（劳动卫生与环境卫生学专业论文）被动式室内空气净化产品功能评价方法的研究.pdf

目录 中文摘要1 英文摘要3 1 绪论5 1 1 室内空气质量状况5 1 2 改善空气质量的措施5 1 3 常见被动式空气净化产品分类6 1 4 空气净化产品管理规范和评价方法8 1 5 本研究思路和主要内容1 1 2 被动式室内空气净化产品功能测试1 1 2 1 测试方法原理1 l 2 2 实验装置1 3 2 2 1 实验舱结构1 3 2 2 2 仪器与设备1 4 2 2 3 实验舱密闭性测试1 5 2 3 甲醛净化效果测试1 6 2 3 1 甲醛浓度的发生j 1 6 2 3 2 甲醛浓度的测定1 7 2 3 3 甲醛浓度自然衰减测试1 7 2 3 4 净化产品对甲醛净化效果测试1 9 2 4 甲苯净化效果测试2 4 2 4 1 甲苯浓度的发生2 4 2 4 2 甲苯浓度的测定2 5 2 4 3 甲苯浓度自然衰减测试2 5 2 4 4 净化产品对甲苯净化效果测试2 6 2 5 净化产品的净化效果分析3l 2 5 1 活性炭纤维毡( 布) 3 l 2 5 2 硅藻土内墙腻子3 2 2 5 3 光催化净化产品3 2 2 5 4 负离子墙面漆3 4 2 5 5 上述几种净化产品的净化效果比较3 5 3 环境因素对光催化净化产品功能的影响35 3 1 光照强度36 3 2 光源38 3 3 风速39 3 4 温度41 3 5 相对湿度4 2 4 室内空气净化产品功能的评价方法探讨4 2 4 1 污染物净化动力学模型4 3 4 2 本研究采用的污染物净化模型4 5 4 3 净化产品效果评价方法4 7 4 3 1 洁净空气量4 8 4 3 2 净化率4 9 4 3 3 扣除自然衰减后的净化效率4 9 4 3 4 其它测试方法5o 4 3 5 净化产品单位时间单位面积净化量51 4 3 6 各种净化效果评价方法的比较5 2 4 4 污染物检测手段5 2 4 5 目标污染物的选择53 4 6 测试时间的确定5 3 4 7 本研究方法的重复性5 4 5 结论与建议55 参考文献5 7 文献综述61 致谢7 0 个人简介7l 中固疾病预防控制中心硕士学位论文 被动式室内空气净化产品功能评价方法的研究 中文摘要 研究生：吴俊华 导师：宋瑞金研究员 中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所 【目的】通过测试常见的被动式室内空气净化产品对甲醛和甲苯的净化作用，建立被动 式空气净化产品的功能评阶方法：探讨环境因素对光催化产品净化效果的影响，为制定 被动式空气净化产品功能评价规范奠定基础。 【方法】本研究选取常用的有代表性的4 类共1 7 种空气净化产品，包括活性炭纤维类、 硅藻土类、光催化类和负离子类产品。以室内常见的甲醛和甲苯为目标污染物，在l m 3 的实验舱内分别发生浓度为国家卫生标准耻l o 倍的污染物气体，测试净阢虹品对甲醛 和甲苯的净化量。选用种光催化净化产品，以甲醛为目标污染物，研究分析光照强度、 不同光源、风速、温度和相对湿度对其净化功能的影响。 【结果】 ( 1 ) 活性炭纤维类产品对甲醛和甲苯的净化量均分别在o 3n l g 他n 1 2 ) 和1 5n l g 仲 m 2 ) 以上；两种硅藻土类产品对甲醛的净化量分别是o 1 3m g 恤m 2 ) 和o 3m g 炳i n 2 ) ，对 甲苯的净化量分别是o 2 7m g 0 1 i n 2 ) 和0 2 0m g ( h m 勺；光催化类各产品的净化效果差异 很大，总体上对甲醛的净化效果好于对甲苯的净化效果；负离子类产品对甲醛和甲苯净 化量分别为0 4 2m g ( h n 1 2 ) 和0 1 8m g o a n 1 2 ) 。 ( 2 ) 发现光照强度和风速对光催化产品的净化作用有影响；在日光灯和紫外丁两种 光源条件下甲醛浓度变化无差别，但进步分析降解产物c 0 2 时发现，光催化净化产品 在紫外灯条件下能更好地分解甲醛；温度对光催化产品的净化作用影响不大。 ( 3 ) 用光催化产品和活性炭纤维产品分别进行短期和长期重复性实验，结果表明本 研究提出的测试方法在实验条件致的情况下重复性较好。 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 【结论】 ( 1 ) 建立了净化产品的功能评价方法，提出了用单位时间单位面积( 或单位质量、 单位数量) 净化量作为评价产品功能的指标，这指标能直观、准确地反映产品的净化 效果。 ( 2 ) 环境因素对光催化产品净化效果影响实验的结果，可为确立评价方法的实验条 件提供参考依据。在一般的室内环境条f ；牛_ f j 差行净化量测试，实验结果重复瞄舅好。 ( 3 ) 壬- 1 4 _ g 净化量的方法有矩形公式、梯形公式和辛普森公式。经比饺后认为应用梯 形公式作为计算净化量的方法既简便又能保证一定的准确度，符合使用要求。 关键词室内空气净化产品评价指标净化量 2 m sc a n d i d a t ew uj u n h u a s o n gr u i j i n i n s t i t u t ef o re n v i r o n m e n t a lh e a l t ha n dr e l a t e dp r o d u c t s a f e t y c h i n e s ec e n t e rf o rd i s e a s e sc o n t r o ia n dp r e v e n t i o n i o b j e c t i v e s ld e v e l o p e dt h ef u n c t i o ne v a l u a t i o nm e t d 1 0 df o rp a s s i v ei n d o o ra i rp u r i f i c a t i o n p r o d u c t s 时t e s t i n gc o m m o np a s s i v ea i rp u r i f i c a t i o np r o d u c t s i n v e s t i g a t e dt h ei n f l u e n c e so f e n v i r o n m e n t a lf a c t o r st ot h ep u r i f i c a t i o ne f f e c t so fp h o t o c a t a l y t i cp r o d u c t s ，w h i c hc o u l db et h e b a s ef o rt h ed e v e l o p m e n to fg u i d e l i n ef o rp e r f o r m a n c ed e t e n n i n 砸 o no fp a s s i v ea i r p u r i f i c a t i o np r o d u c t s m e t h o d s 】4t y p e sa l lt o g e t h e r17p a s s i v ep u r i f i c a t i o np i d i 如c bw g r es e l e e t e d ，i n c l u d i n ga c t i v e c a r b o nf i b e r ( a c f ) p r o d u c t s , d i a 蛐a c o d l l se a r t hp r o d u c t s , p h o t o c a t a l y t i cp r o d u c t sa n da n i o n p r o d u c t s f o r m a l d e h y d ea n dt o l u e n ew e r es e l e c t e da st a r g e tp o l l t m a n t s v a p o r i z e dt h et a r g e t p o l l u t a n t st oa c o n c e n t r a t i o no f8 - - 10t i m e so v e rs t a n d a r dl i m i t si na1m 3t e s t i n gc h a m b e r t h e r e m o v a l sp e ru n i tt i m ea n da r e a ( r u t a ) o f p u r i f i c a t i o np r o d u c c so i lf o m a a l d e h y d ea n d t o l u e n ew e r em e a s u r e d t h ee f f e c t so f t i g h ti n t e n s i t y , l i g h ts o u w a 嚣，w i n ds p e e d , t e m p e r a t u r ea n d r e l a t i v eh u m i d i t yo nt h ep h o t o e a t m y t i cp r o d u c to v e r f o r m a l d e h y d ew e r ea n a l y z e d r e s u l t s 】 ( 1 ) t h er u t a o f a c fp r o d u c t so nf o r m a l d e h y d ea n dt o l u e n ew e r eo v a 0 3m e 9 0 a m 2 ) a n d1 5 m g ( h 。i n z ) ，r e s p e c t i v e l y ；t h er u t a o f t w od i a t o m a c e o u se a r t hp r o d u c t so nf o m a a l d e h y d e w e r eo 1 3m g ( h m 2 ) a n d0 3m g ( h l n 2 ) ，r e s p e c t i v e l ya n dt h a to f t o l u e n ew e r e0 2 7m g ( h 3 中囝疾病预防控制中心硕士学位论文 n 1 2 ) a n d0 2 0m e d o a m 夸；g r e a td i f f e r e n c e so fp e r f o r m a n c ew e r eo b s e r v e da m o n g p h o t o c a t a l y t i cp r o d u c t s , t h er e m o v a l so f f o r m a l d e h y d ew e r gb e t t e rt h a nt h a to f t o l u e n e ；t h e r u t ao fa n i o np r o d u c t so nf o r m a l d e h y d ea n dt o l u e n ew e r e0 4 2m e 9 0 a i n 2 ) a n do 18 m e g o a m 2 ) ，r e s p e c t i v e l y ( 2 ) p e r f o r m a n c eo f p h o t o c a t a l y t i cp r o d u c t sw a si n f l u e n c e db yl i g h ti n t e n s i t ya n dw i n ds p e e d n o d i f f e r e n c e sw e r eo b s e r v e du n d e rt h ec o n d i t i o no ff l u o r e s c e n tl a n 】pa n du l t r a v i o l e tl a m pi n t h ea s p e c to ff o r m a l d e h y d ea t t e n u a t i o n , b u tf l l r t h e r 蛐o fp h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o n p r o d u c ts u g g e s t e dt h a tf o r m a l d e h y d ec o u l db ed e c o m p o s e dm o r ed e e p l yu n d e rt h e c o n d i t i o no f u l t r a v i o l e tl a m p t h ep e r f o r m a n c ew a sa f f e c t e dl i t t l eb yt e m p e r a t u r e ( 3 ) s h o t - t e r ma n dl o n g - t e r mr e p e t i t i v ew o r kw e r ec a n i e do u tb yu s i n gt h ep h o t o c a t a l y t i cp r o d u c t a n da c f p r o d u c t r e s p e c t i v e l y r e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ep r o p o s e dt e s t i n gm e t h o dc o u l db e r e p e a t a b l eu n d e rt h es a m ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s 【c o n c l u s i o n s ( 1 ) t h ef u n c t i o ne v a l u a t i o nm e t h o df o rp u r i f i c a t i o np r o d u c t sv v a sd e v e l o p e d t h er u t a c o u l d b eu s e dt oe v a l u a t et h ep e r f o r m a n c eo fm a n yt y p e so fp a s s i v ei n d o o ra i rp t n 伍c a t i o n p r o d u c t s t h ei n d i c a t o rc o u l dr e f l e c tt h ep u r i f i c a t i o np e r f o r m a n c ed i r e c t l ya n dp r e c i s e l y ( 2 ) t h ee x p e r i m e n tr e s u l t so fp u r i f i c a t i o ne f f e c t si n f l u e n c e db ye n v i r o n m e n t a lf a c t o r sc o u l db e t h eb a s et os e td o w ne n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n so f e v a l u a t i o nm e t h o d ( 3 ) t h er e c t a n g l ef o r m u l a , t r a p e z i u mf o r m u l aa n ds i m p s o n f o r m u l ac o u l db ea p p l i e dt oc a l c u l a t e l h er u t aa n dt r a p e z i u mf o r m u l aw a ss e l e c t e di nt h i ss m 咄 k e y w o r d si n d o o r a i rp u r i f i c a t i o nt h x x t u c te v a l u a t i o ni n d i c a t o r r e m o v a l s 4 “ 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 1 绪论 近年来室内空气质星下降越来越受到人们的关注，这在很大程度匕促进了空气净化 技术特别是被动式空气净化产品的发展；但是国内外对i 比类净化产品评价管理规范的缺 位，不仅不利于此类产品市场的健康发展，还给消费者、厂家和商家带来经济损失。因 此，建立相应的产品功能评价方法成为当务之急。 1 1 室内空气质量状况 随着我国经济的迅速发展，人们生活水平的提高和对室内装饰的不断追求，各种新 型建筑装饰材料、家具、现代化的家电、办公器材以及日用化学品正越来越多的应用在 居室环境，使得许多危害人体健康的化学物质不断释放到室内环境中。同时，在2 0 世纪 7 0 年代出现能源危机后，人们在建造新建筑时，更多的考虑如何降低建筑物的能耗，使 得现代建筑的密闭性比以往有很大提高。在设计空调系统时出于节能的考虑也降低了进 入室内的新风量。现在j 趋g 来越多的j 醪 = 究表明室内空气污染比室外空气污染更严重，对人 体健康造成的损害也远远超过室外空气污染。据估计现代人一生中大约有8 0 的时间是 在各种室内环境中度过的【1 1 ，特别是儿童、老人、孕妇等敏感人群在室内滞留的时间更 长。继“煤烟型”和“光化学烟雾型”污染后，现代 正进入以“室内空气污染为标 志的第三污染时期田。室内空气质量下降成为重要的室内环境问题，已引起了人们的广 泛关注。 1 2 改善空气质量的措施 改善室内空气质量的主要措施有：( 1 ) 控制污染源；( 2 ) 改善室内通风换气；( 3 ) 应用空气净化技术。在很爹隋况下，室内空气污染物主要是由室内建筑装饰材料释放的， 居室旦修建装饰完f 豸活再想控制污染源往往较难实现。而从节约能源的角度出发，若 要加强室内通风换气又! 凶须消耗大量的能源来维持室内环境一定的温度和湿度，既不经 济又不环保。在这种隋况下应用各种空气净化技术来治理室内空气污染是比较经济有效 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 的方法。 室内空气净化技术按其工作方式不同可分为主动式空气净化和被动式空气净化两种 方式。主动式空气净化方式是通过电动风机使污染的空气循环通过机器内部的净化组件， 从而达到净化空气的目的；被动式空气净化方式是将种具有净化功能的材质与室内建 筑材料、装饰材料等相结合制备的净化产品，当污染物分子扩散到这种产品表面，与之 产生某种物理的、化学的或生物的作用而将空气中污染物去除。被动式空气净化与主动 式空气净化最大的区别就是没有外加动力系统，在发挥净化作用的过程中不消耗任何能 源，符合节能需求。 净化产品按作用原理可大致分类为以下几类：( 1 ) 物理吸附型净化产品：以物理吸 附为主，如活性炭、沸石及其他硅酸盐产品；( 2 ) 化学吸附型净化产品：以化学吸附和 化学反应为主，如市场匕些空气净化喷剂、甲醛扑捉剂等；( 3 ) 离子交换型净化产品： 在高分子聚合物中引入离子交换剂，通过离子交换来净化空气，这类产品在工业生产上 的应用较多，而用于居室空气净化还未实现；( 4 ) 光催化产品：半导体纳米t i 0 2 光催 化剂在紫外光的照射下，使空气中水分子和氧分子转化为羟基自由基，这些具有强氧化 能力的自由基可将有机气体污染物转化成对人体无害的c q 和h 2 0 ，实现净化空气功能； ( 5 ) 复合型净化产品：利用多种净化原理制备的复合产品具有广谱l 生，对空气中有害物 质的净化有很好的作用，同时还有改善室内空气清新度，调节室内环境温度、湿度等功 能。 1 3 1 活l 生炭纤维 活性炭纤维( a c f ) 是继粉末状和颗粒状活性炭之后的第三代活性炭产品d 1 。a c f 是以 有机纤维为原料经预处理、炭化、活化而成。与普通颗粒状活性炭相比，a c f 具有大的 比表面积、良好的孔隙结构、丰富的表面基团、高效的原位脱氧能力，具有更大的吸附 容量和更陕的吸附动力学性能，化学稳定性好，不但在工业匕被广泛应用，而且也是一 6 一 种很好的室内空气净化材料。 a i ：f 产品x c i , q ：多室内常见的无杌污染物和挥发陛有机l 气体都有良好的吸附i 生，对3 ，4 苯并 a 芘有特殊的吸附能力，对烟碱的吸附率也很高【4 】；而经过p a n 基改生的a c f 对 s 0 2 和甲醛的吸附净化能力均比改陛静鲋艮大程度的提蓓驴，司；叉寸n 0 、氨和胺类、0 3 等污 染物都有很好的吸附转化能力i v , s 。2 0 0 3 年日席沈尼其卡公司通过在聚酯树脂中复合活性 炭纤维制成种能够高效吸收v o c 的活f 生炭纤维薄膜印，据称这种薄膜对甲醛和甲苯具 有明显的吸附作用。 1 3 2 硅藻土腻子 ：i f r 4 z ：来以硅藻土为原料制备的新型室内装修材料成为国内外家装市场上的新宠。用 硅藻土制成的内墙建筑材料具有超纤维、多孔质等特性，据称其超微细孔比桐橛多 出5 0 0 0 到6 0 0 0 倍，有很强的物理吸附瞄阳离子交换性，能有效去除空气中的气体和蒸 汽有杌污染物。孔径范围为0 0 7 - - 0 1 6 1 t m 、平均孔径o 0 8 n 的硅藻土材料能完全滤除空 气中直径大于o 1i m a 的悬浮颗粒和常见的细菌。日本北见工业大学的研究成果表明用 硅藻土制备的室内装修材料不仅不会释放对人体有害的化学物质，还有改善居住环境的 作用【l l 】，当室内空气中相对湿度e 升时，硅藻土材料匕的超微孔能够吸收空气中的水分； 而当室内空气中的水分减少，湿度下降时，硅藻土材料又能够将微孔中的z g s - 懈放出来。 自从1 9 r 7 2 年日本科学家f u j i s l l i l l 0 1 2 】发现金红石型面0 2 单晶电极在近紫外光激发下， 能在常温常压下将水分解为氢气和氧气以来，各国研究者都在不断尝试将其虚用于环保 领域。其中研究较多的是将纳米面0 2 分散到涂料中制成能够降解室内空气污染物的光触 媒涂料。国内外很多研究都表明纳米m 0 2 光触媒涂料能够有效降解甲醛等气体污染物。 n 0 2 以其化学稳定性好、无毒、廉价等特点，被誉为有前景的环境治理产品【l3 1 。在 光催化技术的理论研究和产品开发方面，日本、韩国、美国以及欧盟等国家和地区起步 较早，并大力推动其产业化，现在已经形成了一定规模的市场。从近年来的专利申请看， 7 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 二氧化钛光催化的应用领域以涂料居多，如美国专利u s 6 6 5 3 3 5 6 ( 2 0 0 3 1 1 2 5 公开) 、 u s 6 6 2 7 5 7 9 ( 2 0 0 3 9 3 0 公开) 、日本专利j p 2 0 0 3 2 7 5 6 0 1 ( 2 0 0 3 9 3 0 公开) 、欧洲专利 e p l 3 1 6 5 3 2 ( 2 0 0 3 6 4 公开) 等均为较新= 氧化钛光催化涂料的专利报道。与此同时，发 达国家大力推动纳米光催化涂料的产业化，在医院、隧道、隔音墙和住宅等均有所应用。 在日本，大批公司正在这个新兴的技术领域进行角逐，2 0 0 4 年日本将光催化技术的应用 领域还扩展到道路应用，2 0 0 4 年日本的i s h i h a ms a n g y ok a i s h a 公司在美国公开的专利 u s 6 6 9 9 5 7 7 报道了在道路建设中引入光催化剂，建成具有空气净化功能的道路。同时用 于室内环境污染治理的t i 0 2 光催化净化产品也有数十种【1 4 1 。例如日本石原公司与丰田汽 车公司、e q m s 研究公司成功联合开发了利用t i 0 2 光催化反应可高效消除空气中的 n o x 、甲醛、苯系物等有害物质的技术。该技术在t i 0 2 中添加特殊的氧化催化剂，能 使t i 0 2 净化能力提高近3 倍。东陶机器( 株) 把纳米t i 0 2 应用于玻璃、瓷砖等建材表 面以及日常生活卫生洁具表面，与东京大学合作开发出光催化瓷砖用于房屋内装饰，可 以达到灭菌、除污的效果。 1 3 4 负离子墙面漆 负离子墙面涂料是以普j 恿水性涂料为基质，加入种或八种具有永久带电特性和永 久微电场的矿物材料，经超细加工等生产工艺制成的涂料。负离子涂料的主要功能有： ( 1 ) 持续释放负离子增加室内空气的清新度；( 2 ) 去除室内空气中有初气体污染物，在 无杌矿物材料永久微电场表面形成的羟基自由基等负离子，能将有机物氧化分解成对人 体无害的小分子物质，达到空气净化的效果；( 3 ) 抗菌抑菌作用，空气中的细菌大多数 带有正电荷，被涂料释放的负离子中和后，失去生长和繁殖的能力，从而：达到抗菌抑菌 的作用；同时负离子涂料发射的远红外线对细菌霉菌的生长繁殖也起到抑制作用。 室内环境污染治理行业是个新兴行业，各种新型的室内空气净化器和净化产品不 断涌入市场。为规范管理i 塞i 一行业，制定实施相应的标准是必不可少的。但是目前无论 在国内还是国外，都是只有针对主动式的空气净化器制定的，而对被动式的空气净化产 8 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 品还没有统一的国际标准、国家标准或行业标准。 美国制定的空气净化器标准( ( m e t h o df o rm e a s m a gp e r f o r m a n c eo f p o r t a b l eh o u s e h o l d e l e c t r i cr o o m a i rc l e a n e r s ) ) ( a n s i a h a m a c - 1 9 8 8 ) t 1 5 】以洁净空气量( c a d r ) 为指标 来评价净化器的净化效果。我国参考美国的标准于2 0 0 2 年颁布和实施了空气净化器 ( g b 厂r 18 8 0 1 - 2 0 0 2 ) 【1 6 1 国家标准，该标准也是以c a d r 值来评价净化器的净化效果。 c a d r 值表示的是空气净化器在单位时间内所提供的洁净空气量，而被动式空气净化产 品不使用风机，用空气洁净空气量作为评价指标是不合适的。因此空气净化器国家 标准只适用于规范管理主动式的空气净化产品市场，而不适用于被动式空气净化产品的 评价管理。原国家科协工程学会联合会室内环境专业委员会在2 0 0 5 年提出的室内空气 净化产品的功能澳怖溉范，首次提出了针对被动式空气净化产品的测试方法。2 0 0 6 年， 中国室内装饰协会室内环境监测委员会编制了室内空气净化产品净化效果测定方法 ( q b t2 7 6 1 - 2 0 0 6 ) 1 7 1 ，所提出的方法仍沿用百分净化率作为评价功能指标，是有一定 的局限性，而目未对温度、风速、污染物初始浓度等因素做出规定，尚待进_ 步完善。 目前检测机构在评价室内空气净化产品的净化效果时，所采用的测试方法和评价指 标各不相同。王晓强1 1 8 1 以污染物的半衰期作为评价指标，比较了甲醛在三种n 0 2 光催化 剂作用下的半衰期，浓度为5 6 6 p p m 、4 6 4 p p m 和3 5 7 p p m 时的半衰期分别为1 3 8 h 、2 0 2 h 和1 8 3 h 。 c h a o 等人用净化效率来评价面0 2 光催化材料对甲醛、苯、甲苯以及n o 、s 0 2 的 净化效果，结果是甲醛在1 2 0 m i n 的净化率可达8 8 【1 9 1 ，n o 和s 0 2 的净化率都达到8 0 0 4 以上刚。a l b e r i c i u l l 等人比较了对1 7 种v o c s 在6 0 m i n 的光催化净化率( 见表1 ) ，发现 光催化剂对异丙基苯、甲基氯仿、毗啶、四氯化碳等的净化效果较差。 9 国 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 表1v o c s 的光催化净化率 由于缺乏统科学的室内空气净化产品检测标准和净化效果评价指标，不同检测机 构在测试空气净化产品时测试方 去各不相同。例如在实验舱的尺寸上，既有几十升的小 舱，也有几立方米甚至几十立方米的大舱；而对温度、相对湿度、风速、光照强度、污 染物初始浓度等能影响净化产品发挥净化作用的因素控制也各不相同，检测结果缺乏可 比性，产品的净化效果无法认定。目前在国内市场e 用于室内空气治理的产品不下2 0 0 种，而且新产品层出不穷，生产企业和商家对其空气净化产品的广告宣传各行其道，使 消费者真假难辨，无所适从，给选择合适有效的净化产品带来很大困难。目前缺乏统一 有效的检测、评价方法，是造成室内空气净化产品市场混乱的根本原因，这既不利于引 1 0 “ 逛9 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 导室内空气污染治理行业的健康发展，也会给消费者和厂家商家带来经济损失。 1 5 本研究思路和主要内容 在分析当前被动式空气净化产品功能测试方法抗缺点的基础匕，建立种新的评价 方法，提出采用单位时间单位面积( 或单位质量、单位数量) 净化量为指标来表征产品 的净化功能。选用常见的被动式空气净化产品，通过实验验证该评价期去的可行性。在 参考国家标准空气净化器对实验环境条件控制的基础匕探讨光照强度、温度、相 对湿度、风速等环境因素对净化产品净化效果的影响，为建立评价方法提供依据。 2 被动式室内空气净化产品功能测试 2 1 测试方法原理 在1 m 3 的实验舱内发生一定浓度c oc m g m 3 ) 污染物，在不放入空气净化产品的隋 况下，由于实蝴育鲩淦密闭，会发生舱内外发生空气交换，或是污染物在自然条件 下会自身分解，由此引起的污染物浓度下降称为污染物自然衰减( 图1l n 表示) 。在实 验舱内放入空气净化产品后，污染物浓度会以较快的速度下降，这包括实验舱泄露、污 染物自身分解和净化产品的净化三部分作用引起的，称为总衰减( 图1h 表示) 。在总 衰减中扣除掉自然衰减部分即是产品发挥的净化作用。 t qt lt 2 t i t 图1 污染物浓度衰减示意图 a n n j 1 州c 一+ e ) 自然衰减曲边梯形面积积分a n 础( c 。+ cn 2 - 1 - - i - + 学) 4 础蚂。+ c t 2 d t - - + - + 学) 净化产品对污染物的时间加权净化量m m = v x ( a u 卅 蚴犏付哗) 蚂付蝙陋2 ”( 5 ) 狰化产品单位时间净化量m m m = 一 t 1 2 4 一斟 4 一- 一 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 式中 c _ 没有净化产品时，舱内污染物自然衰减状态下各时点浓度，m g m 3 ； 岛在净化产品工作状态下，舱内污染物各时点浓度 m g m 3 ； 址采样间隔时间，h ； y 实验舶溶c 积，m 3 ； m 净化产品对污染物的时间加权净化量，m g ； f 净化产品工作时间，h ； 朋净化产品单位时间净化污染物的量，m g h 。 单位时间单位面积净化量= 单位时间单位质量净化量= 单位时间单位数量净化量= 2 2 1 实验舱结构 m m m 再丽砑丽 m g 0 a r n 2 ) ； m g 0 a k g ) m g 0 a 佝 实验舱为全密闭、与外环境无空气交换的静态舱。采用无吸附性、化学反应隋性和 不释放挥发性有机物的材料制成，框架为不锈钢结构，舱壁为陈化钢化玻璃( 厚度8 r a m ) ， 底部为不锈钢板。外观尺寸长宽高为1 2 0 0 m m x 7 5 0 m m x1 2 5 0 m m ，舱内净容积为 l m 3 ，门大小为5 0 0 m m x1 0 0 0 m m 。舱转角处为弧形设计，有利于空气混匀，接缝处采 用不释放不吸附挥发性有机物的中陉睡隙胶密封处理。在舱侧壁和后壁中间位置各有三 个采样口，测量仪器采样管通过采样口伸入舱中心位置。实验舱内顶部安装1 支2 0 w 日 光灯用于对需要光照的光催化类产品测试，并安装一台1 5 w 的吊扇用于混匀舱内空气， 使受试产品的表面平均风速为0 1 2 加1 3 m s 。实验舱结构见图2 。 一 图2实验舱结构示意图 为保持实验舱内表面清洁，要经常清洗实验舱。在测试不同污染物之前或者在测试 完高浓度的污染物之后都要对实验舱进行： 青洗。清洗时先将舱门打开，用风扇向舱内吹 半小时左右，将舱内的气体污染物排出舱外；然后将舱内表面擦洗干净，晾干后关闭舱 门，以备下次使用。 2 2 2 仪器与设备 甲醛测量使用美国i n t e r s c a n 4 1 6 0 型甲醛分忻仪。该仪器采用的电化学传感器响应灵 敏，最低可测浓度可达0 0 1 p p m 。使用前，经国家标准物质研究中心检定。 甲苯测量使用美国p e a 公司生产的p g m - 7 2 4 0 型便携式v o c 气体检测仪。该仪器 采用新型的光离子化检澳0 器( p i d ) ，灵敏度高，可检测低至l p p b 浓度的气巾# 有机物。 使用前，经国家标准物质研究中心检定。 c 0 2 测量使用北京市刊高技术应用研究所生产的g x h - 3 0 1 0 d 型红外线分析器，c 0 2 浓度测量范围为0 - - 1 0 0 。温湿度的测量使用褂也o g 系列温湿度自动记录仪；大气压 的测量使用d y m - 3 型空盒压力表；风速的测量使用a m - 4 2 0 4 热线式风速计；光照强度 的测量使用s t - 8 0 d 数字式照度计；其他实验器材还有l o 山微量进样器和5 0 0 w 普通电 炉。 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 2 2 3 实验舱密闭性测试 ( 1 ) 实验操作 在实验舱内点燃蜡烛作为c 0 2 的发生源，燃烧蜡烛约15 m i n 后，c 0 2 浓度达到0 3 时，将蜡烛从舱内取出，在c 0 2 发生过程中直开启风扇对舱内空气进行搅拌。将蜡烛 从舱内取出后让风扇继续搅拌2 0 分钟，保证舱内各点空气成分均匀一致，此时的浓度即 可作为c 0 2 示踪气体的初始浓度。关闭风扇后开始测试，连续测试2 0 分钟，每2 分钟 记录次舱内示踪气体浓度值，连续测量三组，取平均值。为保证实验舱在整个实验阶 段密闭性都符合要求，每月对实验舱的密闭性测量l 2 次。 c 0 2 示踪气体在实验舱内的浓度按下式衰减 式中 c f = c o xe - 蔚 c d c 伤示踪气体初始浓度，； c t c 0 2 示踪气体t 时亥螂渡，； k 0 0 2 示踪气体浓度衰减常数，m i n1 ； t 测量时间，m i n 。 将公式转化为对数形式 l n c = i n c o 一幻( 8 ) 测定不同时间的c 0 2 浓度，以时间为横坐标，c 0 2 浓度自然对数值为纵坐标绘制回归曲 线，回归曲线斜率为c 0 2 浓度衰减常数k ( m i n 1 ) ，依据下式计算实验舱单位时间泄漏量 a = v 后6 0 ( 9 ) 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 式中 ( 2 ) 实验结果 k 实验舱泄露量，m 3 h ； v 一实验舱体积，m 3 ； k 示踪气体浓度衰减常数，r a i n 1 ； 6 0 柏功钟换算成小时。 表2 为实验舱密闭性的重复眭实验结果。数据表明，各次测试的舱泄露量均小于0 0 5 m 3 h ，说明在整个研究过程中实验舱密闭性符合使用要求。 衰2 实| 蝴淤附懒性实验 2 3 甲醛净化效果测试 2 3 1 甲醛沐渡的发生 将加热皿放在普通电炉_ i r 3 n 热3 m i n ，使其表面温度达到1 0 0 左右，将受热后的加 热皿放入实验舱底部中央。用1 0 1 t l 微量进洋器吸取3 5 1 a l 甲醛溶液( 浓度为3 6 - - 4 0 ) ， 注入加热皿后关闭舱门。甲醛溶液在受热的加热皿内瞬间气化挥发，开启舱顶部吊扇搅 拌舱内空气2 0 m i n 。甲醛分析仪读数稳定5 m i n 元基臣化后，可认为甲醛浓度在舱内：达到平 衡，此时的仪器读数作为甲醛初始浓度。3 5 i l l 甲醛溶液在l m 3 实验舱内发生的甲醛气体 浓度约为0 8 , , , i m g m 3 ，这是室内空气质量标准( g b t18 8 8 3 - 2 0 0 2 ) 规定的8 - - - 1 0 倍。 1 6 的同时，测量实验舱内温度、相对湿度、大气压等环境参数。 4 1 6 0 型甲醛分析t 义采气流量为1 l m i n ，将甲醛分析仪出气口连接到舱内形成气体回 流环路，避免由于采样引起的舱内外压力差导致的测量误差。 4 1 6 0 型甲醛分析仪测量的甲醛浓度是体积浓度( p p m ) ，国家标准采用的是质量浓 度( r n g m 3 ) ，按公式( 1 0 ) 将体积浓度换算成标准状态下( 0 ；1 0 1 3 k p a ) 质量浓度 c = p p m x m o l 2 2 4 式中 c 标准状态下质量浓度，m g m 3 , p p m 测量时体积浓度； m d ，污染物分子量，g m o l ； 2 2 4 6 标准状态下气体摩尔体积，l m o l 。 2 3 3 甲醛浓度自然棚0 试 实验舱条件：开启日光灯和吊扇；温度2 3 l ；相对湿度：3 5 - - 6 5 ；甲醛初始 浓度：0 耻1 o m g m 3 。开始每隔lo m i n 测量次甲醛浓度，连续i 贝! j 量6 0 m i n | 之后每隔 1 h 测量一次甲醛浓度，连续测量6 l l 。结果见图3 和表3 ，数据表明甲醛初始浓度是0 8 4 m g m 3 ，6 蛐时附氐到0 7 9m g m 3 ，附氐了舭；6 h 时刚氐到o 6 4m g m 3 ，附氐了2 5 。 o 飞0 0 三0 o0 9 8 7 6 5 囊3 4 链0 2 0 1 0 0 0 234 567 测试时间，t h 图3甲醛浓度自然衰减曲线 表3甲醛浓度自然衰减 t h c ( m g m 3 ) 0 8 4 0 8 4 0 8 3 0 8 3 o 8 1 0 8 1 0 7 9 2 0 7 6 3 0 7 2 4 0 7 0 5 0 6 7 6 0 6 4 1 8 m 加 如 h 中国疾病预防控制中心硕士学位论文 2 3 4 净化产品对甲醛的净化效果测试 ( 1 ) a c f 对甲醛的净化效果 实蝴7 种揪( 纤维) 类附品，其中m 为活f 生炭复合毡，舶和a - 7 为活性炭纤维布，其余为活性炭纤维毡。实验方法是将产品剪裁成5 0 0 m m 1 0 0 0 m m 大 小，悬挂在实验舱中间。产品两面均有吸附净化作用，有效净化面积算作l m 2 ，实验舱 内净化产品的负荷量( 净化产品使用面积与实验舱饰移 = 艺比) 为1m 2