空气净化技术概述

精品文档 1欢迎下载 空气净化技术概述空气净化技术概述 近年来 随着我国经济的飞速发展 出现了装修 高档的写字楼和豪华的居室 室内环境 发生了巨大 变化 但现在许多居室的封闭式装修和室内所用的 装饰材料造成了室内空气 污染 美国环保局的统计表明 室内空气污染程度往往是室外的 2 5 倍 有 时甚至可在 100 倍以上 常见的室内污染物有 甲 醛 苯 氨等挥发性气体污染物 生物污染物以及 颗 粒物等 室内空气污染首先危害呼吸道 除引起 建筑物综合症 外 还会引起或加剧亚 慢 慢性呼吸道疾患 如支气管炎 过敏性肺炎 肺癌及其他器官 癌症 因室内装修导致 的室内空气污染 致使人们健康受到危害的报道已不鲜见了 最近 许多医学科研人员的研 究认为 室内空气中的挥发性有机化合物 VOCs 污染日益严重与当前白血病患者不断增多有 密切关系 空气中的细菌微生物是呼吸道 传染病的重要致病源 而如果长期吸入细微颗粒 物将严重影响人体健康 室内空气污染在国际上已被列为危害人体健康 的五大因素之一 室内环境问题关系 居民身体健康 已经引起了人们的极大关注 1 室内空气污染物类型 造成室内空气污染的原因是多方面的 污染物也是多种多样的 目前我国室内空气污染主要 有 1 6 1 各种燃料燃烧 烹调油烟及吸烟产生的 CO NO2 SO2 甲醛 多环芳烃和细微颗粒 物等 室内淋浴和加湿空气产生的卤代烃等化学污染物 2 建筑 装饰材料 家具和家用化学品释放的甲醛 苯 二甲苯等有害气体 3 家用电器和某些办公设备导致的电磁辐射等物理污染和臭氧等 4 室内环境是人们生活和活动的主要场所 人 们每天有 80 100 90 100 的时间是在室内 度过的 通常人员数量较多 通过人体呼吸 汗液等排出的氨类化合 物 硫化氢 苯和甲苯 等污染物 通过咳嗽 打喷嚏等喷出的流感病毒 结核杆菌和链球菌等生物污染物 甲醛 和 VOCs 等 5 由于人体及宠物活动多产生的浮尘 飘尘 建筑物老化产生的粉尘 长时间不住的房 间地面 桌面会有很厚的灰尘 宠物的脱毛及粪便 花粉 颗粒物 6 由于空调的广泛使用 使空气中的负离子数量急剧减少至 100 个 cc 以下 远低于自 然环境中 10000 个 cc 的标准及人体所需的 3000 个 cc 的基本含量 2 室内空气净化技术研究进展 目前 室内空气的净化技术主要有高效 Hepa 过滤 吸附 负离子 静电 光催化 和紫外 线杀菌 臭氧等空气净化方法 2 12 1 高效高效 HepaHepa 过滤法过滤法 HEPA 是 HighHigh EfficiencyEfficiency ParticulateParticulate AirAir FILTERFILTER 高效率空气微粒滤芯 高效率空气微粒滤芯 的缩写 它 是一种国际公认最好的高效滤材 最初 HEPA 应用于核能研究防护 现在大量应用于精密实 验室 医药生产 原子研究和外科手术等需要高洁净度的场所 HEPAHEPA 由非常细小的有机纤由非常细小的有机纤 维交织而成维交织而成 对微粒的捕捉能力较强 孔径微小 吸附容量大 净化效率高 并具备吸水 对微粒的捕捉能力较强 孔径微小 吸附容量大 净化效率高 并具备吸水 性 针对性 针对 0 30 3 微米的粒子净化率为微米的粒子净化率为 99 97 99 97 也就是说 每 10000 个粒子中 只能有 3 个粒 精品文档 2欢迎下载 子能够穿透 HEPA 过滤膜 因此 它的过滤颗粒物的效果是非常明显的 如果用它过滤香烟 那么过滤的效果几乎可以达到 100 因为香烟中的颗粒物大小介于 0 5 2 微米之间 无 法通过 HEPA 过滤膜 因为人的肺是由肺泡所组成 如果颗粒物的大小刚好同肺泡之间的缝隙相同 那么它就将 占据肺泡的位置 导致肺泡的张合度改变 从而影响肺的功能 目前 介于 10 0 01 微米 之间的颗粒物对人体影响最大 因为它本身很轻 很难受重力的影响而落在地上 因此只 能漂浮在空中 最重要的是病菌 病毒 污染物等都会附着在颗粒物表面上 如果被人吸 入到肺部 就可能导致呼吸道系统方面的疾病 而且颗粒物中还有很多致癌物质 如 苯 并 a 芘就是一种很强的致癌物质 它是由于燃烧而生成的 如 炒菜中的油烟 燃烧的 沥青都含有大量的苯并 a 芘 除此之外 还有些金属元素 如 铅 砷等也都附着在颗 粒物的表面上 最主要的是 人们无法阻挡这些有害物质进入人体内 只要是呼吸 这些 颗粒物就会不知不觉的进入人体 常见的一种职业病 矽肺病 就是由于工人长期在粉尘 环境下工作所导致的 2 22 2 吸附法净化吸附法净化 吸附法是利用某些有吸附能力的物质如活性炭 活性炭 Al2O3Al2O3 硅胶和分子筛 硅胶和分子筛等吸附剂吸附空气 中有害 成分从而达到消除有害污染物的目的 活性炭作为 一种吸附材料已有悠久的历史 自 20 世纪初活性炭 实现工业化以来 就被广泛应用于空气净化 但是常规的活性炭有一些自身的缺陷 使其在 空气净化中的应用受到限制 近几十年已研 制出蜂 窝状活性炭 活性炭纤维窝状活性炭 活性炭纤维 ACF ACF 和新型活性炭和新型活性炭等 其中 ACF 由于其优越的吸附性 能 成为近年来深受 人们青睐的吸附材料 它能有效除去空气中的挥发 性有害气体 同时 对可吸入颗粒物也有很好的去除 效果 此外 在活性炭中添加一些物质经化学处理 后 原 来对活性炭吸附力很弱的气体 如 NOx 和 SO2 等 吸附力会增强 6 ACF 对于去除室内空气中低浓度的污染物是非 常有效的 它是目前多种净化设备中用于过 滤滤芯 的一种主要材料 但是 能与活性炭发生反应的 VOCs 会发生聚合反应的 VOCs 和 大分子高沸点的 有机物等 不宜用该方法 同时 虽然活性炭具有良 好的吸附性能 采用最新的技术使纳米材料负载到炭材料的表面和孔隙内部 使炭材料的吸附性能与纳米使纳米材料负载到炭材料的表面和孔隙内部 使炭材料的吸附性能与纳米 材料空气催化性能材料空气催化性能得到有机的结合配方研制而成 对各种装饰材料所释放的甲醛 苯 氨 TVOC 等有害气体 具有吸附 净化之功效 无二次污染 而且作用强效 持久 活性炭 是经过活化处理的含碳物质 本身不会造成环境污染 活性炭具有了非常发达的树枝状微 孔结构 50 克装修除味活性炭的微孔内表面积平均在 5 万平米以上 比 7 个标准足球场的 精品文档 3欢迎下载 面积还大 活化后的微孔结构在形成发达的内表面积的同时 也形成了发达的细孔容积 可以捕捉更多的空气中的污染物分子 从而达到净化空气的目的 2 32 3 静电技术静电技术 静电技术在工业除尘中的应用已有近 100 年历史 将其应用于小环境的空气净化是一种新 型的空气净化方法 它主要是利用高压静电场形成电晕利用高压静电场形成电晕 在电晕区里有自由电子和离子逸在电晕区里有自由电子和离子逸 出出 这些带电粒子这些带电粒子 就会在运动中不断地碰撞和吸附到尘埃颗粒上 从就会在运动中不断地碰撞和吸附到尘埃颗粒上 从 而使灰尘带上电荷而使灰尘带上电荷 荷电后的粉尘等微粒在电场力荷电后的粉尘等微粒在电场力 作用下作用下 就会沉积并滑落 就会沉积并滑落 使空气中的颗粒物和尘 埃等除去 达 到使空气洁净的目的 静电技术用于小环境空气净化可在有人的条件 下进行持续动态的 净化消毒 并具有高效的除尘作 用 除尘效率在 90 100 以上 以及能同时除菌等特点 因 为空气中的细菌大多附着在尘埃颗粒上 空气中的微粒数的减少就标志着细菌等微生物的减 少 即 能在除尘的同时除菌 但是其除菌的具体效果还有 待进一步验证 而且该方法不能 有效除去室内空气中的有害气体如 VOCs 8 同时该技术的使用会有适量臭氧的产生 而 臭氧对人体是有害的 故该技术的重点应包含如何有效控制臭氧的释放量 缺点是指适用 于小空间净化 2 42 4 负离子技术负离子技术 利用一定浓度的空气负离子来净化空气及消 毒 是因为负离子极易与空气中微小污染颗粒 相吸附 成为带电的大离子 沉落在地面等的表面 从而使空气得到净化 负离子能使细菌蛋负离子能使细菌蛋 白质表层的电白质表层的电 性两级颠倒性两级颠倒 促使细菌死亡促使细菌死亡 达到消毒与灭菌的目的 达到消毒与灭菌的目的 高压电场会产生大量的 负离子 负离子会随着负离子会随着 气流扩散到空气中气流扩散到空气中 从而使人们在清洁的空气中感从而使人们在清洁的空气中感 受负离子新鲜空受负离子新鲜空 气 气 研究表明 在实验条件下 负离子的除菌效果超过浓度为 3 100 过氧乙酸的杀菌效果 蒋耀庭等 11 报道 在室内用人工负 离子作用 2 h 室内空气中的悬浮微粒 细菌总数和 甲醛等的浓度都有明显的降低 该技术能较为有效地除去空气中的细菌及尘 埃 但是却使 尘埃易吸附在墙纸和玻璃等处 不能清 除出室内 而对于气体污染物 如 VOCs 的去除有待 进一步研究 同时由于通常使用的离子发生器往往 也伴有臭氧的产生 故该技术的重点是 如何有效解决如何产生高浓度负离子并有效控制臭氧的产生量 空气负离子知识 一 空气离子化 空气离子化指大气中空气分子或原子形成带电荷的正 负离子的过程 1 空气负离子的发生 空气中气体分子或原子在某些外界因素作用下 其外层电子逸出外层电子逸出 从而使 空气分子或原子形成带正电的阳离子既空气正离子空气正离子 一部分逸出的电子与一部分逸出的电子与 中性分子结合成阴离子即空气负离子 故大气中空气离子实际是带正电或中性分子结合成阴离子即空气负离子 故大气中空气离子实际是带正电或 带负电的大气分子所组成的带负电的大气分子所组成的 空气离子的形成是正 负离子成对出现的 产生空气离子化的原因有天然因素和人为因素 大气的最高层 由于强烈 的太阳紫外线和宇宙射线作用而形成使空气具有带电状态的电离层 在接 近地面的大气对流层 因太阳紫外线能量削弱 除紫外线作用还有一定强 度的宇宙线以及地壳表面和大气中的放射性元素作用 使这层空气产生较 弱的离子化 大气中的中子流 闪电 流电 某些自然现象如瀑布 喷泉 大雨撞击 海岸浪花等也可以使空气发生电离作用 根据上述原理 可以 用人工电离法来产生空气离子 如人工紫外线 放射性同位素 人工闪电 精品文档 4欢迎下载 火焰燃烧 水滴喷溅 喷向电效应或勒纳德 lenard 效应 工农业生产 中的机械转动 化学反应 电弧放电以及高压 超高压静电 高频或低频 电磁波 微波 激光等新技术的应用 均可使空气发生离子化 2空气负离子的浓度 在一定地区离子浓度可基本达到动态平衡 并随季节 气候 环境 地区 的不同而变化 同时还会受到工业布局 大气污染的影响 并于绿化程度有关 树梢的尖端效应和树木产生的烯类物质 花卉开放产生的芳香类物质可使负离 子浓度增加 海滨地区空气清洁 负离子浓度高 阴雨天凝聚核增多负离子下 降 有调查表明室外空气中负离子浓度在市区为 300 400 个 cm3 郊区为 500 600 个 cm3 海滨地区为 71000 个 cm3 不同空气状况中空气负离子的浓 度不同 美国建议居室中负离子浓度不低于 1000 个 cm3de 日本根据人在一昼 夜应吸入 1 3 个空气离子生物学单位 一个空气离子生物学单位所含负离子数 为 8 109个 提出应保持环境中空气负离子数在 1000 3000 个 cm3 正常情况下 空气离子浓度约 100 2000 个 cm3 正离子较负离子多 某些 密死循环境 如空调间 可使正离子浓度明显增高 现代建筑中的某些材料有减少空气负离子的作用 使空气离子的自然状况发生变化 二 空气负离子的多种效应 空气负离子生物效应空气负离子生物效应 大量研究表明 低浓度的空气负离子生物学作用不明显 高浓度 大于大量研究表明 低浓度的空气负离子生物学作用不明显 高浓度 大于 10104 4个个 cmcm3 3 的空气负离子 有明显的生物效应 负离子对健康呈良好作用可 的空气负离子 有明显的生物效应 负离子对健康呈良好作用可 归纳如下几方面 归纳如下几方面 1 1 神经系统神经系统 空气离子可提高脑啡呔水平 增强其作用功能 从而调节中枢神经的兴奋空气离子可提高脑啡呔水平 增强其作用功能 从而调节中枢神经的兴奋 抑制过程 改善大脑皮质功能 缩短感觉时值和运动时值 对精神起镇静作抑制过程 改善大脑皮质功能 缩短感觉时值和运动时值 对精神起镇静作 用并可消除疲劳 人吸入用并可消除疲劳 人吸入 3 103 105 5个个 cm cm3 3负离子后 脑电图负离子后 脑电图 波由原来的波由原来的 1010 11HZ11HZ 减为减为 8 8 9HZ9HZ 幅度增加 幅度增加 20 20 动物吸入 动物吸入 10105 5 10106 6个个 cm cm3 3负离子后 情绪稳负离子后 情绪稳 定 出现最大运动反应并促进条件反射形成 对定 出现最大运动反应并促进条件反射形成 对 Y Y 迷路辨别能力 爬竿逃避反迷路辨别能力 爬竿逃避反 射有明显促进作用 对记忆能力和学习能力有明显促进作用射有明显促进作用 对记忆能力和学习能力有明显促进作用 但同样浓度正离子但同样浓度正离子 则对记忆能力和学习能力有不良影响则对记忆能力和学习能力有不良影响 2 2 心血管和血液系统心血管和血液系统 吸入吸入 2000 30002000 3000 个个 cm cm3 3空气离子 可以使心电图空气离子 可以使心电图 Q Q T T 间期延长 负离子可间期延长 负离子可 使心率减慢 使高血压患者的血压趋于正常 对接触噪声作业工人有预防血压使心率减慢 使高血压患者的血压趋于正常 对接触噪声作业工人有预防血压 升高作用 正离子则可以引起血压升高 空气离子能刺激造血功能 促进红细升高作用 正离子则可以引起血压升高 空气离子能刺激造血功能 促进红细 胞 血红蛋白合成 并改善心脏泵功能 从而提高血液输氧功能 胞 血红蛋白合成 并改善心脏泵功能 从而提高血液输氧功能 3 3 呼吸系统呼吸系统 肺是空气离子主要作用部分 空气离子可促进肺内皮细胞清除肺是空气离子主要作用部分 空气离子可促进肺内皮细胞清除 5 5 HTHT 使之使之 转变为转变为 5 5 HIAAHIAA 负离子可使动物上呼吸道纤毛运动增强 使腺体分泌增加 负离子可使动物上呼吸道纤毛运动增强 使腺体分泌增加 提高平滑肌张力 改善肺通气功能 降低呼吸道对创伤的易感性 但吸入正离提高平滑肌张力 改善肺通气功能 降低呼吸道对创伤的易感性 但吸入正离 子可出现鼻咽粘膜干噪 烧灼感 肺呼吸量下降 使气管粘膜后壁收缩并抑制子可出现鼻咽粘膜干噪 烧灼感 肺呼吸量下降 使气管粘膜后壁收缩并抑制 其正常蠕动 其正常蠕动 4 4 内分泌系统内分泌系统 空气离子具有类激素样作用 正离子将应与糖皮质激素相似而负离子则与空气离子具有类激素样作用 正离子将应与糖皮质激素相似而负离子则与 盐皮质激素相似 过量正离子引起尿中盐皮质激素相似 过量正离子引起尿中 1717 酮固醛排泄增加 负离子则使其排酮固醛排泄增加 负离子则使其排 精品文档 5欢迎下载 出减少 出减少 5 5 免疫系统免疫系统 空气负离子能提高机体细胞免疫和体液免疫功能 增强巨噬细胞吞噬率 空气负离子能提高机体细胞免疫和体液免疫功能 增强巨噬细胞吞噬率 增加血液中增加血液中 Y Y 球蛋白含量 提高试管内淋巴细胞存活率 临床应用可见呼吸球蛋白含量 提高试管内淋巴细胞存活率 临床应用可见呼吸 系统疾病患者经负离子治疗后系统疾病患者经负离子治疗后 IgAIgA IgMIgM 和补体增加 对创伤动物负离子可促进和补体增加 对创伤动物负离子可促进 其上皮增生 创口愈合 其上皮增生 创口愈合 6 6 其它其它 空气离子能促进细胞生物氧化过程 增强呼吸链中触酶作用 提高基础代空气离子能促进细胞生物氧化过程 增强呼吸链中触酶作用 提高基础代 谢率 促进成长发育 在负离子影响下 受试者时间反映速度提高 语言识别谢率 促进成长发育 在负离子影响下 受试者时间反映速度提高 语言识别 能力增强 对血清素水平过高的内向型儿童 负离子可改善其行为过程 包括能力增强 对血清素水平过高的内向型儿童 负离子可改善其行为过程 包括 活动水平 注意力 方向识别能力等 活动水平 注意力 方向识别能力等 7 7 杀菌杀菌 空气离子可抑制杀菌 病毒成长 在含有空气离子可抑制杀菌 病毒成长 在含有 5 105 105 5 5 105 106 6个个 cm cm3 3小离子的小离子的 空气中培养的葡萄球菌 霍乱弧菌 沙门氏菌等生长缓慢 负离子能降低感染空气中培养的葡萄球菌 霍乱弧菌 沙门氏菌等生长缓慢 负离子能降低感染 流感病毒的小鼠死亡率 有认为这是由于空气负离子与超氧化物自由基 流感病毒的小鼠死亡率 有认为这是由于空气负离子与超氧化物自由基 O2O2 的结构相似 均具有不配对电子 带负电荷 因此有相似的生物活性 活的 的结构相似 均具有不配对电子 带负电荷 因此有相似的生物活性 活的 生物细胞带负电荷时 可使病毒失去对细胞的攻击能力 空气离子还可以使应生物细胞带负电荷时 可使病毒失去对细胞的攻击能力 空气离子还可以使应 激状态大鼠肝线粒体琥玻酸脱氢酶 细胞色素氧化酶活性恢复 激状态大鼠肝线粒体琥玻酸脱氢酶 细胞色素氧化酶活性恢复 临床上 空气负离子疗法作为一种辅助治疗已有许多报道 治疗的疾病包临床上 空气负离子疗法作为一种辅助治疗已有许多报道 治疗的疾病包 括 呼吸系统疾病 支气管哮喘 支气管扩张 慢性支气管炎 过敏性鼻炎等 括 呼吸系统疾病 支气管哮喘 支气管扩张 慢性支气管炎 过敏性鼻炎等 消化系统疾病 胃 十二指溃疡 神经性腹泻 消化系统疾病 胃 十二指溃疡 神经性腹泻 循环系统疾病 冠心病 高血 循环系统疾病 冠心病 高血 压 压 内分泌疾病 甲亢 更年期综合症 内分泌疾病 甲亢 更年期综合症 胶原疾病 类风湿关节炎 胶原疾病 类风湿关节炎 神经系 神经系 统病 神经衰弱综合症 神经性头痛 脑震荡后遗症等 统病 神经衰弱综合症 神经性头痛 脑震荡后遗症等 皮肤疾病 神经性皮 皮肤疾病 神经性皮 炎 湿疹 荀麻疹 皮肤瘙痒症 炎 湿疹 荀麻疹 皮肤瘙痒症 空气负离子的物理及化学效应 1 大气是一种胶体分散系 气体是分散媒 尘埃小粒 飞沫小滴 滴核及附 着的微生物悬于大气中 形成微生物气溶胶 空气负离子的洁净作用是 使气溶胶易于聚沈 增加荷电气溶胶对接口的吸附 空气感染的病原微 生物主要来源于人类活动产生的尘埃 细菌吸附在尘埃物质上 直径 4 20um 这些病原微生物主要来自干燥的唾液 鼻腔粘液 皮肤鳞屑等 空气负离子可与空气中的尘埃细菌病毒等结合 使之下降 故有净化空 气的作用 空气负离子由于其能够使空气中的尘埃聚沉的作用 既去除 了空气中的尘埃 避免尘埃被人体吸入 也切断了病菌的传播媒介 保 护了人体健康 2 空气负离子 超氧阴离子自由基 生物活性高 氧化能力强 能与空气中 的有机物起氧化作用而清除其产生的异味 负离子有利于改善小环境的 空气状况 3 负离子是一种带负单极电荷的离子 在空气中寿命很短 仅数十秒到数分 钟 生活及工作中一般都会存在正的静电 对人体健康带来一定危害 负离子能有效中和这种静电 三 负离子在治疗空调病方面的研究 由于工业生产的需要 要求对室内空气进行调节 现代工业的发展 社会 的进步 空调也越来越多的进入了平常百姓家 但随着大量空调的应用 随之 而来的被称为 空调病 的病例大量蔓延 在有空调设备的室内 在气流通过 精品文档 6欢迎下载 空调机机器管道时 由于气流与金属表面的摩擦作用和滤料的静电吸附作用 可使空气中的离子尤其是负离子显著减少 经过滤后的空气负离子数甚至可降 至 30 个 cm3 空调机的风道长度 过滤器 高效过滤器衰减作用最大 换气 次数 换气次数多 负离子排出增加 及室内人员活动等均可影响空调室内负 离子浓度 吸烟 化纤衣服产生的静电也会造成局部负离子下降 在空调室内 安装负离子发生器 可起清洁空气 改善室内空气质量的作用 空调病 的临床表现 空调病 的临床表现不一 由于空气离子缺乏 普遍有头昏 头脑不清 嗜睡 健忘 乏力 情绪波动 胸闷 食欲不振 消瘦 牙龈出血 白细胞减 少 血压上升 女性月经不调 曾对某彩电显像管超净化车间空调作业人员进 行健康检查 除上述症状外 还发现有头昏 忧郁 原患支气管炎 哮喘 风 湿病者容易复发 由于室内 VOC O3 HCHO 细菌 真菌 致敏原等综合因素引 起者 有眼 鼻 喉刺激症状 呼吸道炎症 皮肤粘膜干燥 皮肤红疹和瘙痒 咳嗽 嘶哑 哮喘等非特异性过敏症 也有发生类似肺炎和湿热症的外源性变 态反应性疾病 空气中 CO 增多 O2减少 空气离子缺乏 工人多以头痛 头昏 恶心 失眠 憋气 心悸为主 至于空调风口导流不当 风速偏大 人员处于 送风射流直射区内 可引起 电扇吹风病 和全身肌肉关节疼痛 尤以腿 腰 背 颈 头部为最 空调病 的发病机制 空调病 发病机制一般认为是由于多种复合致病因素的缘故 其中空气 离子缺乏与正负离子比例失常 尤其是负离子缺乏上 2 5 光催化净化 自从 1972 年 Fujishima 等发现受辐射的 TiO2 表面发生持续的氧化还原反应以来 学者们 掀起了光 催化的研究热潮 3 7 15 18 该技术在紫外光照射 下 在室温条件下就能 将许多有机污染物氧化成无 毒无害的 CO2 和 H2O 在紫外光照射下 TiO2 光降 解氯代物 7 醛类 酮类 醇类 7 15 芳香族化合 物 3 16 17 以及其他无机有害气 体 CO NOx 等已有大 量的文献报道 18 甲醛和甲苯是室内空气中的常见的有机污染 物 根据以前的研究报道 7 湿度和反应物 浓度等都会影响着甲醛的降解效率 且随湿度的增大 甲醛的降解率有一最大值 而对于甲 苯的研究发现 TiO2 的制备方法 15 和尺寸的大小 16 污染物的浓 度以及反应物湿 度等 3 7 对光催化效率均有影响 许多学者 3 15 18 的研究表明 光催化是降解室内空 气中挥发性有害气体非常有效的 途径 但是不同的 研究者取得的研究结果也有一些差异 Augugliaro 等人 17 的研究发 现 在他们的实验中 甲苯降解后 的主产物是苯甲醛 而 Jo 等人 3 研究了用 TiO2 对 交 通工具内的低浓度的 VOCs 进光降解 在实验条 件下 不同的相对湿度对苯 甲苯以及二 甲苯的 3 种 异构体的降解效率无明显影响 他们的实验结果显 示 这 5 种污染物的降解 效率接近 100 100 但降解率 依赖于反应气体流量的大小 而且有微量的 CO 副 产物形成 精品文档 7欢迎下载 用于光催化的纳米 TiO2 同时还具有杀灭微生 物的功能 19 微生物如细菌等是由有机 复合物构 成的 因此利用 TiO2 的光催化作用可以加以杀灭 由于该技术的独特优越性能 它 是目前最具发 展前景的室内空气净化技术 但是它不能解决室内 空气中的悬浮物及危害 很大的细微颗粒物问题 同 时催化剂微孔容易被灰尘和颗粒物等堵塞而致使催化剂失活 光触媒 Photocatalyst 是光 Photo Light 触媒 催化剂 catalyst 的合成词 光触媒 是一种以纳米级 纳米是一个长度单位 1 纳米等于 1 米的十亿分之一长度 二氧化钛为 代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称 是当前国际上治理室内环境污染的最理想 材料 光触媒 TiO2 是目前世界最先进的绿色环保产品之一 作用原理 作用原理 它均匀涂布于基材表面 光触媒在光的照射下 会产生类似光合作用的光催化反应 产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧 具有很强的光氧化还原功能 可氧化分解各 种有机化合物和部分无机物 能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质 可杀灭细菌和分 解有机污染物 把有机污染物分解成无污染的水 H2O 和二氧化碳 CO2 因而具有极 强的杀菌 除臭 防霉 防污自洁 净化空气及 产生强烈催化降解功能 当光照射二氧化钛超微粒时 在价带的电子 被光的能量激发而跳升至导带 同时在价带产生带 正电的空穴 而形成一组电子 空穴对 electron hole pair 其反应时间仅数微秒 s 在二氧化钛表面进行光催化反应可分为 下列几个步骤 反应物 氧分子及水分子吸附于二氧化钛表面 经光照射后 二氧化钛产生电子及空穴 电子和空穴分别扩散到二氧化钛粒子表面 电子 空穴和氧分子及水分子形成羟基自由基及超氧离子自由基 羟基自由基及超氧离子自由基和反应物进行氧化反应 降解污染物功效 降解污染物功效 能有效降解空气中有毒有害气体 甲醛 苯 二甲苯 氨 TVOC 总挥发性有机物 能高效杀灭多种细菌 如大肠埃希氏菌 炎克雷伯氏菌 金黄色葡萄球菌 铜绿假单胞 菌等 抗菌率可高达 99 99 并能将细菌或霉菌释放出的霉素分解及无害化处理 光触 媒 TiO2 对人体和环境无毒无害 无二次污染 具长久受益的持续功能 同时 二氧化 钛本身无毒无害 已广泛用于食品 医药 化妆品等各种领域 彻底性 光触媒能高效分解空气中各种有害有机物甲醛 苯系物 氨 TVOC 总挥发性有 机物 细菌等污染物 解决了传统空气 净化方法存在的二次污染问题 精品文档 8欢迎下载 持久性 光触媒原液的二氧化钛很稳定 只起催化作用 本身不损失 所以从理论上来讲 可以永远发挥作用 直接性 光触媒利用取之不尽的太阳光和人造光等光能 将空气中低浓度的环境污染物分 解净化 安全性 原材料组成 TiO2 纳米级 H20 不含汞 镉 铅 有机化合物 无毒 无害 对人体安全可靠 最终的反应产物是少量二 氧化碳 水和其他无害物质 功效性 有效降解甲醛 氨 苯系物 TVOC 有机化学物 杀菌 防霉 防老化 防褪色 防静电 光催化技术光催化技术 光触媒主要部件光触媒主要部件 紫外线灯管紫外线灯管 紫外线灯管是光触媒空气净化器的核心部件之一 Germicidal Ultroviolet lamp UV lamp 人类使用紫外线已经有大约 70 余年的历史 紫外线是一种波长为 100 400nm 介于可见光和 X 射线的高能量的电磁波 紫外线根据其波长可分为三种 A 波段紫外线 长波紫外线 的波 长为 315 400nm B 波段紫外线 中波紫外线 的波长为 280 315nm C 波段紫外线 短波紫外 线 的波长为 100 280nm 杀菌作用最强的紫外线的波长是 254nm 也就是 C 波段紫外线 因 为微生物吸收最多的就是这个波段的紫外线 当微生物吸收 C 波段紫外线后 在微生物细胞 内引起光化学反应 细胞核中的 DNA 去氧核糖核酸 将遭到破坏 使细胞立即死亡或丧失繁 殖能力 病毒被灭活 在医疗行业里 目前普遍使用紫外线灯来消毒室内空气 但紫外线灯的缺点是不能直接照射 人体否则会导致人体的损害 如引起皮疹或眼结膜炎 但是空气净化器的紫外线灯管是安 装在空气净化腔内 并无紫外线泄漏直接照射人体 不会导致人体的损害 结构类似于紫外 线空气消毒器 UV air sterilzier 紫外线空气消毒器 UV air sterilzier 在国外也常见 其基本结构是把紫外线灯管放置在 密闭的容器里 利用风机把室内空气强制性地引进并与紫外线接触达到杀菌的作用 单纯紫 外线空气消毒器只能杀灭空气中的微生物但不能清除空气中污染颗粒物 因此 单纯的紫外 线空气消毒器并不属于空气净化器的范畴 紫外线灯管是以天然水晶为材料之纯石英玻璃管所制造紫外线灯管是以天然水晶为材料之纯石英玻璃管所制造 目前因成本关系与用途不同 也有 用高硼砂玻璃管代替的高硼砂玻璃管代替的 其特性与效果都有相当之差异 以天然水晶为原料制造之纯石英管 与以高硼砂为原料之高硼砂玻璃管 两者不但效果相差很多 价位也相差数倍 因此应视使 用之地方作不同之选择 纯石英管其紫外线穿透率达 80 高硼砂玻璃管的紫外线穿透率为 50 根据以上数据可知 除非对消毒是否完全 视为非重要因素 使用寿命非考虑重点之 设备外 都应考虑用石英玻璃管所制造的紫外线灯管 在低压汞蒸气放电灯中 汞蒸气会产生 185nm 波长之紫外线 此一波长之紫外线可将外界空 气中的 O2 变成 O3 臭氧 臭氧是非常活泼的分子 极易与其它分子起化学变化 造成再分解 转变成氧 达到更新空气 除臭杀菌之目的 经添加特殊成份之石英玻璃管 可有效的控制 185nm 波长之紫外线逸出 达到控制臭氧多寡之目的 因应各种不同场合之需要 因而有低臭 氧 无臭氧 臭氧 高臭氧等多种产品 一般在有人员活动之时间或空间 不建议使用臭氧 精品文档 9欢迎下载 灯管 因为空气中臭氧被吸入人体后 将促进血红蛋白的凝结 造成人体供氧不足 发生头 晕 恶心的感觉 影响健康 尤其经常在浓度达到 0 3ppm mg m2 时之环境中工作 将会 造成严重的伤害 对附加臭氧灯管之使用者务必特别小心 一般空气净化器采用无臭氧石英紫外线灯管 波长是 254nm 365 照射强度达到太阳光 紫外线强度的 500 1000 倍 光触媒空气净化器光触媒空气净化器 光触媒的作用原理光触媒的作用原理 光触媒空气净化器是近年来国内外比较流行的一种空气净化器 光触媒实际上是属于半导体 的一种 半导体 Semiconductor 是指其导电率介于导体和绝缘体之间的材料 如 TiO2 ZnO 和 Fe2O3 因为这些半导体在光线的照射下 表现出强大的氧化能力 因此称为光触媒 在空 气净化方面常用的光触媒是 TiO2 在光触媒空气净化器里一般都安装了紫外线灯管 其目地 是利用紫外线的照 射来激发光触媒 当紫外线照射 或 强烈的太阳光 光 触媒时 光触媒释 放带负电荷的电子 而光触本身则变为 带正电荷的空穴 hole 电子和空 穴呆产生强氧化剂 自由基 空气 中的有害物质接触到光触媒时被分解 什么是自由基 Free radical 物质是由分子组成的 分子又由原子构成 原子是由带正 电荷的原子核和带负电荷的电子组成的 带正电荷的质子和不带电荷的中子组成原子核 正 常情况下 因为质子的正电荷与电子负电荷的总量相等 所以表现出中性 在外界能量的作 用下 如果分子或原子失去原有的电子 就成为正离子 而得到额外的电子时 则成为负离 子 自由基 Free radical 是指带有一个或多个不配对 奇数 电子的原子 分子 离子等 负离子也可以带电子 但不能称为自由基 因为负离子所带的额外电子都是配对的 偶数 例如 H2O H OH 在这个反应式中 H 的全部电子都转移到 OH 上成为负离子 而 H 的电子数 为零 偶数 成为正离子 重要的是 OH 中额外的电子与 O 原子中外层的电子配对 电子数 为 10 个 偶数 因此是负离子 自由基只能在很短时间内单独存在 自由基因为带有不配对的电子 总在寻找电子来配对 为了 抢劫 电子 自由基攻击周围稳定的分子时 分子的配对电子被自由基抢去 本身又 变为新的自由基 新的自由基又攻击其它分子 这样引起氧化 还原连锁反应 最终导致物质 的破坏 目前 光触媒的主要用途是去除空气中的挥发性有机气体 Voltatile Organic Compounds VOC s 2 62 6 臭氧技术臭氧技术 臭氧的作用原理臭氧的作用原理 臭氧的分子是由三个氧原子组成的 臭臭氧的分子是由三个氧原子组成的 臭 氧的化学性质极不稳定 总想分解氧的化学性质极不稳定 总想分解 O3 精品文档 10欢迎下载 如果遇到空气中的污染物时 O3 3 中的中的 O O 立即立即 冲向冲向 污染颗粒物后引起污染颗粒物后引起 爆爆 炸炸 从而消灭空气中的污染颗粒物 从而消灭空气中的污染颗粒物 O3 与污染颗粒 同归于尽 后 即变 为 CO2 和 H2O 而 O3 本身还原为 O2 臭氧是一种高效的消毒剂 高浓度的臭 氧化对人体具有危害 因此 臭氧空气 消毒器不能在有人的状态下使用 臭氧 O3 是氧的同素异形体 是一种浅蓝色气体 具有强烈的刺激性臭味 其稳定 性在常温下分解缓慢 在高温下分解迅速 形成氧气 是已知最强的氧化剂之一 臭氧可 以将二氧化硫氧化成三氧化硫或硫酸 但因空气中臭氧的浓度很低 这些反应进行的很慢 臭氧和烯烃反应生成醛是臭氧的特性反应 在 25 C 时 0 02 0 1mg m3 的臭氧即可察 空 气中含量在 15 20 的臭氧具爆炸性 臭氧在水中的溶解度比氧高 是一种广谱高效的消 毒剂 可作为生活引用水的消毒剂使用 1 来源与接触机会 臭氧在大气中有着重要意义 在距地面 12 35km 高空的平流层中氧在太阳紫外线作用下 形成了一个臭氧层 它可吸收 90 的紫外线 对地球上的生物有保护作用 故臭氧是高空 空气的正常组分 而在近地面的正常大气中臭氧的含量极微少 电击时可生成一些臭氧 夏天雷阵雨后田野中可嗅到一种特殊的气味就是臭氧 在生产中 高压电器放电过程 强 大的紫外灯 碳精棒电弧点火花 光谱分析发光 高频无声放电 焊接切割等过程中均生 成一定的臭氧 在生活中电影放映灯 电视机 复印机 激光印刷机 负离子发生器 电 子消毒柜 器 舞厅的黑灯等在使用过程中也能产生臭氧 它们是臭氧的室内主要来源 此外 在交通拥护的主要机动车干道 特别是在气温高 天气晴朗 紫外线强烈的夏秋季 节均有臭氧的身影 近年来已证实大城市的大气污染物 烟雾 在紫外线的作下 是臭氧 参与烃类和氮氧化物的光化学反应 形成具有强烈刺激作用的有