間，美國政府開始研究放射性物質(zhì)，他們需要一種可以過濾空氣中顆粒物的過濾裝置，來保持空氣的清潔，保證科學(xué)家在工作時的身體健康。由此研制出了HEPA（高效空氣凈化器的簡稱）濾網(wǎng)，同時也受到了防空洞設(shè)計與建設(shè)人員的推崇。

三、空氣凈化器種類

（1）光觸媒空氣凈化器

光觸媒技術(shù)也被稱為冷觸媒技術(shù)，其工作原理是將納米級催化劑（TiO）鍍在特定的載體上，制成過濾網(wǎng)，通過風(fēng)機作用，存特定波長的紫外線照射下，是催化劑與有害氣體發(fā)生強氧化反應(yīng)，凝同病毒蛋白質(zhì)，抑制病毒活性，從而凈化空氣。利用二氧化鈦在近紫外線區(qū)光活性好，光催化作用久，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，硬度高，價格低，對人體無害等優(yōu)點。 光觸媒空氣凈化器具有快速分解有毒有害氣體、有效殺滅各種細菌、霉菌、病毒、除去各種異味、煙味、吸附粉塵等功效，可迅速有效地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。

（2）靜電式空氣凈化器

靜電式室內(nèi)空氣凈化器，由美國加利福尼亞大學(xué)penny博士于1935年首次設(shè)計的。利用陽極電暈放電原理，使空氣中的粉塵帶上正電荷，然后借助庫侖力作用，將帶電粒子捕集在集塵裝置上，達到除塵凈化空氣的目的。靜電式空氣凈化器擁有噪音小，無耗材等優(yōu)點。目前的靜電式空氣凈化器主要有過濾吸附型、靜電集塵型和復(fù)合型。但是其本身也存在一定的缺點，它需要用戶拆下集塵裝置進行清洗，但集塵裝置比較脆弱，且清洗不當(dāng)還會引發(fā)電器的安全隱患。并且還會產(chǎn)生一定的二次污染氣體——臭氧。

（3）活性炭技術(shù)空氣凈化器

空氣凈化活性炭一般選用優(yōu)質(zhì)的木材或椰子殼，通過深度活化和獨特的孔徑調(diào)節(jié)工藝，使活性炭有豐富的孔，且孔的大小略大于有毒氣體，比表面積>1300平方米/克，對于苯，甲醛，氨氣等有毒有害氣體具有高效能吸附能力，可有效去除室內(nèi)空氣中的氣態(tài)污染物及有害惡臭物質(zhì)，進而達到降低污染、凈化空氣的目的。此外在活性炭的基礎(chǔ)上還有活性炭纖維等一系列衍生品。目前大部分空氣凈化器的出風(fēng)口前多安裝有活性炭纖維的過濾器，裝配有活性炭纖維的空氣凈化器可以有效地去除大多數(shù)的有機污染物、氨、硫化物和放射性氣體氡。經(jīng)特殊處理的還可除去臭氧，降低二氧化碳含量。

（4）HEPA過濾式空氣凈化器

HEPA過濾器對于0.3微米以上的顆粒物過濾效率可以達到99.9%，是一種安全可靠的除塵技術(shù)。含有溶菌酶的HEPA具有高效除塵和殺菌兩大功能，當(dāng)空氣通過濾網(wǎng)時，先濾集捕捉塵粒和細菌，然后將其殺滅。一方面有效去除了空氣中的塵埃，另一方面殺滅了空氣中的細菌微生物。目前，在其他類空氣凈化器中也會有HEPA過濾器的身影。但是它也有相應(yīng)的缺點：（1）容易損壞，不能用水洗，必須定期替換才能持續(xù)使用。維護價格昂貴。（2）HEPA濾網(wǎng)密度高，必須要有一個強力排吸氣風(fēng)扇去帶動空氣流動通過它，比較耗電。（3）只能過濾流過空氣中的污染物微粒及氣味。

（5）臭氧技術(shù)的空氣凈化器

臭氧型空氣凈化器主要運用的是臭氧滅菌技術(shù)。臭氧消毒原理是通過高頻電放電產(chǎn)生大量的等離子體，此時高能電子與氣體分子碰撞發(fā)生一系列物化反應(yīng)，將氣體激活產(chǎn)生多種自由基與臭氧。臭氧可以對空氣中的有害物質(zhì)發(fā)生催化跟氧化作用。這些有害物質(zhì)在催化作用下被分解為二氧化碳和水，從而實現(xiàn)空氣凈化。臭氧對空所中的浮游菌滅活所需臭氧的濃度很低，一般只需要2～4PPM，對物體表面沉降菌落（代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)熏蒸大消毒）只需要10～15PPM左右。空氣中臭氧濃度只有10-15百萬分之一，是化學(xué)熏蒸濃度的五百分之一。由于滅菌過程時間短，正確使用不足以構(gòu)成對凈化器設(shè)備的腐蝕的條件。但超標(biāo)的臭氧對人體健康的危害嚴(yán)重。它強烈刺激人的呼吸道，會引起呼吸困難、頭暈頭痛等不良反應(yīng)。所以多用于工業(yè)廢氣處理。

（6）新風(fēng)系統(tǒng)

1924年奧斯頓？淳以采用室內(nèi)回風(fēng)和室外新風(fēng)分別成正交分差方式，由于平隔板兩側(cè)存在著溫度差和水蒸氣分壓力差，兩股氣流間同時產(chǎn)生熱傳質(zhì)，引起全熱交換過程，通過熱交換達到室內(nèi)外空氣循環(huán)內(nèi)置排風(fēng)機，雙向等量置換，抑制溫室變化，使室內(nèi)空保持足夠的新鮮空氣。并首次發(fā)明不帶凈化段的熱交換機。1935年，他經(jīng)過多番嘗試后，采用過濾凈化技術(shù)配置專業(yè)空氣過濾器，對熱交換進行預(yù)處理，保證送入室內(nèi)的清新空氣潔凈無塵，并可根據(jù)對新風(fēng)系統(tǒng)的特殊要求，配置高性能的過濾裝置，發(fā)明出了世界上第一臺可以過濾空氣污染的新風(fēng)系統(tǒng)。目前新風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展出了單項新風(fēng)系統(tǒng)，雙向新風(fēng)系統(tǒng)和地送風(fēng)系統(tǒng)三種類型。

（7）負離子技術(shù)空氣凈化器

負離子空氣凈化器：是一種利用自身產(chǎn)生的負離子對空氣進行凈化、除塵、除味、滅菌的環(huán)境優(yōu)化電器，其與傳統(tǒng)的空氣凈化機的不同之處是以負離子作為作用因子，主動出擊捕捉空氣中的有害物質(zhì)。負離子和污染物結(jié)合發(fā)生沉降作用，從而達到滅菌凈化空氣的功能。并且負離子空氣凈化器則無需耗材。小粒徑負離子，則有良好的生物活性，易于透過人體血腦屏障， 進入人體發(fā)揮其生物效應(yīng)。當(dāng)我們在空調(diào)房或超潔凈的實驗室內(nèi)頭昏腦漲的時候，來到森林或海邊立感神清氣爽，這就是自然界看不到摸不著無色無味的負氧離子的作用。目前已經(jīng)有包括植物類，藻類的生物負離子空氣凈化器在研制當(dāng)中。

四、空氣凈化器展望

對著人們的健康意識的不斷提高，對空氣凈化器的要求也越來越高。目前，空氣凈化器已經(jīng)在向著多功能化，智能化，便攜式，以及避免二次污染的方向發(fā)展。多功能空氣凈化器應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，新版《空氣凈化器》標(biāo)準(zhǔn)可進一步分為純凈化型、加濕型、智能型、車載型等。而只能化的空氣凈化器則越來越貼近生活，它們與手機或電腦的應(yīng)用程序相結(jié)合，建立獨立的數(shù)據(jù)庫，既提高了凈化效率，也更切合用戶的生活。同時，部分凈化器體積越來越小，做工更加細致，向著便攜式的方向發(fā)展。空氣凈化器研究員們對于凈化器的材料也在不斷探索，力求尋找低耗材，可循環(huán)，無二次污染的凈化材料。

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