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空气进化论

2017-01-24

食品与生活 2017年1期
关键词:集尘滤网净化器

冬季以来,大范围的雾霾持续袭扰我国多地。2016年底,北方20多个城市史无前例地同时发布雾霾红色预警,多地PM2.5爆表,中小学生停课。一时间,空气污染再次成为全社会热议的话题。

室外大雾弥漫的同时,室内也有许多污染源存在,主要为建筑材料、装饰装修材料、人造板材复合家具等散发有毒有害气体。据调查,许多中国家庭中的甲醛、甲苯、二甲苯等浓度超标。

一般来说,室内污染物主要分为三大类:PM10和PM2.5等悬浮颗粒物、挥发性有机污染物、细菌病毒等微生物。由于现代人80%~90%以上的时间在室内度过,室内空气中的污染物对人体健康会产生很大影响。因而,对室内各种污染物进行净化是控制室内空气品质的有效途径。

大气环境的污染非一朝一夕可以解决,相对而言,小空间环境的控制和治理则更容易实现,且短期内即可见效。为了应对室内外污染的挑战,空气净化器的需求量日益增加。《2015中国空气净化器市场报告》显示,国内有200多家生产空气净化器的厂家,预计2017年我国的空气净化器市场规模将达到900亿元。

市面上那么多让人眼花缭乱的空气净化器,是否都如广告中所说的那么神奇?空气净化器的主要工作原理是什么?挑选空气净化器需要注意些什么?本文将为您揭晓空气净化器中的“核心武器”,——分析。

空气净化的原理

目前主流的空气净化技术一般包括机械、物理和化学方法,许多空气净化器会采用其中的一种或几种技术来清除空气中的颗粒和有害气体。

机械法

主要指过滤技术、活性炭吸附技术、膜分离技术和水洗净化技术等。

目前市场上主流的净化手段是采用过滤技术来净化空气中的颗粒物,这一技术的核心是HEPA滤网。

HEPA(High Efficiency Particulate Air Filter,高效率空气微粒滤芯)是一种国际公认的高效滤材,一般采用多组分玻璃纤维制成,孔径微小,吸附容量大,净化效率高。

HEPA滤网的过滤效果与其采用的滤纸有很大关系,制作工艺不同,质量也存在差异。滤纸主要包括骨材和熔喷层两部分,骨材起支撑作用,由PET制成;熔喷层起主要过滤作用,是经熔化然后喷成的细丝状纤维,实现阻隔空气中的颗粒物的效果。一些溶喷层中的纤维在加工过程中会带上静电,可以主动吸附空气中的颗粒物,以增强滤网的过滤效果,但使用一段时间后,静电吸附能力会逐渐减弱。

滤纸根据过滤能力可分为H10、H11、H12、H13、H14、U15等级别,这几种材料对0.3微米以上的可吸入颗粒物、烟雾、细菌等的吸附率分别是大于85%、95%、99.5%、99.95%、99.995%,H11级别以上的滤网材料对直径2.5微米以上的颗粒物的吸附率均为100%,因而,只有达到H11级别以上才可以作为空气净化器的滤网材料。当然,滤纸的过滤效果越好,阻力也越大。

HEPA滤网主要针对的是空气中的颗粒物,而活性炭滤网主要用来净化空气中的异味。活性炭具有独特的孔隙结构和较大的比表面积,具有较强的吸附能力,可以吸附空气中的有害气体。然而,对于中国家庭中常见的甲醛污染,普通活性炭的净化效果并不十分理想,所以人们在普通活性炭中加入催化剂,让甲醛分解成其他容易被活性炭吸附的物质,这便是改性活性炭。

活性炭的孔隙结构非常复杂,孔径分布范围很宽,在室内环境污染治理中,活性炭的多孔结构可以发挥与其相应的性能:

1.微孔(孔径<2纳米)呈现出很强的吸附性能;

2.中孔(孔径在2~50纳米)的活性炭可作为负载化学改性剂的载体,如催化剂和脱臭剂等,可吸附、催化并分解附着在微孔中的颗粒物或者有害气体,如甲醛等;

3.大孔(孔径>50纳米)可吸附室内环境中的微生物及菌类。

目前国内市场上采用过滤网技术的空气净化器占绝对主流,达到90%以上。过滤网技术发展得相对比较成熟,但主要缺点是滤网需要频繁更换,维护成本较高。当HEAP滤网使用一段时间后,熔喷层表面附着较多的颗粒物、粉尘等,累积较多时反而会释放到空气中,造成二次污染,不但不能起到空气净化的效果,反而会加重空气污染程度。同样,活性炭滤网在使用一定时间后也需要及时更换,避免因为不能有效吸附而导致二次污染。物理法

主要指静电集尘技术、负离子技术、低温非对称等离子体技术和光催化净化技术等。

静电集尘技术是利用高压静电场使空气中的微粒带电,带电的颗粒在电场力作用下被吸着到收集区并沉积下来,从而降低空气中的颗粒物浓度,最终实现空气净化的目的。由于静电集尘对技术要求非常高,目前只有富士通、远大等少数企业有能力生产此类空气净化器。

相比过滤网技术,静电集尘最大的优势在于无需更换滤网,维护成本较低。但是,静电集尘技术在放电过程中会产生臭氧。臭氧是一种强氧化剂,有刺激性气味,当浓度过高时,对人体有一定危害。研究表明,臭氧浓度≤0.1毫克/立方米时是安全的。各国标准对臭氧浓度有所差异,一般均控制在0.08~0.1毫克/立方米,而人体对臭氧的感知浓度通常为0.04~0.09毫克/立方米,所以只要没有明显异味,说明臭氧浓度达标。消费者在选购空气净化器的时候大可不必畏之如虎,多关注臭氧指标,选购达到国家标准的产品即可。

另一种常用的技术是负离子技术,它利用施加高电压产生负离子,借助凝结和吸附作用,附着在固相或液相污染物微粒上,形成大粒子并沉降下来。空气中的负离子不仅能使空气格外新鲜,还有一定的杀菌和消除异味的作用。然而,负离子技术同样会产生一定量的臭氧。此外,沉降下来的颗粒物会附着在室内家具、墙壁或地板上,不能清除污染物或将其排出室外。

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