室內(nèi)空氣凈化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

孫桂濤江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京　211168

室內(nèi)空氣凈化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

孫桂濤
江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京211168

本文就可吸入顆粒物、有機(jī)與無(wú)機(jī)污染氣體和微生物的消除，對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有空氣凈化技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，描述了干式過(guò)濾、靜電集塵、活性炭吸附、植物吸附、光催化和低溫等離子體的技術(shù)特點(diǎn)。

室內(nèi)；污染；空氣凈化

空氣凈化技術(shù)是指對(duì)以上污染物質(zhì)的消除技術(shù)。用于人居建筑環(huán)境的常見(jiàn)凈化技術(shù)包括：消除可吸入顆粒物的干式過(guò)濾和靜電集塵技術(shù)，消除甲醛、TVOC的吸附、光催化、低溫等離子技術(shù)和植物分解，消除微生物的紫外照射技術(shù)。

1　干式過(guò)濾

干式過(guò)濾器工作原理有擴(kuò)散、攔截、碰撞等。1）擴(kuò)散：指懸浮在空氣中的粒子互相隨機(jī)碰撞被捕獲。2）攔截：粒徑大于0.5μm徑的粒子因粒徑較大被過(guò)濾器纖維攔截。3）碰撞：粒徑大于0.5μm的粒子因有比較大的慣性和纖維直接接觸被捕獲。4）靜電效應(yīng)：帶靜電的纖維對(duì)帶電荷的粒子有吸引力，會(huì)將其捕獲。

按照過(guò)濾效率從高到低排列，可將干式過(guò)濾器分為高效過(guò)濾器、中效過(guò)濾器和初效過(guò)濾器。以下針對(duì)三種過(guò)濾器分別進(jìn)行特點(diǎn)講解。初效過(guò)濾器一般使用的濾材基本上是玻璃纖維和人造纖維及金屬絲網(wǎng)等。在空調(diào)系統(tǒng)中一般安裝的就是這種初效過(guò)濾器，對(duì)空氣的凈化只起到保護(hù)的初級(jí)作用。中效過(guò)濾器的濾材采用的是玻璃纖維（比初效過(guò)濾器的玻璃纖維要小），無(wú)紡布（由人造纖維合成）及中細(xì)孔聚乙烯泡沫塑料等。中效過(guò)濾器一般應(yīng)用于高效過(guò)濾器前，起到的主要作用就是前級(jí)保護(hù)。還有很少數(shù)的應(yīng)用于對(duì)清潔度有較高要求的空調(diào)系統(tǒng)中。高效過(guò)濾器均采用的是極細(xì)玻璃纖維或者是無(wú)紡布合成纖維的濾材，一般是經(jīng)過(guò)加工制成了輕便的紙張形狀，統(tǒng)稱(chēng)為濾紙，對(duì)PM2.5期待非常好的攔截效果。

2　靜電集塵

靜電除塵在性質(zhì)上分類(lèi)是屬于高效過(guò)濾器。它進(jìn)行空氣凈化的原理是：攜帶粉塵小顆粒的氣體通過(guò)由陰極線也就是電暈極和接地的陽(yáng)極板作用合成的具有高壓的電場(chǎng)時(shí)，因?yàn)殡姇灣霈F(xiàn)放電現(xiàn)象造成氣體的電離，氣體離子就在電場(chǎng)引力下逐步的陽(yáng)板靠近，在靠近過(guò)程中遇到粉塵小顆粒，出現(xiàn)了碰撞，那么氣體攜帶的負(fù)電游離到粉塵顆粒上，在電場(chǎng)的引力下粉塵就想陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)并釋放出攜帶的電子，粉塵顆粒就自然而然的積攢在了陽(yáng)極板上了，而氣體就得到了凈化。與其他種類(lèi)的過(guò)濾器相比，靜電過(guò)濾更適合捕集微細(xì)粒子。

3　吸附

吸附可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩類(lèi)。目前比較常用的吸附劑主要是活性炭。綠色植物吸附也引起人們的濃厚興趣。

3.1活性炭吸附

活性炭吸附屬于物理吸附。物理吸附是由于吸附質(zhì)和吸附劑之間的范德華力而使吸附質(zhì)聚集到吸附劑表面的一種現(xiàn)象。物理吸附屬于一種表面現(xiàn)象，可以是單層吸附，也可以是多層吸附，

活性碳纖維是20世紀(jì)60年代隨著碳纖維工業(yè)而發(fā)展起來(lái)的一種活性炭新品種，活性碳纖維在表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)上與粒狀活性炭有很大差別。粒狀活性炭含有大孔、中孔和微孔，而活性碳纖維則主要含大量微孔，微孔的體積占了總孔體積的90%左右，因此有較大的比表面積，多數(shù)為800～1500m2/g。與粒狀活性炭比較的話，活性碳纖維具有吸附含量大、更加速度的優(yōu)勢(shì)，而且再生能力強(qiáng)，不容易被分化，因此一般不會(huì)造成二次污染，對(duì)SO2、H2S等無(wú)機(jī)氣體的吸附能力也是非常明顯的。活性碳纖維對(duì)去除毫克和微克級(jí)的有機(jī)物有顯著的作用，因此要提升室內(nèi)空氣的質(zhì)量，這種纖維是非常使用的，而且得到廣泛的應(yīng)用。

3.2植物吸附

美國(guó)航天局Wolverton在20世紀(jì)80年代研究出對(duì)CO2、甲醛凈化效果最顯著的十種植物。此后，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)植物凈化空氣進(jìn)行了試驗(yàn)探索。植物凈化的機(jī)制，以甲醛為例，主要包括莖葉吸收與吸附、植物體內(nèi)運(yùn)輸及其代謝轉(zhuǎn)化、根際微生物的降解作用以及土壤吸附等途徑。在SO2耐受能力研究上發(fā)現(xiàn)，臭椿、垂柳、白蠟、旱柳、沙棗、絲綿木、檜柏、白皮松、云杉、側(cè)柏、蜀葵、金盞菊、野牛草、結(jié)縷草及羊胡子草等植物有顯著的耐受能力。桂花、臘梅、八仙花可以有效地吸收汞蒸氣，萬(wàn)壽菊、矮牽牛、菊花等可以吸收大量的氟化物。對(duì)于氯氣的吸收，可以對(duì)山茶、石榴、夾竹桃、廣玉蘭大量的使用。龍血樹(shù)、雛菊、萬(wàn)年青可以吸收三氯乙烯。但植物凈化能力有限，單純采用植物達(dá)到的凈化效果并不盡如人意。

4　光催化

光催化技術(shù)是利用光催化反應(yīng)將有機(jī)污染物降解為無(wú)害的無(wú)機(jī)物。光催化反應(yīng)的原理是要在光電過(guò)程中進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。從半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)分析，在半導(dǎo)體吸取大于其帶隙能（Eg）光子的能量時(shí)，電子會(huì)脫離價(jià)帶躍至導(dǎo)帶上，造成價(jià)帶上具有強(qiáng)氧化的空穴（h+）的出現(xiàn)。由于導(dǎo)帶和價(jià)帶空穴具有的氧化性和還原性，可以與其他依附在光催化劑上電子的給體和受體產(chǎn)生反應(yīng)。比如，價(jià)帶空穴可以氧化H2O，而電子可以將空氣中的O2還原成為H2O2。由于OH基團(tuán)和HO2都具有非常強(qiáng)的氧化能力，因此可以對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行氧化處理，將其成功的分解為CO2、H2O、PO43－、SO42－、NO23－以及鹵素離子等無(wú)機(jī)小分子。

對(duì)不同的污染物，具體反應(yīng)過(guò)程不同。以甲醛為例，反應(yīng)過(guò)程如下：

光催化技術(shù)凈化室內(nèi)空氣上，具有高效、無(wú)毒無(wú)害、成本低等優(yōu)勢(shì)，但絕大多數(shù)的吸附能力確實(shí)極為有效的，而且存在于分子結(jié)構(gòu)中的電子要達(dá)成躍遷，需要滿(mǎn)足其能量要求高的條件才能完成，這樣看來(lái)的話，對(duì)于有機(jī)污染物的降解確實(shí)存在不小的局限性。對(duì)于較高污染物積累濃度的空間，光催化凈化的能力偏弱。

5　低溫等離子體

等離子體是電子、離子、原子、分子等粒子集結(jié)在一起形成的一個(gè)集合體，也是物質(zhì)的一種存在狀態(tài)，屬性上同時(shí)具備了高導(dǎo)電性和電中性。存在與等離子中的離子、電子和激發(fā)態(tài)原子都是反應(yīng)非常活躍的物種。在20世紀(jì)80年代，利用高壓脈沖電暈的方法進(jìn)行等離子體的生產(chǎn)進(jìn)行氣體污染處理的技術(shù)研發(fā)成功。采用的原理就是利用高能電子（5eV～20eV）轟擊污染氣體分子，在激活、分解、電離等過(guò)程作用下，制造出強(qiáng)氧化物質(zhì)例如自由基、原子氧和臭氧等物質(zhì)，將污染的分子進(jìn)行迅速的氧化，生成無(wú)害的新物質(zhì)。以甲苯為例。采用低溫等離子體對(duì)甲苯進(jìn)行降解，不但完成的效率非常高，造成的副產(chǎn)物也非常少，而且沒(méi)有二次污染的后顧之憂。但目前還存在能耗高和能量效率低的兩個(gè)難點(diǎn)尚未破解。

6　紫外照射

利用紫外線殺菌消毒指的是利用紫外線對(duì)微生物機(jī)體細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞造成結(jié)構(gòu)中DNA也就是脫氧核糖核酸或RNA即核糖核酸分子或者再生分子的死亡，達(dá)到殺菌消毒的效果。紫外線殺菌作用最強(qiáng)的波段是250～270nrn。紫外線燈具有使用簡(jiǎn)易、方便，是目前大多數(shù)醫(yī)院進(jìn)行空氣消毒的主要方法。紫外線消毒裝置有直接照射的紫外燈管，也有隱藏照射的空氣循環(huán)風(fēng)筒。消毒效果和空氣濕度、循環(huán)次數(shù)、風(fēng)速和輻射強(qiáng)度都有顯著關(guān)系。

7　結(jié)論

健康的室內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)于保證人們的生活品質(zhì)至關(guān)重要。隨著強(qiáng)制性環(huán)保建筑材料、裝飾材料的推廣，人們綠色裝修理念的普及，室內(nèi)污染的威脅將顯著下降。空氣凈化技術(shù)的發(fā)展也必將走向高效、節(jié)約、安全。空氣凈化技術(shù)與建筑本身的融合也將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。

［1］黃翔，王與娟，樊麗娟.新型功能性空氣過(guò)濾材料研究進(jìn)展［J］.暖通空調(diào)，2009（1）：54-57.

X51

A

1674-6708（2015）152-0091-02

孫桂濤，副教授