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、有機與無機污染氣體和微生物的消除，對國內(nèi)外現(xiàn)有空氣凈化技術(shù)進行了總結(jié)，描述了干式過濾、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。

室內(nèi)；污染；空氣凈化

空氣凈化技術(shù)是指對以上污染物質(zhì)的消除技術(shù)。用于人居建筑環(huán)境的常見凈化技術(shù)包括：消除可吸入顆粒物的干式過濾和靜電集塵技術(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　干式過濾

干式過濾器工作原理有擴散、攔截、碰撞等。1）擴散：指懸浮在空氣中的粒子互相隨機碰撞被捕獲。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)：帶靜電的纖維對帶電荷的粒子有吸引力，會將其捕獲。

按照過濾效率從高到低排列，可將干式過濾器分為高效過濾器、中效過濾器和初效過濾器。以下針對三種過濾器分別進行特點講解。初效過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濾器，對空氣的凈化只起到保護的初級作用。中效過濾器的濾材采用的是玻璃纖維（比初效過濾器的玻璃纖維要?。?，無紡布（由人造纖維合成）及中細孔聚乙烯泡沫塑料等。中效過濾器一般應(yīng)用于高效過濾器前，起到的主要作用就是前級保護。還有很少數(shù)的應(yīng)用于對清潔度有較高要求的空調(diào)系統(tǒng)中。高效過濾器均采用的是極細玻璃纖維或者是無紡布合成纖維的濾材，一般是經(jīng)過加工制成了輕便的紙張形狀，統(tǒng)稱為濾紙，對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)上分類是屬于高效過濾器。它進行空氣凈化的原理是：攜帶粉塵小顆粒的氣體通過由陰極線也就是電暈極和接地的陽極板作用合成的具有高壓的電場時，因為電暈出現(xiàn)放電現(xiàn)象造成氣體的電離，氣體離子就在電場引力下逐步的陽板靠近，在靠近過程中遇到粉塵小顆粒，出現(xiàn)了碰撞，那么氣體攜帶的負電游離到粉塵顆粒上，在電場的引力下粉塵就想陽極運動并釋放出攜帶的電子，粉塵顆粒就自然而然的積攢在了陽極板上了，而氣體就得到了凈化。與其他種類的過濾器相比，靜電過濾更適合捕集微細粒子。

3　吸附

吸附可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩類。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60年代隨著碳纖維工業(yè)而發(fā)展起來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，而且再生能力強，不容易被分化，因此一般不會造成二次污染，對SO2、H2S等無機氣體的吸附能力也是非常明顯的。活性碳纖維對去除毫克和微克級的有機物有顯著的作用，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

美國航天局Wolverton在20世紀80年代研究出對CO2、甲醛凈化效果最顯著的十種植物。此后，國內(nèi)外很多學(xué)者對植物凈化空氣進行了試驗探索。植物凈化的機制，以甲醛為例，主要包括莖葉吸收與吸附、植物體內(nèi)運輸及其代謝轉(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，萬壽菊、矮牽牛、菊花等可以吸收大量的氟化物。對于氯氣的吸收，可以對山茶、石榴、夾竹桃、廣玉蘭大量的使用。龍血樹、雛菊、萬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)將有機污染物降解為無害的無機物。光催化反應(yīng)的原理是要在光電過程中進行氧化還原反應(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，電子會脫離價帶躍至導(dǎo)帶上，造成價帶上具有強氧化的空穴（h+）的出現(xiàn)。由于導(dǎo)帶和價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基團和HO2都具有非常強的氧化能力，因此可以對有機污染物進行氧化處理，將其成功的分解為CO2、H2O、PO43－、SO42－、NO23－以及鹵素離子等無機小分子。

對不同的污染物，具體反應(yīng)過程不同。以甲醛為例，反應(yīng)過程如下：

光催化技術(shù)凈化室內(nèi)空氣上，具有高效、無毒無害、成本低等優(yōu)勢，但絕大多數(shù)的吸附能力確實極為有效的，而且存在于分子結(jié)構(gòu)中的電子要達成躍遷，需要滿足其能量要求高的條件才能完成，這樣看來的話，對于有機污染物的降解確實存在不小的局限性。對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)在一起形成的一個集合體，也是物質(zhì)的一種存在狀態(tài)，屬性上同時具備了高導(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80年代，利用高壓脈沖電暈的方法進行等離子體的生產(chǎn)進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、電離等過程作用下，制造出強氧化物質(zhì)例如自由基、原子氧和臭氧等物質(zhì)，將污染的分子進行迅速的氧化，生成無害的新物質(zhì)。以甲苯為例。采用低溫等離子體對甲苯進行降解，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難點尚未破解。

6　紫外照射

利用紫外線殺菌消毒指的是利用紫外線對微生物機體細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行破壞造成結(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，達到殺菌消毒的效果。紫外線殺菌作用最強的波段是250～270nrn。紫外線燈具有使用簡易、方便，是目前大多數(shù)醫(yī)院進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)速和輻射強度都有顯著關(guān)系。

7　結(jié)論

健康的室內(nèi)空氣質(zhì)量對于保證人們的生活品質(zhì)至關(guān)重要。隨著強制性環(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?？諝鈨艋夹g(shù)的發(fā)展也必將走向高效、節(jié)約、安全?？諝鈨艋夹g(shù)與建筑本身的融合也將是未來研究的重點。

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

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1674-6708（2015）152-0091-02

孫桂濤，副教授