空氣凈化器甲醛凈化性能研究

鐘碧環

（優力檢測服務（廣州）有限公司，廣東廣州 511458）

甲醛對人體的危害性極大，已被國際公認是致癌高風險物質。空氣中的甲醛來源廣泛，如何除去空氣中的甲醛，營造一個舒適安全的室內環境備受關注。

1 甲醛的主要性質

1.1 甲醛的物理化學性質

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

1.2 室內空氣甲醛的來源

甲醛廣泛應用于化工行業、木材工業、紡織產業、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助劑，使衣物保持鮮亮，在穿著過程中卻會不斷釋放甲醛。用甲醛浸泡水產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品；也有研究表明，菌類和水產品中含有一定量的內源性甲醛。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，從而實現良好的黏合、增強木板的強度和防蟲防腐，但在消費者使用過程中，甲醛會源源不斷的釋放。

1.3 甲醛對人體的影響

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

除了用水或炭包等物理載體進行被動式吸附，人們尋求更高效的凈化器如主動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出來推向市場。

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在載體上，用特定波長的紫外光源照射催化劑。開啟風機使空氣以一定流速經過載體，催化劑在紫外線的照射下與空氣中的甲醛發生化學反應從而達到凈化目的。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理比較復雜，但主要生成物為CO2。

光催化原理具有無二次污染的特點，符合新時代綠色環保的理念。其凈化甲醛的效率與多種因素有關，如污染物起始濃度、室內溫度、濕度等，催化劑微孔表面被堵塞也會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、送風機和電源等部件構成，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，吸附劑和吸附質之間依靠范德華力結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合力較弱，當吸附劑達到飽和狀態時，會發生脫附，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 負氧離子空氣凈化裝置

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

目前有報道，富勒烯負離子釋放器技術采用納米級的電觸媒材料——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離子釋放出來，不會電離空氣，沒有臭氧、氮氧化物或正離子等衍生污染物產生，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，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，且可以利用微生物自身的繁殖能力進行持續工作。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 凈化性能的檢測方法

凈化器的凈化性能取決于潔凈空氣量CADR。一臺凈化器CADR 的大小是消費者在選購時非常重要的參數。國標規定CADR 測試應在30m3的試驗艙內進行。將凈化器放置在試驗艙中央，開啟凈化器，測試其能否正常運轉。然后使用高效凈化器凈化試驗艙內背景空氣污染濃度達到GB/T 18883規定的空氣質量指標后，方可進行試驗。艙內應控制保持26℃，濕度60%RH。用甲醛發生器向試驗艙內注入甲醛氣體，使試驗艙內的甲醛濃度約為1.0mg/m3，停止注入后開啟風扇10min，使測試艙內甲醛混合均勻后，取樣并標記為0min，每5min 取一次樣并做好標記，測試總時長為60min。根據各時間點取樣測得的甲醛濃度可計算得到甲醛自然衰減率。然后放入凈化器，注入甲醛，同樣開啟風扇10min，混勻艙內氣體，取樣以測得甲醛初始濃度，然后開啟凈化器至額定功率，每隔5min取一次樣并做好標記，測試總時長為60min。根據各時間點取樣測得的甲醛濃度可計算得到甲醛總衰減率。根據自然衰減率和總衰減率計算CADR。

凈化性能的另一個指標是累積凈化量CCM。CCM 是指在CADR 衰減到一半時，污染物凈化的總重量。測試方法是先測得凈化器的初始CADR，然后把凈化器放入3m3的試驗艙內，定量注入甲醛后，開機凈化1h，靜置16h，然后轉入30m3的試驗艙測CADR；又轉入3m3艙重復通入甲醛使累積注入量達到300mg，600mg，1 000mg，1 500mg……，當凈化器的CADR 降至初始值的一半時，停止試驗，得到CCM。

3.2 合格標準

衡量具有甲醛凈化能力的凈化器的好壞需要考慮多個參數，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，F2，F3，F4共4個等級來表示，數字越大性能越好。凈化能效也是一個重要參數，當凈化能效0.5時為合格級，1時為高效級。噪音也是衡量空氣凈化器好壞的重要指標，隨著CADR 的增大，風機轉速必然會提高，噪音相應增大，新國標對凈化器達最大CADR 時產生的噪音有規定。

4 結語

空氣凈化器按照不同的工作原理可分為吸附式、靜電式、氧負離子、光催化和生物酶等，不同原理的凈化器的適用場景有所不同。我國的空氣凈化設備起步晚，對甲醛的去除機理仍不夠明晰，技術也不夠成熟，相應的評價標準不太完善，市面上成熟的空氣凈化器的類型單一。科研機構或廠家需繼續深入研究各種作用機理，優化設計以實現更高的凈化效果。作為檢測標準，可以緊跟市場發展的步驟，從技術角度規范空氣凈化器的評價方法，促進行業發展。