空气净化技术简介

在室内空气污染净化研究领域，室内空气净化技术在发展初期以物理吸附、化学吸附和化学氧化为主。随着纳米技术的兴起，光催化氧化技术、低温等离子体技术等在室内空气净化领域得到了迅速的发展。由于这些单一技术的应用存在着这样或那样的缺陷，各种组合技术的开发和研究日益受到人们的广泛关注。高效光催化剂的制备、组合技术的优化以及二次副产物的进一步降解是室内污染物净化技术发展的主导方向之一，其中二次污染物的识别和分析是这些研究工作获得突破的关键所在。

我国对空气净化器的评价普遍采用洁净空气量来作为评价指标，譬如我国2003年推行的《GB/T18883空气净化器标准》，但并没有规定净化器对哪些有害物质的作用性能，没有限制净化器副产物种类及水平，没有对净化器性能的持久性规定等。2006年9月颁布我国第一部《室内空气净化产品净化效果测定方法》（QB/T2761-2006），作为各种室内空气净化产品净化效果测定的统一规范。然而，该标准只针对空气净化器的检测方法做了相应规定，对空气净化产品的净化效果尚没有检测标准，也未对空气净化器能处理的室内污染物进行分类。

目前主要的空气净化技术有： 1. 介质滤网过滤 2. 静电吸附（单级 / 双级） 3. 负离子发生器 4. 紫外空气杀菌 5. 光催化净化 6. 静电吸附 7、臭氧净化方法 8、植物净化 常用净化技术对不同污染物的处理效果比较

常用净化技术对不同污染物的处理效果比较

说明： Θ非常有效；О有效；Δ可能有效。

1. 过滤器

过滤器主要功能是处理空气中的颗粒污染。一种普遍的误解是过滤器的工作原理就像筛子一样，只有当悬浮在空气中的颗粒粒径比滤网的孔径大时才能被过滤掉。其实，过滤器和筛子的工作原理大相径庭。后图是通过显微镜拍摄的颗粒物被纤维过滤器收集的情形，其中圆球状的物体是被捕获的颗粒物。一旦这些颗粒物和过滤器纤维接触，就会被很强的分子力粘住。

过滤器分类：

初效过滤器的滤材多为玻璃纤维、人造纤维、金属丝网及粗孔聚氨酯泡沫塑料等，初效过滤器适用于一般的空调系统，在空气净化系统中，作为更高级过滤器的初滤，起到一定的保护作用。

中效过滤器的主要滤材为玻璃纤维（比初效过滤器的玻璃纤维要小）、人造纤维合成的无纺布及中细孔聚乙烯泡沫塑料等。大多数情况下用于高效过滤器的前级保护，少数用于清洁度要求较高的空调系统中。

高效过滤器一般滤材均为超细玻璃纤维或合成纤维，加工成纸状，称为滤纸。

过滤器的容尘量

在额定风量下，过滤器的阻力达到终阻力（一般为初阻力的两倍）时，其所容纳的尘粒总质量称为该过滤器的容尘量。由于滤料的性质不同，粒子的组成、形状、粒径、密度、粘滞性及浓度有差别，因此过滤器的容尘量也有较大变化范围。

HEPA 滤网

HEPA 全称 “High Efficiency Particulate

HEPA 滤网最早产生在原子弹开发时期，用于过滤辐射颗粒保证研究人员的健康。

滤网媒介由 超细玻璃纤维 组成.

因为空气不能很容易地通过高密度的玻璃纤维滤纸, 因此要达到风量必需要大面积的滤纸.

真正的 HEPA 滤纸是, 对于0.3 microns微粒最少达到 99.97% 的去除效果, 通过 DOP test 的测试.

2、吸附净化法

吸附对于室内VOCs和其他污染物是一种比较有效而又简单的消除技术。目前比较常用的吸附剂主要是活性炭，其它的吸附剂还有人造沸石、分子筛等。吸附可以分为物理吸附和化学吸附两类，活性炭吸附属于物理吸附。物理吸附是由于吸附质和吸附剂之间的范德华力而使吸附质聚集到吸附剂表面的一种现象。

物理吸附属于一种表面现象，可以是单层吸附，也可以是多层吸附，其主要特征为：①吸附质和吸附剂之间不发生化学反应；②对所吸附的气体选择性不强；③吸附过程快，参与吸附的各相之间瞬间达到平衡；④吸附过程为低放热反应过程，放热量比相应气体的液化潜热稍大；⑤吸附剂与吸附质间的吸附力不强，在条件改变时可脱附。

活性炭吸附主要用来处理的常见有机物包括苯、甲苯、二甲苯、乙醚、煤油、汽油、光气、苯乙烯、恶臭物质、甲醛、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、萘、醋酸乙酯等气体。

活性炭纤维是20世纪60年代随着碳纤维工业而发展起来的一种活性炭新品种，近年来由于其在空气净化方面的应用受到了人们的广泛关注。它和普通的碳纤维相比,比表面积大(是普通碳纤维的几十甚至几百倍)，碳化温度低，表面存在着多种含氧官能团。

活性炭纤维在表面形态和结构上与粒状活性炭（GAC）有很大差别。粒状活性炭含有大孔、中孔和微孔，而活性碳纤维则主要含大量微孔，微孔的体积占了总孔体积的90％左右，因此有较大的比表面积，多数为800～1500m2/g。与粒状活性炭相比，活性炭纤维吸附容量大，吸附或脱附速度快，再生容易，而且不易粉化，不会造成粉尘二次污染，对于无机气体如SO2、H2S、NOx等有也很强的吸附能力，吸附完全，特别适用于吸附去除10-6，10-9g/m3量级的有机物，所以在室内空气净化方面有着广阔的应用前景。

普通活性炭对分子量小的化合物(如氨、硫化氢和甲醛)吸附效果较差，对这类化合物，一般采用浸渍高锰酸钾的氧化铝作为吸附剂，空气中的污染物在吸附剂表面发生化学反应，因此，这类吸附称为化学吸附，吸附剂称为化学吸附剂(chemisobent)。后表给出了浸渍高锰酸钾的氧化铝和活性炭吸附一些空气污染物效果的比较。可见，前者对NO、SO2、甲醛和H2S去除效果较好，后者对NO2和甲苯去除效果较好。

3、负离子发生器

特别注意：

负离子发生器也电离空气内的杂质，但没有收集杂质的功能

这样带电荷的粒子漂浮在空气中在碰到的带有相反电极的表面积聚下来，电荷消失后又重新回到空气中，甚至被吸入体内!

带负电的粒子会被吸入体内而长久地积聚下来！

4、紫外灯杀菌Ultraviolet germicidal irradiation (UVGI)

紫外辐照杀菌是常用的空气中杀菌方法，在医院已得到广泛使用。和采用高效过滤器(HEPA)相比，在风道中采用紫外杀菌方法，空气流动阻力较小。紫外光谱分为UVA (320- 400nm)、UVB(280-320nm)和UVC(100-280nm)，波长短的UVC杀菌能力较强。一般紫外灯安置在房间上部，不直接照射到人，空气或受人体或热源加热向上运动、或由外力推动，缓慢进入紫外辐照区，受辐照后的空气再下降到房间的人员活动区，在这一过程中，细菌和病毒会不断被降低活性，直至灭杀。值得一提的是紫外灯杀菌需要一定的作用时间，一般细菌在受到紫外灯发出的辐射数分钟后才死亡。

5、光催化净化原理和方法

反应机理

光催化技术是近年来发展起来的空气净化方法。利用光催化反应来把有害的有机物降解为无害的无机物。光催化反应的本质是在光电转换中进行氧化还原反应。根据半导体的电子结构，当半导体（光催化剂）吸收一个能量大于其带隙能（Eg）的光子时，电子（e－）会从价带跃迁到导带上，而在价带上留下带正电的空穴（h+）。价带空穴具有强氧化性，而导带电子具有强还原性，它们可以直接与反应物作用，还可以与吸附在光催化剂上的其它电子给体和受体反应。 例如空穴可以使H2O氧化，电子使空气中的O2还原，生成H2O2、·OH基团和HO2· ，这些基团的氧化能力都很强，能有效地将有机污染物氧化，最终将其分解为CO2、H2O、PO43－、SO42－、NO23－以及卤素离子等无机小分子，达到消除VOCs的目的。

对不同的污染物，具体反应过程不同。

最近，在研制可见光光催化剂方面取得进展，如将非金属氮替换二氧化钛中少量（0.75 %）的晶格氧，从而使其具有较高的可见光活性，成功地在可见光照射下分别于液相和气相中降解了纯TiO2所不能降解的乙醛。美国科学家通过高温火焰加热Ti金属的方法将碳原子取代了TiO2晶格中的氧，显著改变了它对可见光的响应特性。另外通过TiO2的H2O2 或氯铂酸表面改性、增加TiO2中Ti3+浓度等方法也能有效地将TiO2光催化降解有机污染物的反应扩展到可见光范围。但是目前可见光反应去除有机污染物效率很低，与实际应用还有很大距离。

6、静电吸附

通过电子净化格栅吸附净化空气

7、臭氧净化方法

臭氧是已知的最强的氧化剂之一，其强氧化性、高效的消毒和催化作用使其在室内空气净化方面有着积极的贡献。臭氧的主要应用在于灭菌消毒，它可即刻氧化细胞壁，直至穿透细胞壁与其体内的不饱和键化合而杀死细菌，这种强的灭菌能力来源于其高的还原电位。

8、植物净化

绿色植物除了能够美化室内环境外，还能改善室内空气品质。美国宇航局的科学家威廉·沃维尔发现绿色植物对居室和办公室的污染空气有很好的净化作用，他测试了几十种不同的绿色植物对几十种化学复合物的吸收能力，发现所测试的各种植物都能有效的降低室内污染物的浓度。24小时照明的条件下，芦荟吸收了1m3空气中所含的90％的醛；90％的苯在常青藤中消失；而龙舌兰则可吞食70％的苯、50％的甲醛和24％的三氯乙烯；吊兰能吞食96％的一氧化碳，86％的甲醛。威廉又做了大量的实验证实绿色植物吸入化学物质的能力来自于盆栽土壤中的微生物，而不主要是叶子。与植物同时生长在土壤中的微生物在经历代代遗传后，其吸收化学物质的能力还会加强。所以可以说绿色植物是普通家庭都能用的起的空气净化器。

另外有些植物还可以作为室内空气污染物的指示物，例如紫花苜蓿在SO2浓度超过0.3 ppm时，接触一段时间，就会出现受害的症状，贴梗海棠在0.5ppm的臭氧中暴露半小时就会有受害反应。香石竹、番茄在浓度为0.05～0.1ppm的乙烯下几个小时，花萼就会发生异常现象。因此利用植物对某些环境污染物进行检测是简单而灵敏的。

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