室內空氣凈化技術
現在許多居室采用的封閉式裝修和使用的裝飾材料造成了室內空氣污染。常見的室內污染物有甲醛、苯、氨等揮發性氣體污染物、生物污染物以及顆粒物等。室內空氣污染易引發或加劇慢性呼吸道疾病,如支氣管炎、過敏性肺炎、肺癌及其他器官癌癥。室內空氣污染問題已經引起了人們的極大關注。人們采取各種措施降低室內空氣中污染物質的含量,如裝修時選用環保材料、經常開窗通風、養一些可吸收污染物的植物等等。近年來,一些空氣凈化設施逐漸被應用于辦公、學校、商場、醫院和居民住宅等場所,以減輕室內空氣污染物對人體的危害,改善生活環境。目前,室內空氣的凈化技術主要有靜電過濾、吸附凈化、負離子凈化、低溫等離子體凈化、光催化凈化、臭氧空氣凈化等。
靜電過濾技術 靜電技術主要是利用高壓靜電場形成電暈,在電暈區里有自由電子和離子逸出。這些帶電粒子會在運動中不斷地碰撞和吸附到塵埃顆粒上,從而使灰塵帶上電荷。帶電荷的粉塵微粒在電場力作用下,會沉積并滑落。這樣空氣中的顆粒物和塵埃就被除去了,達到了潔凈空氣的目的。
靜電技術用于小環境空氣凈化時可在有人的條件下進行持續動態的凈化消毒,并具有高效的除塵作用,除塵效率在90%以上。因為空氣中的細菌大多附著在塵埃顆粒上,空氣中的塵埃顆粒的減少就標志著細菌等微生物的減少,所以靜電技術在除塵的同時還具有除菌的作用。空調及其他室內空氣凈化裝置所使用的經典過濾技術大多數都是這種靜電過濾技術。不過靜電技術不能有效除去室內空氣中的有害氣體,如揮發性有機物,并且該技術使用時會有臭氧的產生,而臭氧濃度過高對人體是有害的。
吸附凈化技術 吸附法是利用某些有吸附能力的物質(如活性炭、A1203、硅膠和分子篩等吸附劑)吸附空氣中的有害成分從而達到消除有害污染物的目的。凈化室內空氣所用的吸附劑主要是顆粒活性炭和活性炭纖維。由于活性炭纖維的表面積大于顆粒活性炭,并且擁有更優異的孔結構,所以活性炭纖維對有機物的吸附性能力優于顆粒活性炭,可以有效地用于對有機物的吸附和清除,同時還可以有效去除異味,如香煙煙霧等。
由于吸附凈化技術凈化效率較高、設備簡單、操作方便,所以吸附法特別適合于室內空氣中揮發性有機化合物、氨、硫化氫、二氧化硫、氮氧化物和氡氣等氣體狀態污染物的凈化。但吸附劑受吸附容量的限制,適宜在比較潔凈的環境中清除濃度較低的有害物質。
光催化凈化技術 光催化技術是利用光催化劑在紫外線照射、室溫條件下所具有的氧化還原能力,將有機污染物氧化成無毒無害的CO2和H2O。由于光催化氧化分解揮發性有機物可利用空氣中的氧作氧化劑,而且反應能在常溫常壓下進行,在分解有機物的同時還能殺菌和除臭,所以特別適合于室內揮發性有機物的凈化。
光催化劑包括二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅、三氧化二鐵和三氧化鎢等,其中二氧化鈦具有良好的抗光腐蝕性和催化活性,而且性能穩定、價格低廉、無毒無害,是目前公認的最佳光催化劑。另外,納米二氧化鈦還具有殺滅微生物的功能。由于光催化技術具有廣譜性、經濟性和能滅菌消毒等特點,是目前最具發展前景的室內空氣凈化技術。
低溫等離子體凈化技術 近年來,國內外在低溫等離子體用于空氣凈化方面的應用研究非常活躍。低溫等離子體內部富含電子、離子、自由基和激發態的分子,可使氣體分子鍵打開,同時產生如OH等自由基和氧化性極強的O3,從而達到處理空氣中較低濃度揮發性有機物及微生物的目的,其去除微生物的效果可達95%。用低溫等離子技術對含有苯、氨、硫化氫及二氧化硫污染物的室內空氣進行凈化實驗,都有較好的去除效果。
低溫等離子體應用于空氣凈化,不但可以分解氣態污染物,還可以從氣流中分離出微粒。整個凈化過程涉及預電荷集塵、催化凈化和負離子發生等作用。但是該技術不能徹底降解污染物,且往往伴有其他副產物的產生,會引起二次污染,所以運用該技術時需要有其他的后續處理技術,并解決能耗大等問題。
負離子凈化方法 空氣離子是指浮游在空氣中的帶電的細微粒子,其形成是由于處于電中性的氣體分子受到外力的作用,失去或得到電子,失去電子的為正粒子,得到電子的為負離子。負離子有益于人體健康,能改善大腦皮層的功能,振奮精神,消除疲勞,改善睡眠,對人體的心血管系統、呼吸系統、代謝系統等均有一定的益處。
負離子借助凝結和吸附作用,能吸附在固相或液相污染物微粒上,從而形成大離子沉降下來,起到降低空氣污染物濃度、凈化空氣的作用。負離子能使細菌蛋白質表層的電性兩級顛倒,促使細菌死亡,從而達到消毒與滅菌的目的。在室內用人工負離子作用2小時,室內空氣中的懸浮微粒、細菌總數和甲醛等的濃度都有明顯的降低。該技術能較為有效地除去空氣中的細菌及塵埃,但是卻使塵埃易吸附在墻紙和玻璃等處,不能被清除出室內。
臭氧凈化方法臭氧具有強氧化性、高效消毒和催化作用,在室內空氣污染控制中將臭氧直接與室內空氣混合或將臭氧直接釋放到室內空氣中,可以達到消毒滅菌的目的。
臭氧可以廣泛應用于醫院、公共場所、家庭、特殊場所(如軍用及一些專用船艙等)以及食品消毒柜的滅菌消毒。臭氧的強氧化性還可以快速分解帶有臭味或其他氣味的無機或有機物質,起到消除異味的作用。
從各種凈化技術的凈化效果比較可以看出,光催化技術在常溫、常壓的條件下就能夠使反應順利進行,而且能將空氣中的低濃度的有害氣體和異味徹底分解為無臭、無害產物,無二次污染,能徹底消除有害氣體。由于該技術的獨特優越性能,越來越受到重視,成為各國研究和開發的熱點,有望被廣泛應用于室內空氣污染的治理中。
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