冬季以來,大范圍的霧霾持續(xù)襲擾我國多地。2016年底,北方20多個城市史無前例地同時發(fā)布霧霾紅色預(yù)警,多地PM2.5爆表,中小學(xué)生停課。一時間,空氣污染再次成為全社會熱議的話題。
室外大霧彌漫的同時,室內(nèi)也有許多污染源存在,主要為建筑材料、裝飾裝修材料、人造板材復(fù)合家具等散發(fā)有毒有害氣體。據(jù)調(diào)查,許多中國家庭中的甲醛、甲苯、二甲苯等濃度超標(biāo)。
一般來說,室內(nèi)污染物主要分為三大類:PM10和PM2.5等懸浮顆粒物、揮發(fā)性有機(jī)污染物、細(xì)菌病毒等微生物。由于現(xiàn)代人80%~90%以上的時間在室內(nèi)度過,室內(nèi)空氣中的污染物對人體健康會產(chǎn)生很大影響。因而,對室內(nèi)各種污染物進(jìn)行凈化是控制室內(nèi)空氣品質(zhì)的有效途徑。
大氣環(huán)境的污染非一朝一夕可以解決,相對而言,小空間環(huán)境的控制和治理則更容易實(shí)現(xiàn),且短期內(nèi)即可見效。為了應(yīng)對室內(nèi)外污染的挑戰(zhàn),空氣凈化器的需求量日益增加?!?015中國空氣凈化器市場報告》顯示,國內(nèi)有200多家生產(chǎn)空氣凈化器的廠家,預(yù)計2017年我國的空氣凈化器市場規(guī)模將達(dá)到900億元。
市面上那么多讓人眼花繚亂的空氣凈化器,是否都如廣告中所說的那么神奇?空氣凈化器的主要工作原理是什么?挑選空氣凈化器需要注意些什么?本文將為您揭曉空氣凈化器中的“核心武器”,——分析。
空氣凈化的原理
目前主流的空氣凈化技術(shù)一般包括機(jī)械、物理和化學(xué)方法,許多空氣凈化器會采用其中的一種或幾種技術(shù)來清除空氣中的顆粒和有害氣體。
機(jī)械法
主要指過濾技術(shù)、活性炭吸附技術(shù)、膜分離技術(shù)和水洗凈化技術(shù)等。
目前市場上主流的凈化手段是采用過濾技術(shù)來凈化空氣中的顆粒物,這一技術(shù)的核心是HEPA濾網(wǎng)。
HEPA(High Efficiency Particulate Air Filter,高效率空氣微粒濾芯)是一種國際公認(rèn)的高效濾材,一般采用多組分玻璃纖維制成,孔徑微小,吸附容量大,凈化效率高。
HEPA濾網(wǎng)的過濾效果與其采用的濾紙有很大關(guān)系,制作工藝不同,質(zhì)量也存在差異。濾紙主要包括骨材和熔噴層兩部分,骨材起支撐作用,由PET制成;熔噴層起主要過濾作用,是經(jīng)熔化然后噴成的細(xì)絲狀纖維,實(shí)現(xiàn)阻隔空氣中的顆粒物的效果。一些溶噴層中的纖維在加工過程中會帶上靜電,可以主動吸附空氣中的顆粒物,以增強(qiáng)濾網(wǎng)的過濾效果,但使用一段時間后,靜電吸附能力會逐漸減弱。
濾紙根據(jù)過濾能力可分為H10、H11、H12、H13、H14、U15等級別,這幾種材料對0.3微米以上的可吸入顆粒物、煙霧、細(xì)菌等的吸附率分別是大于85%、95%、99.5%、99.95%、99.995%,H11級別以上的濾網(wǎng)材料對直徑2.5微米以上的顆粒物的吸附率均為100%,因而,只有達(dá)到H11級別以上才可以作為空氣凈化器的濾網(wǎng)材料。當(dāng)然,濾紙的過濾效果越好,阻力也越大。
HEPA濾網(wǎng)主要針對的是空氣中的顆粒物,而活性炭濾網(wǎng)主要用來凈化空氣中的異味?;钚蕴烤哂歇?dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積,具有較強(qiáng)的吸附能力,可以吸附空氣中的有害氣體。然而,對于中國家庭中常見的甲醛污染,普通活性炭的凈化效果并不十分理想,所以人們在普通活性炭中加入催化劑,讓甲醛分解成其他容易被活性炭吸附的物質(zhì),這便是改性活性炭。
活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,孔徑分布范圍很寬,在室內(nèi)環(huán)境污染治理中,活性炭的多孔結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮與其相應(yīng)的性能:
1.微孔(孔徑<2納米)呈現(xiàn)出很強(qiáng)的吸附性能;
2.中孔(孔徑在2~50納米)的活性炭可作為負(fù)載化學(xué)改性劑的載體,如催化劑和脫臭劑等,可吸附、催化并分解附著在微孔中的顆粒物或者有害氣體,如甲醛等;
3.大孔(孔徑>50納米)可吸附室內(nèi)環(huán)境中的微生物及菌類。
目前國內(nèi)市場上采用過濾網(wǎng)技術(shù)的空氣凈化器占絕對主流,達(dá)到90%以上。過濾網(wǎng)技術(shù)發(fā)展得相對比較成熟,但主要缺點(diǎn)是濾網(wǎng)需要頻繁更換,維護(hù)成本較高。當(dāng)HEAP濾網(wǎng)使用一段時間后,熔噴層表面附著較多的顆粒物、粉塵等,累積較多時反而會釋放到空氣中,造成二次污染,不但不能起到空氣凈化的效果,反而會加重空氣污染程度。同樣,活性炭濾網(wǎng)在使用一定時間后也需要及時更換,避免因?yàn)椴荒苡行蕉鴮?dǎo)致二次污染。物理法
主要指靜電集塵技術(shù)、負(fù)離子技術(shù)、低溫非對稱等離子體技術(shù)和光催化凈化技術(shù)等。
靜電集塵技術(shù)是利用高壓靜電場使空氣中的微粒帶電,帶電的顆粒在電場力作用下被吸著到收集區(qū)并沉積下來,從而降低空氣中的顆粒物濃度,最終實(shí)現(xiàn)空氣凈化的目的。由于靜電集塵對技術(shù)要求非常高,目前只有富士通、遠(yuǎn)大等少數(shù)企業(yè)有能力生產(chǎn)此類空氣凈化器。
相比過濾網(wǎng)技術(shù),靜電集塵最大的優(yōu)勢在于無需更換濾網(wǎng),維護(hù)成本較低。但是,靜電集塵技術(shù)在放電過程中會產(chǎn)生臭氧。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,有刺激性氣味,當(dāng)濃度過高時,對人體有一定危害。研究表明,臭氧濃度≤0.1毫克/立方米時是安全的。各國標(biāo)準(zhǔn)對臭氧濃度有所差異,一般均控制在0.08~0.1毫克/立方米,而人體對臭氧的感知濃度通常為0.04~0.09毫克/立方米,所以只要沒有明顯異味,說明臭氧濃度達(dá)標(biāo)。消費(fèi)者在選購空氣凈化器的時候大可不必畏之如虎,多關(guān)注臭氧指標(biāo),選購達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品即可。
另一種常用的技術(shù)是負(fù)離子技術(shù),它利用施加高電壓產(chǎn)生負(fù)離子,借助凝結(jié)和吸附作用,附著在固相或液相污染物微粒上,形成大粒子并沉降下來??諝庵械呢?fù)離子不僅能使空氣格外新鮮,還有一定的殺菌和消除異味的作用。然而,負(fù)離子技術(shù)同樣會產(chǎn)生一定量的臭氧。此外,沉降下來的顆粒物會附著在室內(nèi)家具、墻壁或地板上,不能清除污染物或?qū)⑵渑懦鍪彝狻?