空气净化技术现状及其发展趋势刍议

1、空气净化技术现状及其发展趋势刍议-工程论文 空气净化技术现状及其发展趋势刍议 杨晓平 YANG Xiao-pi ng （苏州经贸职业技术学院，苏州 215009） 摘要：首先，介绍目前市场上流行的若干种空气净化技术工作原理，分析这 些净化技术在实际应用中的优缺点。其次，重点阐述空气净化技术的新方向一 “水洗空气”的基本原理，最后对净化技术发展趋势进行展望和总结。 关键词 ：净化技术；水洗空气；光催化；活性炭；纳 M二氧化钛 中图分类号：X51文献标识码：A 文章编号：1006-4311（ 2015）03-0272-02 基金工程：苏州经贸职业技术学院院级科研工程一一多功能空气净化器设计 开发及

2、研究，工程编号：JMQZ1303 。 作者简介：杨晓平（1982-），男，江苏苏州人，研究生，讲师，主要研究方 向为机电一体化。 0引言 在我国，随着工业化、城镇化步伐向前不断迈进，大气污染、水污染等问题变 得日益突出，近年来，雾霾天气的频频“造访”严重影响人们的日常生活， PM2.5成为每日必须监测的对象，空气质量问题引发人们的普遍忧虑，同时， 由于室内装潢装饰材料、日用化学品的使用、家具建材释放的有毒物质，导致 室内空气质量直线下降，譬如甲醛等有害气体，苯氡等致癌物质使得长期生活 其中的人体产生各种疾病。空气污染对人类健康危害已成为全世界共同面临的 难题，为了更加有效地净化空气，还人们一个

3、洁净环保的生活居住环境，空气 净化技术的研究应运而生，且在近几年里迅速发展，本文全面介绍目前主要的 空气净化技术工作原理，分析其实际应用中的优缺点，并讨论净化技术的发展 趋势及发展新方向。 1空气净化技术现状分析 目前市场上空气净化技术主要包括：机械过滤、吸附过滤，离子化技术、催化 氧化技术等。以下依次进行简述并指出其在使用中的优势及不足之处。 1.1机械过滤技术 机械过滤是指将周围的空气经过风机加压后，在通过设备 内部放置的纤维过滤材料时，空气中的颗粒污染物因尘埃粒子的直径大于纤维 材料的孔径而被捕获下来，以此来达到除尘净化的目的，这就是机械过滤式方 法，此法只能除去直径较大颗粒污染物，对于

4、较小的粒径以及气态而非固态的 杂质无法搜集到。这种较早出现的净化技术总体来讲性能不够完善，净化效果 有限，只能达到初步过滤等级，具有一定的局限性。其优点是设计简单、使用 方便，缺点是净化气态污染物-有害气体性能差，对超微固态颗粒的净化效果 也差。 1.2吸附过滤技术 空气中的污染物存在形式有固态污染物和气态污染物两 种，正因为上述机械过滤存在无法过滤气态颗粒的缺陷，随着净化技术进一步 发展，活性炭吸附技术被开发设计出来。利用了活性炭对气体具有较强吸附能 力的特点，所以其优点是提高了对气态污染物的净化效果，总体上改善净化性 能，但是，它的缺点是活性炭的吸附具有饱和度，且一旦饱和就无法继续吸附 下

5、去，无法再生。虽然目前在空气过滤领域，活性炭过滤器使用广泛，但其缺 陷是天生的，定期需要报废并更换新的活性炭，成本较高。 1.3离子化技术此种技术采用的负离子能与空气中的颗粒物结合形成质量较 大的粒子而被过滤层捕获附着在过滤材料的表面，低温等离子具备的能量能使 气态有机物中的化学键断裂，转化为无害物，负离子能够杀灭某些细菌，具有 杀菌的作用，但是，其缺点是化学反应产生臭氧，一定浓度的臭氧对人体健康 有害，形成二次污染物。 1.4光催化氧化技术 光催化氧化是指以某种半导体材料作为光催化剂，在光 电转换中进行氧化还原反应。光催化剂中使用最多的是TiO2，纳MTiO2颗粒 细化程度高，光催化活性较一

6、般的催化剂（TiO2、ZnO、CdS等）进一步提 高。在光化学反应中，TiO2在光照条件下，其表面生成空穴-电子对并与吸附 在表面上的物质发生氧化还原反应，空穴具有较强的氧化能力，能够与水反应 生成羟基自由基。电子具有还原性与氧气反应生成氧自由基，生成的上述两种 自由基均具有很强的化学活性，能与多数有机物发生氧化反应，生成二氧化碳 和水，从而达到净化空气的作用。 根据上述光催化氧化的基本原理，在常温常压条件下，利用空气中的氧气就能 在光照一定时间后，将空气中有机污染物分解为水和二氧化碳无机物，净化效 果好，纳MTiO2作为催化剂，化学性质稳定，氧化还原能力强，成本低，不 存在像活性炭的吸附饱和

7、现象，使用寿命长。但是，这种催化氧化反应需要在 一定的浓度条件下才有效，当空气中污染物浓度较低时，光催化降解速度较 慢，会产生有害的中间产物，也会有二次污染的出现，所以，该技术不能直接 使用，而是在市场上出现了活性炭-纳MTiO2复合光催化过滤材料，综合两 者各自的优点，提高净化效率。 2空气净化技术新方向一一“水洗空气” 水洗空气是指采用先进的空气绕流技术，其原理是将室内污浊的空气通过风机 运动吸入到空气净化设备中，通过控制相对旋转的水帘对流组合，将空气切割 旋转带入水中，空气顺着水帘对流组合的叠状微孔循环形成高速绕流，从而保 持设备净化模块中的空气溶于水中，延长空气与水的接触时间和接触面积

8、，使 有害物质充分溶解于水，从而提高净化能力。水作为大自然的一种固、液、气 形式同时存在的特性物质，水的净化功能非常神奇，现在提倡要保护生态湿 地，保护湖泊水源地，就是因为水无疑是自然界最好的净化剂载体，这些生态 湿地、湖泊等是人类生活环境中的天然净化机。 空气中微小颗粒的过滤效果与滤材的间隙直接相关，传统的过滤网技术中，滤 网都存在着间隙，网径再小，再密，滤层再多的滤网也得让空气通过才能够有 效净化，只要有空隙，哪怕再小，也必然有微小悬浮物通过，然而，“水洗空 气”净化理念的提出，较之于传统的滤网除尘技术，一层水幕仅存在的是水分 子的距离，没有哪种滤网的网径能比液态分子间的距离更小了，对于空

9、气中存 在的大量细微颗粒，如烟尘、可入肺颗粒物PM2.5，水的无缝隙粘性滤除效果 会更好。水在无缝粘性滤尘的同时，气化加湿滋润空气，使得空气清新自然， 并且空气中的有毒有害物质甲醛等极易溶解于水中，杀菌消毒，降解有害物 质，无二次污染。 3结论与展望 通过对上述主要空气净化技术现状的分析，可以看出：在空气净化领域，单纯 利用一种技术，一种材料，或材料的某一方面，想要有效净化空气，其效果肯 定是不佳的，因为生活的实际环境空气成分复杂，条件变化多样，空气净化技 术的发展趋势应该是走复合的道路，譬如，单纯利用光催化氧化技术，或者活 性炭吸附技术，都无法有效改进现有空气品质，但是，如果通过一定的复合技 术，将二者有机结合，则能做到取长补短、优势互补的效果，活性炭对低浓度 有机气态颗粒具有极强的吸附能力，通过复合，纳MTiO2能够不断地将活性 炭吸附的各种有机污染物分解为二氧化碳和水，这样，活性炭吸附饱和的问题 就解决了，可以再生了，二者的结合，大大提高净化效率。这样的活性炭一纳 MTiO2复合材料已处于开发设计阶段，应用于空调系统，改善空气品质。 水洗空气法，在空气净化方面做了一个全新的探索，开辟了一条新的道路，为 空气净化产业的技术创新提供了一个有益的尝试。 传统的净化技术在更新换代，逐渐走向复合技术，全新的技术水洗空气 法，又使得空气净化领域逐渐延伸和扩展开来。未来，技术更加完