摘要：室内空气净化技术根据其原理可分为机械法、物理法和化学法三种。机械方法主要指利用吸附物质如活性炭吸附、拦截、过滤实现颗粒物分离；物理方法是指利用负离子或静电技术使微小颗粒物互相吸附，聚合成大颗粒物，从而净化空气的方法；化学方法是通过各种化学反应去除空气中有害物质，主要包括光催化净化、等离子体净化、臭氧氧化净化、化学去除剂净化等技术。不像其他两种方法，只改变物质的形式(或相)，化学方法可以产生化学反应完全消除有害物质。
关键词：室内空气净化；净化技术；发展；
当前常用的几种化学式室内空气净化技术的机理及其研究进展，包括光催化净化技术、等离子体净化技术、臭氧净化技术和使用化学剂的净化技术。
一、室内空气净化方法
1.过滤净化法。过滤净化法主要用来分离空气中的悬浮颗粒，对于细菌、有毒有害气体等污染物则基本没效果，而且过滤净化器通常因为滤料容易饱和而失效，所以这种方法的应用也受到很大限制。
2.吸附法。吸附法是利用活性炭、分子筛、硅胶、活性氧化铝等具有吸附能力的物质，吸附污染物来达到净化室内空气的目的。吸附法包括物理吸附和化学吸附，它几乎适用于所有恶臭有害气体，且脱除效率高，是脱除有害气体常用的一种方法。常用作吸附材料的物质为活性炭，它具有表面积大、吸脱速度快、吸附容量大等优点，但是活性炭纤维的应用仍处于探索阶段，性价比较低，影响了其应用范围。对于吸附方法而言，也存在着吸附饱和的问题，当吸附材料达到饱和状态时需对其进行更换，增加使用成本，这也制约着该技术的广泛使用。普通活性炭对室内气体的吸附多属于物理吸附，虽能够吸附几乎所有的气体，但是物理吸附的吸附能力极其微小，且活性炭是疏水性物质，缺乏对亲水性物质的吸附能力；另外，物理吸附稳定性很差，在温度压力等条件变化时容易脱附而造成二次污染。因此，研究开发高效的炭质吸附剂是室内空气净化剂的重要发展方向之一。目前活性炭技术与光催化技术联用是室内空气净化的一个新趋势。就此问题，分别选用活性炭纤维(ACF)和二氧化钛(Ti02)作为吸附剂和光催化剂，对室内甲醛进行净化实验。结果表明ACF、TiO2和(ACF+Ti02)混合材料均有一定的饱和净化量，并且(ACF+Ti02)混合材料比ACF或Ti02单独作用的效果更好。究其原因，一方面借助ACF的强吸附作用，低浓度的甲醛在混合材料表面快速富集，加快了Ti02对甲醛的光催化降解速率；另一方面Ti02的光催化降解作用又促使ACF上所吸附的甲醛向Ti02表面迁移，使ACF的吸附能力得以恢复，实现了ACF的再生。此外，用活性炭纤维负载纳米Mn02进行了室内空气净化实验研究。实验以KMn04和NH3·H20为原料合成纳米Mn02，通过浸渍、高温焙烧处理将纳米MnO2颗粒负载于聚丙烯腈基(PAN)活性炭纤维表面，获得ACF2MnO2材料，结果表明该材料对甲苯具有良好的净化效果。。
3.低温等离子净化法。低温等离子净化法是在常温常压下利用高压放电来获得非平衡等离子体，大量高能电子的轰击会产生·0和·OH等活性粒子，一系列反应使有机物分子最终降解为C02、H20。其催化净化机理包括两个方面：①在产生等离子体的过程中，高频放电产生的瞬时高能量破坏某些有害气体的化学键，使其分解成单原子或无害分子；②等离子体中包含了大量的高能电子、离子、激发态离子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子的平均能量高于气体分子的健能，它们和有害分子频繁碰撞，气体分子的化学键破裂生成单原子和固体颗粒，同时产的·OH、·H02、·0等自由基和03与有害气体分子反应生成无害产物。
4.催化净化法。催化净化法是在催化剂的作用下，将有害气体氧化分解成无害物质的一类方法的总称。以TiO2，光催化剂为例，其净化原理是Ti02在受到阳光或荧光灯的紫外线照射后，其内部电子(即空穴对)受激发，产生具有强氧化分解能力的活性氢氧(羟)基原子团。在光、氧、水的作用下可降解几乎所有附着在氧化钛表面的各种有机物，如氢化物、氮氧化物、硫化物、氯化物等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆催化净化法分为传统催化法、等离子体催化法和纳米材料光催化法等。室内空气污染物的浓度一般比较低，所以对于传统催化法而言，其运行费用比较高．因而应用范围受到了限制。目前应用得比较好的有等离子俸催化技术和纳米材料光催化技术。等离子体催化技术几乎对所有有害气体都有很高的净化效率，但是易产生CO、O3、NOx，需增加进一步氧化和碱吸收的后处理过程，且设备费用昂贵，因此在应用方面也有一定的局限性。纳米光催化技术是最新发展起来的技术，能耗低、操作简单、无二次污染，有很好的发展前景。近年来，国内外对以Ti02为代表的催化剂多相光催化进行了很多研究，一些研究者还试图利用Ti02研制具有光催化自净功能的材料，如光洁玻璃、陶瓷、瓷砖和涂料等。涂覆二氧化钦的玻璃、瓷砖和日光灯管均具有一定的光催化净化能力。是有较好实用前景的光催化净化材料。
5.臭氧消毒法。（1）臭氧作为消毒剂对空气中细菌等微生物具有很强的杀灭效果。臭氧杀灭微生物作用机制是破坏肠道病毒的多肽链，使RNA受到损伤，它可与氨基酸残基(色氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸)发生反应而直接破坏蛋白质。臭氧可使噬菌体中的RNA被释放出来，电镜观察还可发现噬菌体被断裂成小的碎片。有研究表明，嘌呤和嘧啶经臭氧作用后紫外吸收发生改变。臭氧可与细菌细胞壁脂类双键反应，穿人菌体内部，作用于脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细胞溶解、死亡。破坏或分解细菌的细胞壁，迅速扩散入细胞内，氧化破坏细胞内的酶，使之失去生存能力。臭氧靠其强氧化性能可快速分解产生臭味及其它气味的物质，如胺、硫化氢、甲硫醇等，臭氧对其氧化分解，生成无毒元气味的小分子物质。（2）其他净化技术。除了上述净化方法外，还有以烟雾消毒和过氧乙酸消毒等净化方法。由于室内消毒的效果必须具备较高的卫生要求，因此烟雾剂用于室内空气消毒还须进行药剂毒理学上的进一步研究，而且烟雾剂对室内建筑装饰材料可能存在一定程度的损害，所以在选择烟雾剂净化室内空气的时候必须谨慎。过氧乙酸消毒主要是依靠其强大的氧化能力杀灭致病微生物。一方面，过氧乙酸分解产物中的自由羟基可破坏菌体维持生命的重要成分，使蛋白质变性，而丧失生存能力；另一方面过氧乙酸中的氢离子使细胞的通透性改变，影响细菌的吸收、排泄、代谢与生长，或引起菌体表面蛋白质和核酸的水解，使酶类失去活性，而达到杀菌作用。此外还有紫外线消毒法。紫外线是一种低能量的电磁辐射，照射能量仅有5ev，穿透性很差。其波长2000--3000 A的紫外线具有杀菌作用。实际工作中常用的是30一40W(功率)，其波长为2537 A紫外线灯管(低压泵石英管)进行空气消毒。当菌体吸收紫外线后主要引起原生质的变化，使蛋白质和核酸变性及抑制酶类的合成，导致细胞的变性或死亡，达到消毒灭菌的作用，但同时对人的皮肤及眼睛有损害作用，还可使人产生气短、胸闷、恶心等副作用。
二、空气净化发展趋势
目前室内空气净化技术主要存在以下问题：不能将污染物彻底清除；净化过程中会产生对人体有害的中间副产物；净化材料需频繁更换等。同时，单一的空气净化技术存在一定的缺陷不可能处理空气中所有的污染物种类，在这种情况下，集合多种净化技术的复合式空气净化装置成为重要的研究方向之一。空气净化器净化技术的组合应根据室内空气中的污染物类型进行针对性地选择，完善空气净化器功能，使室内空气得到全面的净化。相信随着物理、化学、工程等学科的不断进步，在不久的将来一定会开发出新型、高效的空气净化技术和装置。
总之，目前的室内空气净化技术中，低温等离子体净化法和催化净化法有着广阕的发展前景，这两种技术已经趋于成熟，但是都还存在着有待完善之处，相信随着各种空气净化技术的发展，室内空气污染问题一定能够得到有效的解决，还给人类一个健康舒适的生活居住环境。
参考文献：
[1]赵航冰.室内空气污染与健康.2018.
[2]李晓红.浅谈室内空气净化技术及发展综述，2018.
[3]刘莎．浅谈室内空气净化技术及发展．2017.
[4]赵哲．低温等离子体空气净化原理及应用．2017．
[5]王晓祥．低浓度臭氧对室内空气中部分污染物的影响．2018．
论文作者:刘高源
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第14期
论文发表时间:2019/9/10
标签：技术论文; 空气净化论文; 室内论文; 等离子体论文; 臭氧论文; 气体论文; 方法论文; 《工程管理前沿》2019年第14期论文;