室內(nèi)空氣凈化技術(shù)的研究與進(jìn)展

高國(guó)輝

（上海碧菲環(huán)?？萍加邢薰荆虾?200210）

室內(nèi)空氣凈化技術(shù)的研究與進(jìn)展

高國(guó)輝

（上海碧菲環(huán)?？萍加邢薰荆虾?200210）

室內(nèi)空氣的凈化在很多的領(lǐng)域都提出了要求，針對(duì)不同區(qū)域的特點(diǎn)采取空氣凈化的方式也是不盡相同的。本文主要針對(duì)不同的空氣介子的凈化方式進(jìn)行了介紹。目前主要的凈化方式有光催化法、納米光催化法、靜電除塵法等?？諝獾膬艋谔囟ǖ膮^(qū)域具有特殊的意義，因此研究空氣的凈化具有重要的意義。

室內(nèi)空氣；凈化；揮發(fā)性有機(jī)化合物

0 引言

在人類歷史的發(fā)展上我們遇到了很多類型的污染，經(jīng)歷過(guò)光化學(xué)污染和煤煙的污染，目前正經(jīng)歷著室內(nèi)空氣污染。室內(nèi)的時(shí)間比停留在室外的時(shí)間多很多，因此室內(nèi)的空氣直接影響著人們的身體健康。因此關(guān)注室內(nèi)的空氣質(zhì)量就是關(guān)注我們自身的健康，研究表明室內(nèi)空氣對(duì)人體健康的影響更勝于室外的空氣污染。室內(nèi)空氣質(zhì)量調(diào)查表明，其污染物濃度是環(huán)境污染物濃度的幾倍甚至十幾倍，特別是某些采用非環(huán)保材料進(jìn)行過(guò)度裝修的居室，甲醛、苯等致癌物普遍超標(biāo)，嚴(yán)重影響人們身體健康。因此，需要對(duì)室內(nèi)空氣污染物進(jìn)行治理。

1 室內(nèi)空氣污染現(xiàn)狀與改善的重要性

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市居民中大部分是在室內(nèi)的環(huán)境中度過(guò)的，根據(jù)最新的醫(yī)療報(bào)告顯示，現(xiàn)在很對(duì)久居室內(nèi)的人會(huì)出現(xiàn)頭痛、疲倦、咳嗽等癥狀基本都與室內(nèi)空氣的污染有關(guān)，嚴(yán)重的人還會(huì)的很對(duì)復(fù)雜的疾病。室內(nèi)空氣污染是典型的第三種空氣污染問(wèn)題，很多地方室內(nèi)空氣污染對(duì)人體的影響比室外空氣對(duì)人體的影響更厲害。根據(jù)統(tǒng)計(jì)全球已經(jīng)有超過(guò)一半的人正在受到室內(nèi)空氣污染的侵害，室內(nèi)空氣污染已經(jīng)成為了影響公眾健康的十大危害之一，因此對(duì)于室內(nèi)空氣污染的治理是刻不容緩的。另外，空氣中的細(xì)菌微生物也是呼吸道傳染病的重要致病源，而如果長(zhǎng)期吸入細(xì)微顆粒物將嚴(yán)重影響人體健康，不管是細(xì)微顆粒物還是氣體污染物。越來(lái)越多的事 例表明，室內(nèi)環(huán)境污染已經(jīng)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重的危害，必須盡快采取有力措施，改善室內(nèi)空氣環(huán)境，以利于人們健康地生活、學(xué)習(xí)和工作。

2 幾種凈化技術(shù)的最新發(fā)展

（1）吸附技術(shù)。吸附技術(shù)是消除有害氣體常用的方法，因?yàn)槠湮侥芰?qiáng)、消除效率高，并且基本可以消除所有的惡臭的氣體。目前常用的吸附劑有：沸石、活性氧化鋁、硅膠、顆粒活性炭等等。在最近幾年已經(jīng)研究出了很多種類的活性炭，比如：新型活性炭、球狀活性炭、活性炭纖維等等。其中最為突出的是活性炭纖維，因?yàn)樘坷w維具有吸速度快、吸附量大等特點(diǎn)備受大眾關(guān)注。日本是最先將活性炭纖維應(yīng)用到實(shí)際氣體處理國(guó)家，自此之后這項(xiàng)技術(shù)得到了大眾的關(guān)注。目前我國(guó)在活性炭吸附方向上的研究也取得了很大的成就。很多專家對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了各種測(cè)試，也對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。由于其優(yōu)良的除塵特點(diǎn)使得其在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。

（2）生物凈化技術(shù)。生物凈化技術(shù)是目前很前沿的一項(xiàng)技術(shù)，由于其操作簡(jiǎn)單、投資費(fèi)用低等特點(diǎn)近幾年來(lái)已經(jīng)大量應(yīng)用到了除臭和氮氧化物廢氣等有機(jī)物廢氣上，并得到了很好的治理效果。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為了一個(gè)熱點(diǎn)課題。生物凈化空氣技術(shù)目前在日本、德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家得到了廣泛的使用，其中有幾項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常的成熟?，F(xiàn)在在國(guó)外基本采用生物過(guò)濾技術(shù)來(lái)對(duì)高流速、低濃度的揮發(fā)性的有機(jī)物進(jìn)行處理，特別是對(duì)甲苯、二甲苯、乙苯等的處理。比如有些公司可以提供處理化工廠、食品加工廠、釀酒成等產(chǎn)生的有機(jī)廢棄的設(shè)備，并且處理的效率會(huì)在50%以上。我國(guó)是在20世紀(jì)90年代之后對(duì)生物的處理技術(shù)進(jìn)行的研究。目前已近有很多高校的研究所在對(duì)此進(jìn)行研究，并且取得了相當(dāng)可觀的效果，對(duì)于有些物質(zhì)的處理可以達(dá)到90%以上的效果。

（3）低溫等離子體—光催化技術(shù)。在最近幾年低溫等離子技術(shù)也到了應(yīng)用，其也是一個(gè)新興的交叉學(xué)科，這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用于對(duì)揮發(fā)性的氣體經(jīng)行處理，目前主要是應(yīng)用于脫硫脫硝、消除揮發(fā)性的氣體和處理凈化汽車尾氣方面，但是這項(xiàng)技術(shù)也有缺點(diǎn)其不能將有機(jī)污染物進(jìn)行徹底的分解，非常容易導(dǎo)致二次的污染。有很多學(xué)者對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化通過(guò)光催化技術(shù)和等離子技術(shù)的結(jié)合使的這項(xiàng)技術(shù)得到了很好的優(yōu)化。

目前國(guó)內(nèi)外的研究人員對(duì)等離子光催化技術(shù)進(jìn)行了各種的測(cè)試對(duì)其進(jìn)行研究。在甲苯的實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)在相同的情況下甲苯的脫除率比單一的低溫等離子效果顯著，甚至脫除的更徹底。在其他的方面等離子光催化技術(shù)也體現(xiàn)出了其優(yōu)勢(shì)，研發(fā)人員研發(fā)出了脈沖電暈結(jié)合二氧化硅的光催化空氣凈化系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)于除去室內(nèi)的細(xì)菌和真菌具有極強(qiáng)的作用。

（4）膜分離技術(shù)。最近幾年膜技術(shù)以其的快速、高效和節(jié)能經(jīng)濟(jì)成為了大眾研究的熱點(diǎn)。在20世紀(jì)80年代的時(shí)候其已經(jīng)成為了海水淡化、生物化工工程等液相分離和回收VOC的主要應(yīng)用技術(shù)，還對(duì)石油化工中泄露出來(lái)的甲苯、二氯甲烷、氯乙烯進(jìn)行回收。其分離的原理就是通過(guò)壓力的作用使得目標(biāo)成分分離到膜的另一端。

膜技術(shù)也可以對(duì)氣體進(jìn)行分離，對(duì)氣體分離的膜主要有無(wú)機(jī)膜和有機(jī)膜兩種。有機(jī)膜分離技術(shù)在有機(jī)物的分離上有了很大的突破，可以對(duì)難以回收的有機(jī)物進(jìn)行回收，比如：烷性氣體及制冷設(shè)備排出的氣體。無(wú)機(jī)膜的應(yīng)用也非常的廣泛，主要應(yīng)用在對(duì)濃氮、石油化工以及合成氨的酸性氣體的回收方面。無(wú)機(jī)膜具有很多的優(yōu)勢(shì)，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定不容易被微生物分解，機(jī)械強(qiáng)度高容易制造，在今后的室內(nèi)空氣凈化方面具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

但是他的氣體分離系數(shù)不高，不能很好的去除室內(nèi)空氣中的VOC。有機(jī)膜的分離系數(shù)很高但是他的氣體通透量很低，并且不耐熱和不耐腐蝕，所以如何將這兩種膜很好的結(jié)合起來(lái)是今后的研究重點(diǎn)。

納米材料光催化技術(shù)。納米材料是目前在很多領(lǐng)域普遍使用的一種材料，其晶粒尺寸很小都是為納米級(jí)的。而新形式的納米材料二氧化硅的納米尺寸是在1～100納米的范圍之內(nèi)的，其具有很強(qiáng)的催化性。

這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用將改變室內(nèi)的空氣質(zhì)量，其是在太陽(yáng)光紫外線的照射下可以直接將室內(nèi)的有機(jī)的污染物進(jìn)行氧化，并且轉(zhuǎn)化成的物質(zhì)不具有毒性，過(guò)程簡(jiǎn)單不需要其他形式的輔助，加上二氧化硅的成本很低這項(xiàng)技術(shù)在今后的室內(nèi)空氣凈化方面具有很大的發(fā)展前景。國(guó)內(nèi)外的專家都對(duì)其進(jìn)行了各種方向的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了這項(xiàng)技術(shù)可以很好地清除室內(nèi)的甲醛，并發(fā)現(xiàn)其也可以對(duì)甲苯的凈化效率可以達(dá)到98%。在研究人員的努力下這項(xiàng)技術(shù)越來(lái)越展現(xiàn)出了他的優(yōu)越性，在不久的將來(lái)必將發(fā)揮著巨大的作用。

綠色植物自然吸附法。眾所周知綠色植物對(duì)于室內(nèi)空氣的凈化具有很強(qiáng)的作用，植物可以對(duì)室內(nèi)的空氣污染物進(jìn)行吸附和凈化，有效的降低了室內(nèi)空氣污染物的濃度。最近幾年里，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者依據(jù)植物對(duì)空氣凈化具有明顯效果這一事實(shí)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)在植物的選擇上也是多種多樣。比如吊蘭可以對(duì)甲醛、一氧化碳和過(guò)氧化氮等物質(zhì)進(jìn)行有效的消除；蘆薈可消除1m3空氣中所含甲醛的90%,常青藤可吸收90%的苯,龍舌蘭可吞食70%的苯、50%的甲醛。

這些研究結(jié)果充分表明,若在室內(nèi)按每10㎡擺放一盆抗污染植物,就足以保證室內(nèi)空氣質(zhì)量令人滿意。不過(guò)綠色植物吸收揮發(fā)性有機(jī)物的機(jī)理以及吸收后會(huì)轉(zhuǎn)化為何種物質(zhì),是否會(huì)帶來(lái)新的污染,有待于進(jìn)一步研究。

3 結(jié)語(yǔ)

因?yàn)榭諝獾某煞志哂袕?fù)雜性，現(xiàn)在具有的技術(shù)對(duì)于完全凈化空氣的成分具有很大的局限性。低溫等離子技術(shù)和吸附技術(shù)在根本上都不能消除有害的物質(zhì)，并且有時(shí)候還會(huì)帶來(lái)二次的污染。納米光催化技術(shù)可以解決以上的問(wèn)題，但是對(duì)于室內(nèi)空氣的懸浮物顆粒以及細(xì)微的顆粒物都不能起到很好的作用。目前室內(nèi)空氣凈化技術(shù)主要存在以下問(wèn)題:凈化不徹底，不能將污染物徹底清除;凈化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的中間副產(chǎn)物;凈化材料需頻繁更換等。同時(shí)，各種凈化技術(shù)都存在一定的缺陷，單一的技術(shù)不可能處理空氣中所有的污染物種類，在這種情況下，集合多種凈化技術(shù)的復(fù)合式空氣凈化裝置成為重要的研究方向之一。

空氣凈化器凈化技術(shù)的組合應(yīng)根據(jù)室內(nèi)空氣中的污染物類型進(jìn)行針對(duì)性地選擇，完善空氣凈化器的功能，使室內(nèi)空氣得到全面的凈化。因此，今后的研究方向就是如何將各種技術(shù)很好的結(jié)合起來(lái)，進(jìn)而提高空氣凈化的效率。

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1671-0711（2016）11（下）-0089-02