室内空气品质空气净化技术课件

1第三章

室内空气品质

－第2部分空气净化清华大学建筑学院建筑技术科学系2004年2内容回顾室内空气污染产生的原因及改善的重要性室内空气污染源和污染途径室内空气品质对人的影响及其评价方法室内空气品质标准室内空气控制方法(部分)3本节课内容目录室内污染控制方法概述室内空气净化方法和原理室内空气净化中一些值得注意的问题室内空气净化方式简介习题参考文献4

1.

室内空气污染控制方法概述污染源控制

通风和气流组织

空气净化污染检测技术污染对人的影响目标：Ci<Ci,标准52.空气净化方法和原理

空气过滤吸附方法紫外灯杀菌静电吸附纳米材料光催化等离子放电催化臭氧消毒灭菌利用植物净化空气62.1空气过滤去除悬浮颗粒物7空气过滤：去除悬浮颗粒物过滤器主要功能：处理空气中的颗粒污染常见误解：过滤器像筛子一样，只有当悬浮在空气中的颗粒粒径比滤网的孔径大时才能被过滤掉。其实，过滤器和筛子的工作原理大相径庭。过滤器过滤的放大10过滤器总效率和某种作用的效果和粒径的关系曲线11几种常见过滤器的示意图初效过滤器中效过滤器高效过滤器高效袋式过滤器12过滤效率单级过滤器的效率为：其中n1、n2分别为过滤器前后的粒子浓度,p＝n2/n1称为穿透率。过滤器主要性能指标16吸附对于室内VOCs和其他污染物是一种比较有效而又简单的消除技术。目前比较常用的吸附剂是活性炭。固体材料吸附能力的大小和固体的比表面积（即1g固体的表面积）很有关系，比表面积越大，吸附能力越强。

17活性炭纤维：20世纪60年代发展起来的一种活性炭新品种含大量微孔，其体积占了总孔体积的90％左右，因此有较大的比表面积：多数为500～800m2/g！与粒状活性炭相比，活性炭纤维吸附容量大，吸附或脱附速度快，再生容易，不易粉化，不会造成粉尘二次污染。对无机气体如SO2、H2S、NOx等和有机气体如(VOCs)都有很强的吸附能力，特别适用于吸附去除10-9到10-6g/m3量级的有机气体，在室内空气净化方面有广阔的应用前景。18活性炭的吸附性能物质名称饱和吸附量(%) SO2 10 Cl215 CS215 C6H6(苯) 24 O3

能还原为O2烹调臭味 30厕所臭味 3019

普通活性炭对分子量小的化合物(如氨、硫化氢和甲醛)吸附效果较差，对这类化合物，一般采用浸渍高锰酸钾的氧化铝作为吸附剂，空气中的污染物在吸附剂表面发生化学反应，因此，这类吸附称为化学吸附，吸附剂称为化学吸附剂。下表比较了浸渍高锰酸钾的氧化铝和活性炭吸附效果。浸渍高锰酸钾的氧化铝和活性炭对一些空气污染物吸附效果比较表吸附量(%)NO2NOSO2甲醛HS甲苯浸渍高锰酸钾的氧化铝1.562.858.074.1211.11.27活性炭9.150.715.351.552.5920.9623FujishimaA.,etal.,Nature,1972,238(5338):38-45.导带价带

2.5光催化降解VOCs24光催化材料UV灯（关）微生物VOCsUV灯（开）氧化反应还原反应降解甲醛反应过程：REPLAY光催化降解VOCs及微生物原理图25

光源要求一般在紫外光照射下VOCs才会发生光催化降解光催化反应器中采用的光源多为中压或低压汞灯。紫外光谱分为：

UVC(100-280nm)UVB(280-320nm)UVA(320-400nm)

杀菌紫外灯波长一般在UVC波段，特别在254nm附近。26在研制可见光光催化剂方面取得的新进展将非金属氮替换二氧化钛中少量（0.75%）的晶格氧，从而使其具有较高的可见光活性，成功地在可见光照射下分别于液相和气相中降解了纯TiO2所不能降解的乙醛。美国科学家通过高温火焰加热Ti金属的方法将碳原子取代了TiO2晶格中的氧，显著改变了它对可见光的响应特性。通过TiO2的H2O2

或氯铂酸表面改性、增加TiO2中Ti3+浓度等方法也能有效地将TiO2光催化降解有机污染物的反应扩展到可见光范围。目前可见光反应去除有机污染物效率很低，与实际应用还有很大距离。27纳米光催化消除甲醛、甲苯28掺杂对光催化降解甲醛的影响0.010.020.030.040.050.060.0P25+丝光沸石P25+SiO2(SD-400J)P25+Al2O3纯P25:1.05mg/cm2P25+SiO2(SD-520)P25+斜发沸石(290目)P25+斜发沸石(325目)P25+斜发沸石(含铁325目)P25+斜发沸石(2，神石)P25+ZSM-5(1)P25+人造沸石(1:1)P25+斜发沸石(1，神石)P25+SiO2(SD-520L)P25+ZSM-5(2)(1:1)P25+ZSM-5(3)DopedabsorbentsReactioneffectivenesss（％）29提出了光催化反应器设计的ε－NTUm方法

纳米光催化空气净化效果强化和应用反应面积影响传质能力影响反应能力影响揭示了反应面积、传质能力影响和反应能力影响与反应效率间的关系,

可将材料评价、结构评价、传质评价分开。提出了理想光催化空气净化器概念问题：如何测定光催化材料的反应常数，建立光催化材料性能测定标准？与其他空气净化方式包括通风的比较（效果、能耗、经济性等）？何种条件下采用纳米光催化空气净化技术？目前可见光催化空气净化方法离应用有多远？30不同方法空气净化效果比较0.07次/h31光催化材料高压电高压放电REPLAY平板电极平板电极带电粒子冲击电场应力及其热效应UV光催化微生物VOCs2.6等离子体放电催化34光催化和等离子放电催化的优点广谱：可消除空气中的多种污染物如VOCs、无机有害物以及微生物等；安全：催化剂无毒、无腐蚀，主要最终产物为

CO2、水等无害气体；稳定：无需再生，可连续工作；节能：反应所需能耗低。

352.7臭氧杀菌消毒

臭氧，一种刺激性气体，是已知的最强的氧化剂之一，其强氧化性、高效的消毒作用使其在室内空气净化方面有着积极的贡献。

臭氧的主要应用在于灭菌消毒，它可即刻氧化细胞壁，直至穿透细胞壁与其体内的不饱和键化合而杀死细菌，这种强的灭菌能力来源于其高的还原电位，下表列出了常见的灭菌消毒物质的还原电位，其中臭氧具有最高的还原电位。

名称分子式标准电极电位/V名称分子式标准电极电位臭氧O32.07二氧化氯ClO21.50双氧水H2O21.78氯气Cl21.36高锰酸离子MnO21.67常见的灭菌消毒物质的还原电位表36

室内的电视机、复印机、激光印刷机、负离子发生器等在使用过程中会产生臭氧。

臭氧对眼睛、粘膜和肺组织都具有刺激作用，能破坏肺的表面活性物质，并能引起肺水肿、哮喘等。因此，臭氧杀菌使用方式应特别注意。37

空气中杀菌消毒所需时间

紫外照射、纳米光催化、等离子体放电催化和臭氧杀菌所需时间一般都为数分钟。382.8利用植物净化空气

绿色植物除了能够美化室内环境外，还能改善室内空气品质美国宇航局科学家威廉发现绿色植物对居室和办公室的污染空气有很好的净化作用:24小时照明条件下，芦荟吸收了1m3空气中90％的醛；90％的苯在常青藤中消失；龙舌兰则可吞食70％的苯、50％的甲醛和24％的三氯乙烯；吊兰能吞食96％的一氧化碳，86％的甲醛。威廉又做了大量的实验证实绿色植物吸入化学物质的能力来自于盆栽土壤中的微生物，而不主要是叶子。与植物同时生长在土壤中的微生物在经历代代遗传后，其吸收化学物质的能力还会加强。可以说绿色植物是普通家庭都能用的起的空气净化器。392.8利用植物净化空气有些植物还可以作为室内空气污染物的指示物，例如：紫花苜蓿：在SO2浓度超过0.3ppm时，接触一段时间，就会出现受害的症状；贴梗海棠：在0.5ppm的臭氧中暴露半小时就会有受害反应；香石竹、番茄：在浓度为0.05～0.1ppm的乙烯下几个小时，花萼就会发生异常现象。利用植物对某些环境污染物进行检测是简单而灵敏的。403.室内空气净化中一些值得注意的问题

3.1要“对症下药”物理污染化学污染微生物污染普通过滤吸附静电除尘要了解“病情”，对症下药。目前，空气净化方法产品宣传中大多为“包治百病”。现实世界中无万能“灵丹妙药”。413.2净化负荷与净化能力的确定与匹配目前，空气净化负荷难以确定，净化器选择存在很大的盲目性。空气净化负荷的确定－值得研究的问题！解决途径(抛砖引玉的想法)：室内物品标识(Labeling)制度室内污染散发测试，结合室内空气污染预测和评估软件确定。42空气净化器性能评价净化器能力指标：CADR密闭小室体积为V，内放置净化器。净化器不工作，C1=C0e-k1t净化器工作，C2=C0e-k2tCADR=V(k2-k1)CADR(CleanAirDeliveryRate,m3/h)风量有效率＝CADR/额定风量目前，净化器性能不标识，使得鱼龙混杂、滥竽充数。建议：应对净化器净化能力规定下限。同时对净化器净化能力贴标签。

根据污染特征和负荷大小选择合适的净化器。C00tC1C2434.空气净化应用方式简介单元式空气净化器中央空调系统个体空调净化目标空气净化方法气流组织净化或自洁涂层改善空气净化理念：由全区域净化向目标区域加权净化过渡。445.习题请比较不同室内空气净化方法的优缺点。与常规空调送风方式相比，个体空调有什么优缺点？

在SARS肆虐期间，为安全起见，一些人在空调系统中放置紫外灯杀毒灭菌，你对此有何评价？在空调系统里面释放臭氧杀菌的方法是否可行？456.本讲参考文献JohnDS,JonathanMS,JohnFM.IndoorAirQualityHandbook.the1stedition.NewYork:McGraw-HillCompanies,Inc.,2001YinpingZhang,RuiYang,Amodelofphotocatalyticaircleanerforanalyzingtheperfo