空氣凈化器甲醛凈化性能研究

鐘碧環(huán)

（優(yōu)力檢測(cè)服務(wù)（廣州）有限公司，廣東廣州 511458）

甲醛對(duì)人體的危害性極大，已被國際公認(rèn)是致癌高風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)?？諝庵械募兹﹣碓磸V泛，如何除去空氣中的甲醛，營(yíng)造一個(gè)舒適安全的室內(nèi)環(huán)境備受關(guān)注。

1 甲醛的主要性質(zhì)

1.1 甲醛的物理化學(xué)性質(zhì)

甲醛為無色氣體，有刺激性氣味，純甲醛具有強(qiáng)還原性，在堿性溶液中還原性更強(qiáng)，與水、乙醇、丙酮等有機(jī)溶液按任意比例互溶。

1.2 室內(nèi)空氣甲醛的來源

甲醛廣泛應(yīng)用于化工行業(yè)、木材工業(yè)、紡織產(chǎn)業(yè)、防腐溶液中。許多衣物上都印有鮮艷的圖案，有些商家采用甲醛含量高的劣質(zhì)助劑，使衣物保持鮮亮，在穿著過程中卻會(huì)不斷釋放甲醛。用甲醛浸泡水產(chǎn)品可以使其保持良好的口感和色澤，有些不法商家用甲醛水溶液浸泡水產(chǎn)品；也有研究表明，菌類和水產(chǎn)品中含有一定量的內(nèi)源性甲醛。很多裝飾裝修材料中含有一定量的甲醛，如板式家具或者定制家具使用的板材包括刨花板、密度板、膠合板等人造板材，這種板材的制造過程需要使用大量以甲醛為主要成分的脲醛樹脂類黏合劑，從而實(shí)現(xiàn)良好的黏合、增強(qiáng)木板的強(qiáng)度和防蟲防腐，但在消費(fèi)者使用過程中，甲醛會(huì)源源不斷的釋放。

1.3 甲醛對(duì)人體的影響

甲醛是一種原漿毒物的致癌性物質(zhì)，能夠和生物體蛋白質(zhì)上的氨基反應(yīng)。當(dāng)甲醛在空氣中達(dá)到0.06～0.07mg/m3時(shí)，兒童就會(huì)發(fā)生輕微氣喘；達(dá)到0.1mg/m3時(shí)，就有異味和不適感；達(dá)到0.5mg/m3時(shí)，可刺激眼睛、引起流淚；達(dá)到0.6mg/m3，可引起咽喉不適或疼痛。濃度更高時(shí)，可引起惡心嘔吐、咳嗽胸悶、氣喘甚至肺水腫；達(dá)到30mg/m3時(shí)，會(huì)致人死亡。長(zhǎng)期接觸甲醛可引發(fā)呼吸功能障礙和肝中毒性病變，表現(xiàn)為肝細(xì)胞損傷、肝輻射能異常等。

除了用水或炭包等物理載體進(jìn)行被動(dòng)式吸附，人們尋求更高效的凈化器如主動(dòng)式空氣凈化器來凈化顆粒物和甲醛等有毒有害氣體。越來越多的空色凈化器被研發(fā)出來推向市場(chǎng)。

2 空氣凈化器的類別和原理

2.1 光催化空氣凈化器

此類凈化器的工作原理是將催化劑鍍?cè)谳d體上，用特定波長(zhǎng)的紫外光源照射催化劑。開啟風(fēng)機(jī)使空氣以一定流速經(jīng)過載體，催化劑在紫外線的照射下與空氣中的甲醛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而達(dá)到凈化目的。光催化的載體有多種材料，如納米TiO2，MnO2等，其表面與甲醛作用的機(jī)理比較復(fù)雜，但主要生成物為CO2。

光催化原理具有無二次污染的特點(diǎn)，符合新時(shí)代綠色環(huán)保的理念。其凈化甲醛的效率與多種因素有關(guān)，如污染物起始濃度、室內(nèi)溫度、濕度等，催化劑微孔表面被堵塞也會(huì)大大降低它的凈化效率。

2.2 靜電式空氣凈化裝置

該類凈化器由離子化裝置、集塵裝置、送風(fēng)機(jī)和電源等部件構(gòu)成，利用陽極電暈放電原理，使氣流中的顆粒物帶正電，借助庫侖力的作用，將帶電顆粒物或污染物捕集在集塵裝置上，從而凈化空氣。其除塵效率較高，能夠捕集0.01～0.1μm的微粒。缺點(diǎn)是需要高壓電源，集塵裝置的集塵量小，凈化效果不是很理想，一般1～2周需將集塵裝置清洗一次。

2.3 吸附式空氣凈化裝置

吸附式空氣凈化器中放置一定量的吸附劑，主要是多孔性、表面積大的材料，吸附劑和吸附質(zhì)之間依靠范德華力結(jié)合在一起從而凈化空氣。由于所有吸附劑都有一定的吸附容量且結(jié)合力較弱，當(dāng)吸附劑達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)生脫附，向外釋放甲醛，造成二次污染，因此在使用過程中要定期更換吸附劑。

2.4 負(fù)氧離子空氣凈化裝置

負(fù)離子是空氣中帶負(fù)電荷的離子總稱，無色、無味并有強(qiáng)烈的吸附特性，能對(duì)空氣中的微粒物質(zhì)就近吸附。由于帶負(fù)電的氧氣所占的比重最大，所以也被稱為負(fù)氧離子。負(fù)氧離子空氣凈化器產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，使空氣中的氧氣和其他中性分子失去一個(gè)外層電子，失去的電子與另一個(gè)中性分子結(jié)合成為基本負(fù)離子，再與某些中性分子結(jié)合成為負(fù)離子。負(fù)離子向空氣擴(kuò)散并主動(dòng)捕捉空氣中的污染物，如甲醛、苯、甲苯、氨等物質(zhì)，使其凝聚沉降，從而凈化空氣。普通的強(qiáng)電場(chǎng)作用和放電過程容易產(chǎn)生臭氧，臭氧對(duì)人體有害無益，這個(gè)副產(chǎn)物的產(chǎn)生及濃度是必須考慮的問題。

目前有報(bào)道，富勒烯負(fù)離子釋放器技術(shù)采用納米級(jí)的電觸媒材料——富勒烯C60作為釋放尖端，只需要很微弱的電流就可以將大量的負(fù)離子釋放出來，不會(huì)電離空氣，沒有臭氧、氮氧化物或正離子等衍生污染物產(chǎn)生，具有重大的意義。

2.5 生物酶凈化裝置

生物酶除甲醛是利用生物分解原理。生物酶是一種具有催化功能的蛋白質(zhì)，將裝修材料中的甲醛污染物分解為水和二氧化碳，在源頭去除甲醛污染物，不產(chǎn)生二次污染。酶催化具有高效性、專一性、作用條件溫和等特點(diǎn)，且可以利用微生物自身的繁殖能力進(jìn)行持續(xù)工作。生物酶除甲醛也存在一些不足，如需要適宜的溫度和濕度。溫度過高或過低，酶的活性都會(huì)降低，甚至完全失活。

3 空氣凈化器凈化甲醛的性能

3.1 凈化性能的檢測(cè)方法

凈化器的凈化性能取決于潔凈空氣量CADR。一臺(tái)凈化器CADR 的大小是消費(fèi)者在選購時(shí)非常重要的參數(shù)。國標(biāo)規(guī)定CADR 測(cè)試應(yīng)在30m3的試驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行。將凈化器放置在試驗(yàn)艙中央，開啟凈化器，測(cè)試其能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。然后使用高效凈化器凈化試驗(yàn)艙內(nèi)背景空氣污染濃度達(dá)到GB/T 18883規(guī)定的空氣質(zhì)量指標(biāo)后，方可進(jìn)行試驗(yàn)。艙內(nèi)應(yīng)控制保持26℃，濕度60%RH。用甲醛發(fā)生器向試驗(yàn)艙內(nèi)注入甲醛氣體，使試驗(yàn)艙內(nèi)的甲醛濃度約為1.0mg/m3，停止注入后開啟風(fēng)扇10min，使測(cè)試艙內(nèi)甲醛混合均勻后，取樣并標(biāo)記為0min，每5min 取一次樣并做好標(biāo)記，測(cè)試總時(shí)長(zhǎng)為60min。根據(jù)各時(shí)間點(diǎn)取樣測(cè)得的甲醛濃度可計(jì)算得到甲醛自然衰減率。然后放入凈化器，注入甲醛，同樣開啟風(fēng)扇10min，混勻艙內(nèi)氣體，取樣以測(cè)得甲醛初始濃度，然后開啟凈化器至額定功率，每隔5min取一次樣并做好標(biāo)記，測(cè)試總時(shí)長(zhǎng)為60min。根據(jù)各時(shí)間點(diǎn)取樣測(cè)得的甲醛濃度可計(jì)算得到甲醛總衰減率。根據(jù)自然衰減率和總衰減率計(jì)算CADR。

凈化性能的另一個(gè)指標(biāo)是累積凈化量CCM。CCM 是指在CADR 衰減到一半時(shí)，污染物凈化的總重量。測(cè)試方法是先測(cè)得凈化器的初始CADR，然后把凈化器放入3m3的試驗(yàn)艙內(nèi)，定量注入甲醛后，開機(jī)凈化1h，靜置16h，然后轉(zhuǎn)入30m3的試驗(yàn)艙測(cè)CADR；又轉(zhuǎn)入3m3艙重復(fù)通入甲醛使累積注入量達(dá)到300mg，600mg，1 000mg，1 500mg……，當(dāng)凈化器的CADR 降至初始值的一半時(shí)，停止試驗(yàn)，得到CCM。

3.2 合格標(biāo)準(zhǔn)

衡量具有甲醛凈化能力的凈化器的好壞需要考慮多個(gè)參數(shù)，如CADR、CCM、凈化能效和噪音等。CADR 和CCM均須從顆粒物和甲醛這兩方面來衡量。甲醛的CCM 用F 來表示，分別用F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4共4個(gè)等級(jí)來表示，數(shù)字越大性能越好。凈化能效也是一個(gè)重要參數(shù)，當(dāng)凈化能效0.5時(shí)為合格級(jí)，1時(shí)為高效級(jí)。噪音也是衡量空氣凈化器好壞的重要指標(biāo)，隨著CADR 的增大，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速必然會(huì)提高，噪音相應(yīng)增大，新國標(biāo)對(duì)凈化器達(dá)最大CADR 時(shí)產(chǎn)生的噪音有規(guī)定。

4 結(jié)語

空氣凈化器按照不同的工作原理可分為吸附式、靜電式、氧負(fù)離子、光催化和生物酶等，不同原理的凈化器的適用場(chǎng)景有所不同。我國的空氣凈化設(shè)備起步晚，對(duì)甲醛的去除機(jī)理仍不夠明晰，技術(shù)也不夠成熟，相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不太完善，市面上成熟的空氣凈化器的類型單一?？蒲袡C(jī)構(gòu)或廠家需繼續(xù)深入研究各種作用機(jī)理，優(yōu)化設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)更高的凈化效果。作為檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，可以緊跟市場(chǎng)發(fā)展的步驟，從技術(shù)角度規(guī)范空氣凈化器的評(píng)價(jià)方法，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。