室内空气品质--空气净化技术1(1)1

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2.7 臭氧杀菌消毒
臭氧，一种刺激性气体，是已知的最强的氧化剂之一， 臭氧，一种刺激性气体，是已知的最强的氧化剂之一， 其强氧化性、 其强氧化性、高效的消毒作用使其在室内空气净化方面有 着积极的贡献。 着积极的贡献。 臭氧的主要应用在于灭菌消毒，它可即刻氧化细胞壁， 臭氧的主要应用在于灭菌消毒，它可即刻氧化细胞壁， 直至穿透细胞壁与其体内的不饱和键化合而杀死细菌， 直至穿透细胞壁与其体内的不饱和键化合而杀死细菌，这 种强的灭菌能力来源于其高的还原电位， 种强的灭菌能力来源于其高的还原电位，下表列出了常见 的灭菌消毒物质的还原电位， 的灭菌消毒物质的还原电位，其中臭氧具有最高的还原电 位。 常见的灭菌消毒物质的还原电位表
2. 空气净化方法和原理
空气过滤 吸附方法 紫外灯杀菌 静电吸附 纳米材料光催化 等离子放电催化 臭氧消毒灭菌 利用植物净化空气
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2.1 空气过滤去除悬浮颗粒物
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空气过滤： 空气过滤：去除悬浮颗粒物
过滤器主要功能：处 过滤器主要功能： 理空气中的颗粒污染 常见误解：过滤器像 常见误解： 筛子一样， 筛子一样，只有当悬 浮在空气中的颗粒粒 径比滤网的孔径大时 才能被过滤掉。其实， 才能被过滤掉。其实， 过滤器和筛子的工作 过滤器过滤的放大 原理大相径庭。 原理大相径庭。
病毒 尘埃
细菌
花粉
ELECTRONICALLY CLEANED AIR CIRCULATED BACK THROUGH YOUR BUILDING
真菌
电子净化格栅
Smok e PREPRE-FILTER STAGE 1 :
SCREEN CHARGING SECTION STAGE 2 : COLLECTION SECTION
浸渍高锰酸钾的氧化铝和活性炭对一些空气污染物吸附效果比较表
NO2 NO SO2 甲醛 HS 甲苯
吸附量(%) 吸附量(%) 浸渍高锰 酸钾的氧 化铝 活性炭
1.56
2.85
8.07
4.12
11.1
1.27
9.15
0.71
5.35
1.55
2.59
20.96
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2.3 紫外灯杀菌 (Ultraviolet germicidal ltrav irradiation, UVGI)
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活性炭的吸附性能
物质名称 SO2 Cl2 CS2 C 6H 6( 苯) O3 烹调臭味 厕所臭味 饱和吸附量(%) 饱和吸附量(%) 10 15 15 24 能还原为O 能还原为O2 30 30
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普通活性炭对分子量小的化合物(如氨、 普通活性炭对分子量小的化合物(如氨、硫化 氢和甲醛)吸附效果较差，对这类化合物， 氢和甲醛)吸附效果较差，对这类化合物，一般采用浸渍 高锰酸钾的氧化铝作为吸附剂，空气中的污染物在吸附 高锰酸钾的氧化铝作为吸附剂， 剂表面发生化学反应，因此，这类吸附称为化学吸附， 剂表面发生化学反应，因此，这类吸附称为化学吸附， 吸附剂称为化学吸附剂。 吸附剂称为化学吸附剂。下表比较了浸渍高锰酸钾的氧 化铝和活性炭吸附效果。 化铝和活性炭吸附效果。
hv > Eg
TiO2
Eg = 3.2eV
O2
•
VOCs HO •
+•
CO2 , H 2 O,etc
λ < 380nm
价带
e- h+
VOCs或H 2 O
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光催化降解VOCs及微生物原理图 光催化降解VOCs及微生物原理图
VOCs
UV灯（开） UV灯 关
微生物
光催化材料
降解甲醛反应过程： 降解甲醛反应过程：
highHow a high-voltage electronic air cleaner works.
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2.5 光催化降解VOCs 光催化降解VOCs
Fujishima A. , et al., Nature 1972 238(5338): 38-45. Nature, 1972,
导带
e-
O2
将非金属氮替换二氧化钛中少量（0.75 %）的晶格氧， 将非金属氮替换二氧化钛中少量（ %）的晶格氧， 从而使其具有较高的可见光活性， 从而使其具有较高的可见光活性，成功地在可见光照 射下分别于液相和气相中降解了纯TiO 射下分别于液相和气相中降解了纯TiO2所不能降解的 乙醛。 乙醛。 美国科学家通过高温火焰加热Ti Ti金属的方法将碳原子 美国科学家通过高温火焰加热Ti金属的方法将碳原子 取代了TiO 晶格中的氧， 取代了TiO2晶格中的氧，显著改变了它对可见光的响 应特性。 应特性。 通过TiO 或氯铂酸表面改性、增加TiO 通过TiO2的H2O2 或氯铂酸表面改性、增加TiO2中Ti3+ 浓度等方法也能有效地将TiO 浓度等方法也能有效地将TiO2光催化降解有机污染物 的反应扩展到可见光范围。 的反应扩展到可见光范围。 目前可见光反应去除有机污染物效率很低， 目前可见光反应去除有机污染物效率很低，与实际应 用还有很大距离。 用还有很大距离。
hv TiO2 e − + h + →
氧化反应
HCHO + H 2 O + 2h + HCOOH + 2H + → HCOOH + 2h + CO2 + 2 H + →
REPLAY
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还原反应
O2 + 4e− + 4 H + 2 H 2 O →
光源要求
一般在紫外光照射下VOCs 一般在紫外光照射下VOCs才会发生光催化降解 VOCs才会发生光催化降解 光催化反应器中采用的光源多为中压或低压汞 灯。 紫外光谱分为： 紫外光谱分为：
室内空气品质
－ 空气净化
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ຫໍສະໝຸດ Baidu 内容目录
1. 室内污染控制方法概述 2. 室内空气净化方法和原理 3. 室内空气净化中一些值得注意的问题 4. 室内空气净化方式简介
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1. 室内空气污染控制方法概述
目标： 目标：Ci<Ci,标准 标准 污染对人的影响 污染检测技术
污染源 控制
通风和气 流组织
空气 净化
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2.4 静电吸附
激化纤维
7000V直流电压 7000V直流电压 激化纤维 屏蔽板
空气
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静电吸附（双级） 静电吸附（双级）
AIRFLOW ELECTRONICALLY CHARGED WIRES ZAP PARTICLES ELECTRICALLY CHARGED PLATES ATTRACT PARTICLES LIKE MAGNETS
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过滤器总效率和某种作用的效果和粒径的关系曲线
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初效过滤器
中效过滤器
高效过滤器
高效袋式过滤器
几种常见过滤器的示意图
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HEPA 滤网
HEPA 全称 “High Efficiency Particulate Air” Air” HEPA 滤网最早产生在原子弹开发时期，用于 滤网最早产生在原子弹开发时期， 过滤辐射颗粒，保证研究人员的健康。 过滤辐射颗粒，保证研究人员的健康。 滤网由 超细玻璃纤维 组成. 组成. 应用 : 医院, 制造业的洁净室。 医院, 制造业的洁净室。
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空气过滤的机理 空气过滤的机理
截留效应 惯性效应
重力作用 扩散效应
静电效应
不同捕集机理的捕 集效率对不同粒径的 尘粒是不同的。 尘粒是不同的。
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空气过滤的机理总结 空气过滤的机理总结
截留效应：粒径小的粒子惯性小，粒子不脱离流线。 截留效应：粒径小的粒子惯性小，粒子不脱离流线。 在沿流线运动时，可能接触到纤维表面而被截留。 在沿流线运动时，可能接触到纤维表面而被截留。 惯性效应：粒子在惯性作用下，脱离流线而碰到纤维 惯性效应：粒子在惯性作用下， 表面。 表面。 扩散效应：随主气流掠过纤维表面的小粒子，可能在 扩散效应：随主气流掠过纤维表面的小粒子， 类似布朗运动的位移时与纤维表面接触。 类似布朗运动的位移时与纤维表面接触。 重力作用： 尘粒在重力作用下，产生脱离流线的位移 重力作用： 尘粒在重力作用下， 而沉降到纤维表面上。 而沉降到纤维表面上。 静电效应：由于气体摩擦和其它原因， 静电效应：由于气体摩擦和其它原因，可能使纤维带 电。
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活性炭纤维： 20世纪 年代发展 世纪60 活性炭纤维： 20世纪60年代发展 起来的一种活性炭新品种
含大量微孔，其体积占了总孔体积的90 左右， 90％ 含大量微孔，其体积占了总孔体积的90％左右，因 此有较大的比表面积：多数为500 500～ /g！ 此有较大的比表面积：多数为500～800m2/g！ 与粒状活性炭相比，活性炭纤维吸附容量大， 与粒状活性炭相比，活性炭纤维吸附容量大，吸附 或脱附速度快，再生容易，不易粉化， 或脱附速度快，再生容易，不易粉化，不会造成粉 尘二次污染。 尘二次污染。 对无机气体如SO 对无机气体如SO2、H2S、NOx等和有机气体如(VOCs) NOx等和有机气体如 等和有机气体如(VOCs) 都有很强的吸附能力，特别适用于吸附去除10 10都有很强的吸附能力，特别适用于吸附去除10-9到 10-6g/m3量级的有机气体 量级的有机气体， 10-6g/m3量级的有机气体，在室内空气净化方面有 广阔的应用前景。 广阔的应用前景。
稀释比为1 1000情况下经（ kV） 稀释比为1：1000情况下经（8 kV） 情况下经 放电处理的细菌生长迹象[4] 放电处理的细菌生长迹象[4]
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光催化和等离子放电催化的优点
广谱：可消除空气中的多种污染物如VOCs、 VOCs、 广谱：可消除空气中的多种污染物如VOCs 无机有害物以及微生物等； 无机有害物以及微生物等； 安全：催化剂无毒、无腐蚀，主要最终产物为 安全：催化剂无毒、无腐蚀， CO2、水等无害气体； 水等无害气体； 稳定：无需再生，可连续工作； 稳定：无需再生，可连续工作； 节能：反应所需能耗低。 节能：反应所需能耗低。
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2.6 等离子体放电催化
高压电 VOCs 微生物 平板电极
UV光催化 UV光催化 带电粒子冲击 电场应力及其热效应 高压放电
光催化材料 平板电极 REPLAY
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等离子体放电催化消除微生物污染
稀释比为1 1000情况下未经 稀释比为1：1000情况下未经 放电处理的细菌生长迹象[4] 放电处理的细菌生长迹象[4]
紫外辐照杀菌是常用的空气中杀菌方法，在医院已被 紫外辐照杀菌是常用的空气中杀菌方法， 广泛使用。 广泛使用。 紫外光谱分为UVA (320- 400nm)、UVB(280-320nm)和 紫外光谱分为UVA (320- 400nm)、UVB(280-320nm)和 UVC(100-280nm)，波长短的UVC杀菌能力较强。 UVC(100-280nm)，波长短的UVC杀菌能力较强。 UVC杀菌能力较强 185nm以下的辐射会产生臭氧 以下的辐射会产生臭氧。 185nm以下的辐射会产生臭氧。 一般紫外灯安置在房间上部，不直接照射人， 一般紫外灯安置在房间上部，不直接照射人，空气 受热源加热向上运动缓慢进入紫外辐照区， 受热源加热向上运动缓慢进入紫外辐照区，受辐照后 的空气再下降到房间的人员活动区，在这一过程中， 的空气再下降到房间的人员活动区，在这一过程中， 细菌和病毒会不断被降低活性，直至灭杀。 细菌和病毒会不断被降低活性，直至灭杀。 紫外灯杀菌需要一定的作用时间， 紫外灯杀菌需要一定的作用时间，一般细菌在受到紫 外灯发出的辐射数分钟后才死亡。 数分钟后才死亡 外灯发出的辐射数分钟后才死亡。
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2.2 活性炭吸附气体污染物
吸附是由于吸附质和吸附剂之间的范德华力而使吸附 质聚集到吸附剂表面的一种现象。 质聚集到吸附剂表面的一种现象。 吸附分为物理吸附和化学吸附两类。 吸附分为物理吸附和化学吸附两类。 物理吸附物理吸附属于一种表面现象，其主要特征为： 物理吸附物理吸附属于一种表面现象，其主要特征为： ①吸附质和吸附剂之间不发生化学反应； 吸附质和吸附剂之间不发生化学反应； ②对所吸附的气体选择性不强； 对所吸附的气体选择性不强； ③吸附过程快，参与吸附的各相之间瞬间达到平 吸附过程快， 衡； ④吸附过程为低放热反应过程，放热量比相应气 吸附过程为低放热反应过程， 化潜热稍大； 体的液 化潜热稍大； ⑤吸附剂与吸附质间吸附力不强，在条件改变时可 吸附剂与吸附质间吸附力不强， 脱附
UVC(100UVC(100-280nm) UVB(280UVB(280-320nm) UVA (320- 400nm) (320-
杀菌紫外灯波长一般在UVC波段，特别在254nm 杀菌紫外灯波长一般在UVC波段，特别在254nm UVC波段 附近。 附近。
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在研制可见光光催化剂方面取得 的新进展
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吸附对于室内VOCs 吸附对于室内VOCs和其他 VOCs和其他 污染物是一种比较有效而 又简单的消除技术。 又简单的消除技术。 目前比较常用的吸附剂是 活性炭。 活性炭。 固体材料吸附能力的大小 和固体的比表面积（ 和固体的比表面积（即1g 固体的表面积）很有关系， 固体的表面积）很有关系， 比表面积越大 越大， 比表面积越大，吸附能力 越强。 越强。