摘要：本文综述了空气净化技术的理论、历史进程及发展现状，以及不同空气净化技术的协同效应。通过对空气净化产品的技术进行总结，展望了净化技术的发展趋势。
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关键词：空气净化技术；空气污染；发展趋势
引言
对近年来具有应用代表性的空气净化技术及具有发展潜力的耦合协同技术的净化原理进行阐述，然后对不同净化技术的净化范围和特点进行归纳总结，并汇总各类空气净化技术的发展方向，最后对未来的净化技术进行展望｡
1空气净化技术的特点
1.1过滤净化技术
室内颗粒物污染物是室内污染的主要来源，约占室内污染物的76%，并且相对发达国家来说，发展中国家的情况更为严重｡过滤净化技术主要是对颗粒物质进行过滤｡最常见的过滤器是纤维过滤器｡根据对颗粒物的过滤效果把空气净化器分为四种类型：预过滤器，中效过滤器，高效颗粒空气（HEPA）过滤器和超低颗粒空气（ULPA）过滤器｡
研究指出：HEPA材料具有很强的捕集颗粒的能力，因为它可以去除99.97%的颗粒物､烟雾和尺寸超过0.3μm的细菌，而中效过滤器的效率仅为60%~90%｡Jamriska[13]对ULPA过滤器进行研究发现其对直径为0.12μm~0.17μm颗粒物的过滤效率超过99.999%｡无纺纳米纤维材料是一种新兴的过滤技术，具有极高的过滤效率｡NaW[14]对无纺纤维过滤技术的研究，发现它的过滤效果可与HEPA过滤器相媲美，对于过滤较小的颗粒物，其过滤效率要比HEPA过滤器更优越｡
研究指出：玻璃纤维过滤器是另一种技术成熟的高效过滤技术（99.0%），其过滤原理与HEPA过滤器相似｡研究发现，金属丝网过滤器基于孔径分布均匀性和流体渗透性能可过滤2μm~10μm的颗粒物｡
但此过滤技术的缺点也很明显，如HEPA型空气净化器使用过程中颗粒物在滤膜中不断堆积，同时伴随微生物产生，严重时可向空气中释放有害微生物气溶胶｡因此使用过程中滤网需要不断更换，增加了维护成本｡
1.2活性炭吸附净化技术
目前对于VOCs的处理最常见的方法是吸附法，特别是对于低浓度VOCs的处理｡基于吸附的粒状活性炭过滤器（GAC）是用于去除气相污染物的常用技术，GAC过滤器在除去VOCs的效果上依次是甲苯､正己烷和甲基乙基酮｡
与GAC过滤器去除单一气体性能相比，GAC过滤器对混合气相污染物的去除性能显著降低，因为气体混合物的不同化合物将竞争碳介质上的相同自由空间｡在室内污染物的不同物理性质中，测试的GAC过滤器的去除性能和使用寿命与污染物的分子量成正比｡同时活性炭吸附还存留着吸附容量低､吸附后活性炭基本无再生能力､环境影响其吸附机能等问题｡
1.3水洗净化技术
在水洗净化技术中，运行时把室内受污染的空气吸入空气净化设备中去｡然后空气在水帘对流组合的相对旋转作用下被旋转切割带入水中，使空气和水能够充分接触，以便于空气中的有害物质能充分被水溶解｡但水箱易产生污染问题，现已有银离子杀菌水箱，能有效杀灭水中的细菌，有效避免水中的细菌再次吹入室内，保证空气净化质量｡水洗净化技术可以降低空气中的PM2.5和甲醛含量｡采用单一水洗净化技术的空气净化器的价格也相对较便宜｡
1.4静电净化技术
静电除尘技术一般通过直流高压电源产生强电场，将气体电离，从而产生电晕放电｡静电技术能有效摧毁真菌孢子，对尺寸在0.1mm以上的颗粒净化效果最好，但对病毒却无效｡研究显示，静电（ES）空气过滤器与纤维过滤器相比，可以避免压降增加，因为纤维和颗粒之间的静电相互作用可以在没有压降增加的情况下显著提高过滤效率｡特别是，对于尺寸范围为0.15μm~0.5μm的颗粒，其过滤效率提高很明显｡
然而，当使用静电净化技术净化时，在气流中产生少量臭氧｡国外学者开发了各种臭氧分解催化剂，并研究了自由基检测方法和机理｡在研究电晕线材料后，发现在相同条件下，由于电晕材料不同，放电臭氧产生率不同｡测量了四种电晕丝材料（钬､钨､铜､银）在不同电晕电流下臭氧的发生率，并且发现银作为放电电极的发生率最小｡另外，通过使用交流电压可以减少臭氧产生｡
2空气净化技术净化范围及优缺点
1）纤维过滤技术对颗粒物有很好的过滤效果，由于一般细菌和病毒等微生物都会附着在悬浮颗粒物上，因此对于微生物也有过滤效果，但对于气体污染物几乎不起作用.其优点在于工业生产成熟､使用安全､维护方便､对颗粒物过滤效果极高.缺点是属于不可再生类耗材，需要定时更换，且在湿度较大的环境下易导致吸附的微生物产生二次污染.尤其是在污染严重的场所使用，其使用寿命更短，维护成本较高.此外高效过滤器的风阻较大，对风机静压和噪声控制要求高.
2）活性炭吸附技术对污染物均有吸附效果，但颗粒物容易堵塞活性炭微孔，使其吸附力迅速失效，微生物则容易在吸附基体上富集繁殖导致二次污染，因此一般常用于气体污染物的净化.其优点是有宽谱的吸附能力，对几乎所有气体污染物都有一定的净化效率，且和纤维过滤器一样使用安全､维护方便､吸附容量大，是使用最广泛的净化材料.缺点是存在吸附容量限制，需要定期更换，且由于其吸附无目标性，对空气中的无害物质（如水蒸气等）也有吸附作用，会导致其有效吸附容量下降；对吸附的污染物无降解能力，在湿环境下容易滋生微生物，造成二次污染.
3）静电除尘技术主要用于各种颗粒物的净化，且由于产生的带电离子及臭氧可以有效地破坏细菌和病毒的生物结构，因此具有较好的微生物净化效果，但是对于气体污染物几乎没有效果.其优点是相比高效纤维过滤器风阻较小，无消耗滤材，集尘板易清洁可重复使用，且杀菌能力强，不会导致二次污染.缺点则是设备原理复杂，存在高压区域，维护专业性强；受环境温度､湿度及粉尘比电阻等因素影响较大，不能保持较高的净化效率；虽然产生的臭氧有杀菌效果，但要预防密闭环境下，臭氧浓度升高对人体健康的损害.
3空气净化技术展望
1）具有针对性的污染物净化范围.对于不同场合，其主要污染物类型和浓度各不相同，有必要针对某种或数种特定的高浓度污染物进行定制型净化.改性处理活性炭技术和新型材料光催化技术等都有针对特定污染物净化的相关试验研究.
2）降低使用噪声.对于用户而言，静音化能够极大提升用户体验效果.HEPA的高风阻会带来较大的噪声，此外使用静电和低温等离子体技术，电气部件工作时会产生噪声.目前正在研究探索的驻级体材料，相比传统HEPA材料，在保证相同的净化效率的情况下阻力更小，静音效果更好；对于静电除尘和低温等离子体技术，正在不断改进设备，提高净化效率的同时降低噪声.
3）低浓度污染物情况下持续保持净化效率.在实际使用过程中，应用环境可能会长期存在某些低浓度污染物的挥发和生成，这需要空气净化器能够保证在持续低浓度污染物环境下具有一定的净化效率.例如，近年新开发的活性炭纤维材料等，相比传统活性炭结构，即使是低浓度的污染物也表现出较好的吸附效果.
结语
近年来，由于科技的发展和社会的进步，工厂､汽车等工业排放导致全国各地空气质量恶化，恶劣天气频发.人们为降低能耗，提高建筑物的密闭性，使建筑内换气量减少，室内空气环境加剧恶化.在这种情况下，人们开始重视逐渐恶化的空气污染对自身健康和日常生活的影响，如何应对和处理这一问题是当前须着重研究和探索的课题.
参考文献：
[1]丁培，郑萍，丁珵，等.室内空气净化器微生物去除效果评价与选择[J].中国卫生检验杂志，2015（10）
[2]张欣，刘俊杰，侯跃飞，等.空气净化器去除颗粒污染物的试验性能研究[J].安全与环境学报，2016，16（5）
论文作者:刘琳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/15
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