空氣凈化器中的過濾分離技術(shù)

劉朝軍 伍靜靜 胡文飛 趙芝康

（1、上海沛杰過濾技術(shù)有限公司 上海 200444；2、浙江朝暉過濾技術(shù)股份有限公司 浙江 314511）

1 前言

人類賴以生存的三個條件是陽光、空氣和水，但隨著工業(yè)的快速發(fā)展，空氣和水都受到了污染，嚴重影響了人類健康。世界衛(wèi)生組織最新調(diào)查結(jié)果表明，全球城市空氣污染最嚴重的前30個城市當中，中國占了24個……在中國519個城市中，空氣品質(zhì)達到一級標準的城市只有21個，占總數(shù)的4%。

相應的，室內(nèi)空氣污染因其影響范圍大，與人體接觸時間長，因此對人類呼吸系統(tǒng)尤其是兒童會產(chǎn)生較大的危害。根據(jù)美國環(huán)保署的研究，人們在室內(nèi)空間接觸到空氣污染物的平均程度是室外空間的2.5倍，嚴重時甚至可高達100倍；而國內(nèi)調(diào)查表明，城市居民每天在室內(nèi)的時間長達21.53小時，占全天時間的90%。因此，人體健康與室內(nèi)空氣凈化程度關(guān)系密切，“健康呼吸”已成為迫切需要。尤其是最近多個大中城市逐步在公布PM2.5的實測數(shù)據(jù)，從側(cè)面間接說明了這一問題的嚴重性，許多學者對此危害性做了大量的毒理性模擬研究 。

造成室內(nèi)空氣質(zhì)量下降的原因主要有自然因素和人為因素，其中由于工業(yè)廢氣、汽車尾氣等人為因素所造成的室內(nèi)空氣污染尤為顯著。要想及時改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，主要的方法有三：其一為改善大氣質(zhì)量，但是該方法受外界環(huán)境的影響較大，實用性不強；其二為通風，但是受到大環(huán)境空氣質(zhì)量的制約，會隨著不同的季節(jié)、特定的時間段而發(fā)生變化，不可控；其三為使用空氣凈化器?？諝鈨艋骺梢郧宄^小的塵埃、細菌等典型室內(nèi)空氣污染物，該方式因為不受外界大氣客觀條件的限制，具有很強的可操作性。

空氣凈化器在國內(nèi)已有近15年的開發(fā)歷程，中國每年生產(chǎn)空氣凈化器千萬臺左右，但大多數(shù)是供應出口，如日本、歐洲、北美等市場。2007年，日本的空氣凈化器家庭普及率已經(jīng)達到17%，銷量達到180萬臺 ；韓國、歐洲空氣凈化器的家庭普及率甚至高于日本和美國市場。反觀我國，盡管空氣污染很嚴重，但家用空氣凈化器的普及率卻低于1%。因此，家用空氣凈化器的國內(nèi)市場空間較大，具有較大的開發(fā)潛力。

本文將在查閱大量文獻的基礎(chǔ)上，對空氣凈化器的核心過濾原理技術(shù)做一個簡單的歸并總結(jié)，同時，歸納出現(xiàn)階段空氣凈化器的不同評價標準和指標意義，并在此基礎(chǔ)上為廣大消費者選購空氣凈化器提供一定的建議。

2 空氣凈化器概述

空氣凈化器（又稱“空氣清潔器”、空氣清新機），是指能夠吸附、分解或轉(zhuǎn)化各種空氣污染物（一般包括粉塵、花粉、異味、甲醛之類的裝修污染、細菌、過敏原等），有效提高空氣清潔度的產(chǎn)品，目前以清除室內(nèi)空氣污染的家用和商用空氣凈化器為主。

空氣凈化器主要構(gòu)成包括：機箱外殼、過濾段、風道設(shè)計、電機、電源、液晶顯示屏等。決定壽命的是電機，決定凈化效能的是過濾段，決定是否安靜的是風道設(shè)計、機箱外殼、過濾段、電機。

根據(jù)凈化方式從能動的方向分類：

(1)被動式凈化類（定點凈化）：即濾網(wǎng)凈化類，主要原理是用風機將空氣抽入機器，通過內(nèi)置的濾網(wǎng)過濾空氣，能夠起到過濾粉塵、異味、有毒氣體和殺滅部分細菌的作用。濾網(wǎng)又可分為集塵濾網(wǎng)、去甲醛濾網(wǎng)、除臭濾網(wǎng)、HEPA濾網(wǎng)等。其中成本較高的就是HEPA濾網(wǎng)，它能起到分解有毒氣體和殺菌作用，特別是抑制二次污染。

濾網(wǎng)凈化類產(chǎn)品的主要特點：風機功能以及濾網(wǎng)的質(zhì)量決定凈化效果，機器的放置以及室內(nèi)的布局影響凈化是否完全，室內(nèi)凈化效果不均衡其凈化也不算完全，其次濾網(wǎng)的更換費用較高。

(2)主動凈化類（空中凈化）：即無濾網(wǎng)型產(chǎn)品。根據(jù)產(chǎn)品主動殺菌原理可分為銀離子技術(shù)、負離子技術(shù)、低溫等離子技術(shù)、光觸媒技術(shù)和凈離子群離子技術(shù)。

3 空氣凈化器凈化原理

根據(jù)凈化器工作原理，家用空氣凈化器可以分為以下五大類，表1將對各種不同形式的空氣凈化器的原理及其優(yōu)缺點做簡要匯總。

當然，隨著科技的進步，越來越多的新技術(shù)會在空氣凈化器中得到應用。但是，面對粉塵（如PM2.5）和有害氣體（如裝修副產(chǎn)物甲醛等）為主要的室內(nèi)空氣污染物，過濾型與吸附型空氣凈化器是滿足凈化空氣的基礎(chǔ)凈化原理與過濾元件。

4 空氣凈化器主要應用技術(shù)

4.1 靜電除塵滅菌技術(shù)

空氣里對人體最有害的是小于2.5微米的灰塵，因其能穿透細胞，進入血液循環(huán)系統(tǒng)?？諝鈨艋鞑捎?000V的高壓靜電，破壞細菌衣殼蛋白的4條多肽鏈, 并使RNA受損，從而能過濾比細胞還小的灰塵、煙霧和細菌，防止肺病、肺癌肝癌等疾病。

4.2 低溫非對稱等離子體空氣凈化技術(shù)

通過給氣體外加電壓至氣體的放電電壓，使氣體被擊穿，產(chǎn)生各種強氧化性的低溫等離子，并在極短時間內(nèi)把接觸到的污染物分解掉。其優(yōu)點是可人機共存，凈化同時無需人員離開；節(jié)能降耗，同比可以節(jié)約80%的電能；終生免拆洗。具有快速消殺病毒、超強凈化能力、高效祛除異味、消除靜電功能、增加氧氣含量等。這種技術(shù)一般用于工業(yè)廢氣處理，化學反應后產(chǎn)生二次污染，很少應用到家用空氣凈化器中。

4.3 HEPA過濾技術(shù)

HEPA由非常細小的有機纖維交織而成，對微粒的捕捉能力較強，孔徑微小，吸附容量大，凈化效率高，并具備吸水性，針對0.3微米的粒子凈化率可達到99.97%甚至更高，一般家用空氣凈化器中都有用到。

表1 家用空氣凈化器凈化技術(shù)分類表

4.4 凈離子群技術(shù)

凈離子群技術(shù)是一種將空氣中的水分子直接電離成H自由基和OH自由基，同時再包裹水分子的技術(shù)。羥基自由基對病毒和細菌的殺滅率超過臭氧，在空氣中停留存在時間也比臭氧長。凈離子群離子技術(shù)使OH自由基外包裹一層水分子，保持其在空氣中的存在時間，同時利用細菌及病毒的傾水性，能夠更快速的對細菌及病毒進行殺活作業(yè)。該技術(shù)是目前國際公認的醫(yī)用空間凈化技術(shù)，也是目前唯一能對甲型H1N1，H1N5 禽流感，SARS 殺滅率在99%以上的空間凈化技術(shù)。

4.5 負離子技術(shù)

運用靜電釋放負離子，吸附集中空氣中的粉塵起到降塵作用，同時負離子對空氣中的氧氣也有電離成臭氧的作用，對細菌有一定的殺滅作用。這類產(chǎn)品優(yōu)點是產(chǎn)品生產(chǎn)成本較低。產(chǎn)品代表主要是亞都、飛利浦等。

4.6 分子絡(luò)合技術(shù)

利用甲醛和氨的溶水特性，通過甲醛捕捉劑和水組成的絡(luò)合分解體系，分別將甲醛和氨等氣態(tài)短分子鏈物質(zhì)迅速絡(luò)合成長分子鏈物質(zhì)及氨鹽，最終把甲醛、氨等有害分子變成穩(wěn)定、無毒的氨鹽，實現(xiàn)去除甲醛、氨等有害氣體的目的。

4.7 銀離子凈化技術(shù)

把銀塊離子化吹到空氣中以起到殺菌的效果，缺點是產(chǎn)品成本高，細菌殺滅率低，不能殺滅病毒。

4.8 光觸媒技術(shù)

利用半導體在光線的照射下，釋放強氧化力的自由基的技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)點是產(chǎn)品成本較低,缺點是自由基活性導致其在空氣中停留的時間較短，對病毒及細菌的殺滅效果也有限。

5 空氣凈化器性能評價指標

5.1 國內(nèi)外空氣凈化器標準對比

(1)美國標準

AHAM AC-1-2002為美國家電制造協(xié)會所制定的空氣凈化器測試標準，主要目的是測量空氣凈化器濾網(wǎng)及送回風設(shè)計所造成的整體凈化效率，以CADR來量化表示，借此比較不同空氣凈化器間CADR差異并據(jù)以評定性能的優(yōu)劣。該標準目前是歐美廠商廣泛采用的空氣凈化器性能測試方法，但并未涉及凈化器產(chǎn)品的噪音、脫臭、耐久性及風量等測試方法，而這些性能指標對于評價凈化器性能的優(yōu)劣是非常重要的。

(2)日本標準

日本工業(yè)標準JIC 9615規(guī)定了多種空氣凈化器性能參數(shù)的測試方法，標準還對凈化器產(chǎn)品的風量、粉塵捕集率、粉塵保持容量、氣體去除率、氣體去除容量等各項參數(shù)的限值做了規(guī)定。該標準可以比較全面地評價空氣凈化器的性能，具有較好的可比性，但專業(yè)化項目多，綜合性不夠強，一般用戶很難理解各項性能參數(shù)的意義。

(3) 國內(nèi)標準

我國于2008年頒布的最新GB/T 18801-2002《空氣凈化器》標準參照了美國AHAM AC-1-2002標準中的各項指標，主要對空氣凈化器的潔凈空氣量、凈化效率、風量、噪聲和壽命這5個主要性能指標作了規(guī)定。該標準與美國AHAM最大的不同點是：除了對風量的測試進行了規(guī)定外，還提出了凈化效率和凈化壽命兩個新概念。

5.2 國內(nèi)外空氣凈化器評價指標對比

不考慮凈化器實際使用時的效率問題，僅僅表示空氣凈化器本身固有特性的常用性能評價指標有去除率、潔凈空氣量、有效凈化效率等。

(1)去除率：該指標是參照日本工業(yè)標準JIC 9615提出的。具體指空氣凈化器連續(xù)運行一段時間后，室內(nèi)空氣中某污染物被去除的相對量。

去除率大小不僅取決于空氣凈化器的性能，還取決于試驗室容積、凈化器運行狀況，因此只有在同一試驗室內(nèi)和相同的試驗條件下，不同凈化器的去除率之間才有一定的可比性。同時還要充分考慮污染物自身的自然衰減等因素的影響。如果測試時凈化器額定風量很小,所需運行時間很長,自然衰減引入的誤差就會很大,所以要求精確比較凈化能力的場合下,在測試方法中,還應當規(guī)定恰當?shù)娘L量。另外，去除率沒有考慮凈化器實際使用時的氣流組織形式，所以需要其他指標進行補充。

(2)潔凈空氣量（CADR）：美國家電制造商協(xié)會（AHAM）按照嚴格的測試標準 進行測試得出的空氣凈化器輸出潔凈空氣的比率。CADR數(shù)值越高，則表示凈化器的凈化效能越高。如對室內(nèi)空氣質(zhì)量有較高要求，則需要選擇CADR值在200以上的產(chǎn)品。

CADR適用于現(xiàn)有的各種空氣凈化技術(shù)的空氣凈化器,包括內(nèi)裝送風機的和不裝送風機的空氣凈化器；適用于評價空氣凈化器去除空氣中顆粒的能力,也適用于評價去除其他空氣污染物的能力。但該綜合指標并不能全面說明一臺空氣凈化器的優(yōu)劣,即便一臺空氣凈化器的過濾效率很低，只要風量大，同樣可以得到較大的CADR值。另外,“潔凈空氣量”的方法也沒有考慮凈化器實際使用時的氣流組織形式，所以需要其他指標進行補充。

(3)有效凈化效率：該指標是參考GB/T 18801-2002《空氣凈化器》標準 提出來的，即在額定風量下運行時去除空氣污染物的效率為潔凈空氣量與額定風量的比值。

有效凈化效率本來是為了評價過濾材料的性能而提出的，用于評定有送風機的空氣凈化器。但是，空氣凈化器在額定風量下運行時的凈化效率，不僅取決于過濾材料濾除污染物的效果，還取決于凈化器結(jié)構(gòu)等因素。因此，采用該指標評價更加合理、準確，有效凈化效率同樣也沒有考慮到凈化器實際使用時的氣流組織形式，需要其他指標進行補充。

6 第三方權(quán)威認證檢測機構(gòu)

空氣凈化器（效果）權(quán)威檢測機構(gòu)，是指經(jīng)政府批準，依據(jù)政府標準或國際標準，作為第三方獨立的，非營利性的、并為業(yè)內(nèi)認同的，對空氣凈化器凈化指標進行檢測的機構(gòu)。

美國家電制造商協(xié)會AHAM目前是世界業(yè)內(nèi)同行公認的唯一權(quán)威檢測機構(gòu)?！癆HAM”所制定的認證標準獲得了美國環(huán)保署（Unites States Environmental Protection Agency, EPA）、美國能源部（U.S.Department of Energy, US DOE）在內(nèi)的多個國家政府機構(gòu)的認定。

就國內(nèi)而言，國家環(huán)保部及其各省、市環(huán)保局的環(huán)境監(jiān)測總站及其下屬機構(gòu)以及有檢測條件的質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗站，均是是空氣環(huán)保指標檢測的權(quán)威機構(gòu)。

7 消費者選購空氣凈化器指南

正如本文前言部分所言，消費者對空氣凈化器產(chǎn)品的需求迫切。但是，面對琳瑯滿目的空氣凈化器品牌及其鋪天蓋地的宣傳，消費者往往會霧里看花，無從選擇。因此，筆者就如何選擇適合消費者家庭所需的產(chǎn)品提出以下建議：

(1)消費者首先要明白自己的需求。不同的污染源需要選擇不同類型的空氣凈化器。如針對新裝修家庭，較高除味效率的產(chǎn)品可能更加適合；針對婦女、兒童及老人等對粉塵敏感體質(zhì)的家庭成員，選擇一款較高除塵效率的空氣凈化器就顯得尤為必要；

(2)針對不同室內(nèi)空間，選擇不同CADR值的空氣凈化器。一般來講，家庭居室面積越大，所需空氣凈化器的CADR值也就越高，CADR值與適用面積具有一一對應關(guān)系。但這并不意味著CADR值越高越好，因為過高的CADR值不僅意味著付出加大的購機成本，同時也會消耗較多的能源；

(3)除了關(guān)注CADR值，能源效率也是必不可少的關(guān)注指標，這直接關(guān)系到購買產(chǎn)品后的能源消耗。

除此之外，消費者還需要根據(jù)自己的需求，考慮噪音、待機功率等指標?？傊?，消費者需要在性能與成本方面做一個平衡，在實際購買產(chǎn)品時，更需要擦亮雙眼，不要被過多的市場宣傳所誤導，適合自己的才是最好的。

[1]林仕福，把握空氣凈化需求的商機，《現(xiàn)代家電》，2001年5期；

[2]趙學彬，郭翔，孫敬智，閆慶倩，彭曉武，王正倫，楊磊，不同地區(qū)大氣PM2.5對人血管內(nèi)皮細胞毒性作用的實驗研究，《環(huán)境與健康雜志》，2012，29（1）：3-6；

[3]閆慶倩，趙學彬，楊莉，彭曉武，王正倫，楊磊，不同地區(qū)大氣PM2.5致大鼠肺損傷的比較實驗研究，《環(huán)境與健康雜志》，2012，29（1）：7-11；

[4]郭翔，閆慶倩，趙學彬，孫敬智，王正倫，楊莉，彭曉武，楊磊，不同地區(qū)大氣PM2.5對大鼠肺泡巨噬細胞毒性作用的實驗研究，《環(huán)境與健康雜志》，2012，29（1）：12-15；

[5]任參譯自“JARN”，日本家用空氣凈化器市場簡析，《電器》，2008,10:71-72；

[6]ANSI/AHAM AC-1-2002, Association of Home Appliance Manufacturers Method for Measuring Performance of Portable Household Electric Cord-Connected Room Air Cleaners；

[7]JIS C 9615-1995, 空氣凈化器，日本工業(yè)規(guī)格標準；

[8]GB/T 18801-2008, 空氣凈化器，中華人民共和國國家標準，2008；