郭姿宇

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

背景介紹

1）空氣凈化器的分類及工作原理

空氣凈化器主要分為被動凈化、主動式凈化和雙重凈化三類，而雙重凈化類就是將被動式凈化的技術(shù)與主動凈化類的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合[1]。其凈化原理如下：

①被動式凈化類：用風(fēng)機將空氣抽入機器，通過內(nèi)置的濾網(wǎng)過濾空氣，起到過濾粉塵、異味、有毒氣體和殺滅部分細(xì)菌的作用。

②主動式凈化類：主動向空氣中釋放凈化滅菌因子，通過氣體彌漫性的特性，使凈化因子到達(dá)室內(nèi)的各個角落對空氣進(jìn)行無死角凈化。根據(jù)產(chǎn)品的主動殺菌原理可分為銀離子技術(shù)、負(fù)離子技術(shù)、低溫等離子技術(shù)、光觸媒技術(shù)、凈離子群離子技術(shù)和納米鉑金技術(shù)。主動式凈化與被動式凈化的根本區(qū)別就在于是否向空氣中釋放凈化滅菌因子。

③雙重凈化類：將被動式凈化技術(shù)與主動凈化式技術(shù)相結(jié)合，既有濾網(wǎng)強效除菌又有多種離子凈化技術(shù)，能夠更加高效的去除各類細(xì)菌和病毒。

2）空氣凈化器的市場調(diào)研

市場上被動式凈化類和雙重凈化類空氣凈化器使用夾炭布作為主要濾材[2]，具有較好的過濾效果和去除甲醛的能力，但是濾網(wǎng)長期使用后，各種污染物的長期富集以及改性活性炭對甲醛的催化分解產(chǎn)生的某些物質(zhì)[3]，在密閉的室內(nèi)環(huán)境下散發(fā)出異味，進(jìn)而影響人們的日常生活。

通過對市場上某些品牌的空氣凈化器進(jìn)行市場調(diào)研[4]，調(diào)研數(shù)據(jù)見圖1；顯示不同品牌的產(chǎn)品都不同程度的存在著此類問題，并且此類問題占售后問題的25 %左右，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量與用戶體驗[5]。

圖1 空氣凈化器行業(yè)售后調(diào)研數(shù)據(jù)

3）空氣凈化器異味產(chǎn)生的研究現(xiàn)狀

由于空氣中的氣體組分復(fù)雜多樣，不同用戶的使用環(huán)境存在差異，導(dǎo)致空氣凈化器異味的產(chǎn)生原因研究起來比較復(fù)雜。市場上主流廠家并未對異味開展系統(tǒng)的研究[6]，行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為異味產(chǎn)生的原因有以下兩點：

①由于濾網(wǎng)對于甲醛的吸附飽和后，催化分解產(chǎn)生異味；

②微生物在濾網(wǎng)上繁殖生產(chǎn)產(chǎn)生異味。

但是由于未進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，具體的異味成分及產(chǎn)生原理缺乏理論和數(shù)據(jù)支撐。因此，系統(tǒng)地研究空氣凈化器異味產(chǎn)生的機理，確定異味的主要成分具有非常重要的意義。

1 異味產(chǎn)生的機理模型

針對濾網(wǎng)產(chǎn)生異味的原因進(jìn)行深入分析[7]，發(fā)現(xiàn)目前市面主流的空氣凈化器產(chǎn)品主要使用的是復(fù)合式濾網(wǎng)，采用高效的HEPA濾紙附著改性活性炭，實現(xiàn)對于室內(nèi)氣態(tài)污染物，如甲醛等氣體的吸附與分解[8]。

根據(jù)對售后反饋信息進(jìn)行收集，發(fā)現(xiàn)異味產(chǎn)生的環(huán)境主要是一些新裝修的家庭或辦公室。為模擬用戶的使用環(huán)境，我們選取某品牌的一款空氣凈化器在新裝修的某辦公室中長期運行，運行前，利用GC-MC儀器，對濾網(wǎng)成分進(jìn)行分析，濾網(wǎng)運行前后的結(jié)果如圖2，濾網(wǎng)運行后吸附的灰塵明顯增多，顏色發(fā)生明顯變化。

圖2 濾網(wǎng)運行前后對比

6個月后進(jìn)行現(xiàn)場體驗，在樣機出風(fēng)口處，可明顯感受到有異味產(chǎn)生。對長期運行6個月后的樣機濾網(wǎng)進(jìn)行檢查，在濾網(wǎng)的進(jìn)風(fēng)口處吸附了很多灰塵，濾網(wǎng)整體呈現(xiàn)黑色，污染嚴(yán)重，我們對濾網(wǎng)進(jìn)行拆解，利用GC-MC儀器，對濾網(wǎng)成分進(jìn)行分析，其檢測結(jié)果如圖3。

圖3 長期運行濾網(wǎng)檢測結(jié)果

通過對比長期運行前后的濾網(wǎng)成分，發(fā)現(xiàn)長期運行后的濾網(wǎng)有乙酸成分，因此初步分析空氣凈化器產(chǎn)生的異味主要成分是乙酸，為充分驗證這一結(jié)論，設(shè)計實驗進(jìn)行驗證。

2 實驗方案設(shè)計

由于空氣中的乙酸含量，難以直接測定，通過查閱相關(guān)資料[9]，為保證實驗的順利進(jìn)行，采用以下實驗儀器：

1）儀器1：氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀，其作用是實現(xiàn)濾網(wǎng)組分的分析。樣品進(jìn)入設(shè)備的進(jìn)樣口，在進(jìn)樣口中氣化后經(jīng)色譜柱分離，不同物質(zhì)在色譜柱中的被分離的時間不同，進(jìn)入到檢測器，從而分析樣品成分。

2）儀器2：橫河HL—1 000型恒流采樣器，其作用是通過氣泵對3 m3實驗艙內(nèi)[10]的氣體進(jìn)行采樣，采樣流量，采樣時間可以調(diào)節(jié)。

3）儀器3：硅膠吸附管，其作用是對空氣中乙酸進(jìn)行吸附，然后使用溶劑進(jìn)行解析，實現(xiàn)對于空氣中的乙酸含量的測試。

2.1 異味的主要成分分析

2.1.1 實驗方案

為加速模擬用戶真實的使用情況，將一臺全新的空氣凈化器樣機及濾網(wǎng)裝配好，放置在3 m3的實驗艙內(nèi)，通過提高實驗艙內(nèi)的環(huán)境溫度至50 ℃，濕度降低至10 %左右，使其達(dá)到最佳的反應(yīng)環(huán)境；然后以市場上常見的玻璃膠作為污染物，使其自然揮發(fā)，作為模擬用戶家里的裝修環(huán)境，開啟樣機進(jìn)行長期運行，并定期對濾網(wǎng)進(jìn)行取樣，檢測濾網(wǎng)中的乙酸含量變化。

2.1.2 實驗數(shù)據(jù)及分析

1）長期運行前數(shù)據(jù)分析

選取未拆封狀態(tài)的濾網(wǎng)2件，將濾網(wǎng)進(jìn)行拆封，并對空氣凈化器出風(fēng)口處的異味進(jìn)行體驗，未感受到明顯異味。然后對濾網(wǎng)進(jìn)行剪裁，選取0.5 g的樣件，通過GC—MS儀器，對于濾網(wǎng)的具體組分進(jìn)行分析，結(jié)果如圖4。

圖4 全新濾網(wǎng)成分分析

在全新濾網(wǎng)中檢出乙酸成分，但豐度較低，乙酸峰高為207 007。初步分析在活性炭的改性過程中或濾網(wǎng)的成型工藝中使用了醋酸類物質(zhì)對濾網(wǎng)進(jìn)行殺菌處理。

2）長期運行后數(shù)據(jù)分析

實驗3天后對濾網(wǎng)再次進(jìn)行分析，結(jié)果如圖5。

圖5 運行3天濾網(wǎng)成分

在運行3天后的濾網(wǎng)中檢出乙酸成分明顯增加，乙酸峰高為2 308 710。對比全新濾網(wǎng)的乙酸含量提升了10倍以上，為驗證試驗結(jié)果的可靠性，延長測試時間，在運行5天后，再次進(jìn)行對比測試。

按上述實驗條件，繼續(xù)開啟樣機運行5天后，對濾網(wǎng)再次進(jìn)行分析。測試結(jié)果如圖6。

圖6 運行5天濾網(wǎng)成分

在樣機運行5天后，乙酸含量再次增加，乙酸峰高為2 800 107，乙酸含量隨整機的運行時長，不斷增加，同時現(xiàn)場對于實驗艙內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場體驗，明顯感覺到異味，因此確定異味的主要成分為乙酸。

2.2 乙酸來源分析

2.2.1 實驗原理

根據(jù)乙酸的反應(yīng)機理，空氣中的乙醇或乙醛在氧氣的作用下，與濾網(wǎng)中的催化劑發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生乙酸。

2CH3CH2OH+O2=CH2CHO+2H2O

2CH2CHO+O2=2CH3COOH+H2

2.2.2 實驗方案

為驗證上述反應(yīng)機理，設(shè)計實驗；取相同品牌的全新的空氣凈化器及濾網(wǎng)裝配好，放置在3 m3實驗艙內(nèi)，將實驗艙內(nèi)溫度調(diào)整至50 ℃，將濕度降低至10 %，同時放入30 %的乙醇溶液，使其自然揮發(fā)，開啟空氣凈化器，每運行24 h，對濾網(wǎng)進(jìn)行一次采樣，檢測濾網(wǎng)中乙酸含量的變化。

2.2.3 實驗結(jié)果

由表1實驗結(jié)果可得出隨著實驗的進(jìn)行，根據(jù)乙醇添加量增加，乙酸的濃度也隨之不斷升高，驗證了上述實驗原理，乙醇可以在氧氣與催化劑的作用下，經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)生乙酸，從而導(dǎo)致產(chǎn)生異味。由于乙醇是日常生活中的常見化學(xué)成分，比如白酒、消毒液中都含有乙醇。所以用戶的生活習(xí)慣也可能會導(dǎo)致異味的產(chǎn)生。

表1 實驗結(jié)果

3 結(jié)論

本文對空氣凈化器的異味來源進(jìn)行了理論分析，并通過實驗的方法驗證了乙酸是造成室內(nèi)空氣凈化器異味產(chǎn)生的主要原因。根據(jù)乙酸的產(chǎn)生機理，室內(nèi)的乙醇及乙醛類物質(zhì)經(jīng)氧化反應(yīng)會產(chǎn)生乙酸，通過上述實驗，驗證了相關(guān)推測，乙醇在催化劑（來源于改性活性炭過程中的一些添加物）的作用下會與空氣中的氧氣結(jié)合，產(chǎn)生乙酸。

此外，該文通過實驗的方法確定了一套模擬濾網(wǎng)異味產(chǎn)生的加速試驗方法，為后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)與濾網(wǎng)選型，提供了理論指導(dǎo)。