通风系统中的化学过滤器

▲ 甲醛对人体的影响

经研究已基本明确，当浓度高于0.1ppm时，对眼、 鼻和喉有刺激作用，有眼泪和灼热感。随浓度升高可 引起哮喘、咳嗽、皮疹等病态反应。关于引起癌症的 问题，早在1989年已被美国EPA划归为可能对人类致 癌的物质[5]。有研究报道，在较高浓度的接触下，甲 醛对老鼠可引发鼻癌，因而认为在室内环境中大量接 触甲醛必需考虑潜在的致癌可能性。关于甲醛浓度的 测定有研究证明是随温度、湿度的变化而改变。实验 表明，气温增加5-6℃，气相中的甲醛浓度可增加一 倍。当相对湿度由30%上升到70%时，甲醛浓度也可 上升40%。而当温度和湿度同时增加时，复合作用结 果可使甲醛浓度上升高达5倍。
Chemical filters needed
Airborne ContaminBiblioteka Baidution
Particles
Std. HEPA/ULPA filters sufficient
2，化学过滤器的发展过程
早在1911年世界上第一个工业规模生产活性炭工厂的建 立，至今已近百年，但直到1914年以后才发展到颗粒活性炭， 并在第一次世界大战中用于防毒面具，开创了颗粒活性炭过 滤去除空气污染物质的先河。而大规模通风系统中的应用则 是在20世纪中期核发电厂的通风系统中，出现了一种典型的 化学过滤器，但当时只称其为碘过滤器。在这一时期中，正 因为具有军用的背景，带来了活性炭吸附技术的高速发展， 并达到相对完善的地步。 直到90年代中期由于半导体工业的发展，逻辑线宽达到 0.25μm以下时，AMC 对产品性能有明显的负面影响。因此， 1995年 SEMI和SEMATECH 研究相关标准时提出了“化学暴 露” （Chemical exposures)的问题，随后为了减少“化学暴 露”，一些过滤器厂商相应开发了系列的化学过滤器。
通风系统中的化学过滤器
Chemical Filter in the Ventilation Systems
李启东
Li Qidong
复旦大学环境科学与工程系，上海 200433
Fudan University, Dept. of Environ. Sci. and Eng. Shanghai, 200433
(4) 室内空气中的臭氧


室内空气中的臭氧可能来自室外渗入和室内某些具有高压 的电器设备所发生。通常在室内的条件下臭氧的半衰期为710分钟 [6] 。臭氧是一种强氧化物质，可与人体的器官产生氧 化反应造成人体健康的危害。研究表明，人在臭氧气氛中， 即使O3的浓度在当时允许的0.12ppm以下，也会导致成人及儿 童肺功能下降。这样的暴露在0.5—6小时，肺功能则大幅的下 降。在中等水平的O3 浓度下，长时间暴露的动物试验可导致 肺的结构改变。因此可以认为，O3 的污染已形成较严重和广 泛的公共保健问题[7]。 所以，EPA在1997年改变标准，从1小时平均0.12ppm 到8 小时平均0.08ppm。臭氧曾一度被认为是控制室内空气污染的 有效手段，甚至以臭氧发生器作为空气净化器，这一情况， 目前已被EPA明确禁用。
▲ 美国政府有关部门制定了四种独立的标准：

△ 美国食品及药物管理局（FDA）标准 规定要求室内的医疗设备放出的O3不超过0.05ppm . △ 美国职业安全与卫生管理局（OSHA）标准 规定要求工作人员在8小时内暴露的平均浓度不超过 0.10ppm. △ 美国职业安全与卫生国家研究所(NIOSH)标准 推荐在任何时间不超过0.10ppm 的最高极限. △ 美国环境保护局(EPA)标准 规定8小时平均最大浓度为0.08ppm.（同户外）
目录
一 前言 1，化学过滤器和气载分子态污染物的定义 2，化学过滤器的发展过程 3，化学过滤器中可能采用的技术 二 室内常见的污染源和污染物质
生物类污染物、燃烧器产生的污染、甲醛、臭氧、可吸入 的颗粒物和环境香烟雾（ETS) 、氡、石棉、VOCs、SVOCs、 气载铅和汞等 三 微电子工业中化学过滤器的应用 1，执行的标准；2，常用的设备；3，检测技术 四 纳米光催化及活性炭技术的发展近况 五 结束语
（3）甲醛

在室内空气污染物中甲醛已是一个非常引 人注意的污染物质，据报道，含有并释放甲醛 的建筑材料及产品和家用物品的数量已多达数 百种，其中最主要的是复合压制的木制品，如 中密度纤维板、隔热的脲甲醛泡沫材料（UFFI） 这种材料在80年代后期已很少采用、某些用甲 醛处理过的纤维织物以及某些油漆涂料等，还 有室内的地毯和石膏顶板、窗帘等物品随着温 度和湿度的变化会先吸附甲醛然后再放出甲醛。

R.Griggs / U.K. 17.000 m3/h
二 室内常见的污染源和污染物质
生物类污染物、燃烧器产生的污染、甲醛、 臭氧、可吸入的颗粒物和环境香烟雾（ETS) 、 氡、石棉、VOCs、SVOCs、气载铅和汞等
表1 住宅和商业建筑中常见的室内空气污染物质
室内空气污染源
香烟烟雾 不流动的死水（通风系统中） 人群活动场所产生的污染 日用品、家具和建筑材料 旧的油漆物品，漆木材料 计算机、复印机及排字设备 户外污染空气渗入 车库、仓库 固相释放的物质 厨房燃烧器、取暖器等 溶剂、油漆、胶水、杀虫剂、化妆品
(1)

生物类的污染物
这种污染物质在所有空气中均有可能存在， 其中包括细菌、病毒、真菌类、霉菌、花粉、 尘螨及其它小昆虫和动物皮屑等。这些污染物 通常是直接吸入或是粘附在尘埃或水雾上再进 入呼吸系统的。
(2)

室内燃烧的产物
室内燃烧器所产生的污染物质，主要有CO、CO2、 SOx、和Nox 等其浓度均可能超过室外。一氧化碳是 一种危险性很大的有毒气体，二氧化碳虽然无毒，但 往往因为二氧化碳的浓度增高会引起人体不良反应。 通常在不通风的室内人感到不舒服不是因为缺氧而是 二氧化碳增多所引起[3]。此外，CO 也可能是由于建 筑物下面的车库或货物仓库内所散发出来的 。一项 调查中证实了在某些大楼内，尤其在下午，室内CO 的浓度可高于室外空气质量标准的10—20倍。
1, Definition: Airborne Molecular Contamination

Airborne Molecular Contamination(AMC) that: -- Are Smaller than particles: ﹤ ﹤ 0.01μm or 100 Å, typically:250 Å -- Are in the form of molecular vapor or gas -- Pass through HEPA/ULPA filter -- Are undetectable by particle counters Molecules Or Vapor


（7）挥发性有机化合物（VOCs）及 半挥发性有机化合物（SVOCs）


现代装饰和结构材料中以及家具用品和家用化学品，如消毒 水、杀虫剂、除臭喷剂、地毯清洁剂、地板蜡等都在向室内散 发出大量VOCs污染气体。 1991年美国的一项研究证明，在10个公共建筑物内，检查出 500种以上的VOCs[11]。挥发性有机化合物（VOCs）一般认为在 正常温度和压力之下是以蒸汽状态存在的有机化合物（沸点： ＜65.6℃)。其中有脂肪族、卤化物、芳香族碳氢化合物、醇、 酮和醛类等。这些对人体有短期和长期两种健康影响，其中还 缺少更详细的数据，但苯、甲苯及二甲苯以及某些低沸点溶剂 的蒸汽，经长期接触对肝脏和血液系统均有明显影响。
3，化学过滤器中可能采用的技术
△ △ △ △ △ △ △ △ △ △

臭氧氧化 活性氧 高能氧 低温等离子体法 常温催化氧化 纳米TiO2光催化 生物酶法 活性炭吸附法 离子交换树脂法 常用数种技术的复合
Chemical filter.
Nakamura, Tatsuo (Japan Vilene Co., Ltd., Japan). Jpn. Kokai Tokkyo Koho JP 2002361014 A2 17 Dec 2002, 7 pp. (Japanese). (Japan). The title app. includes a physisorption layer (e.g., activated carbon layer) in folded pleats, and a synthetic resin shape-retaining material arranged at the upstream side of the app. only for retaining the shape of the folded pleats. The app. can be used for purifn. of cleanroom atm. in fabrication of semiconductor devices and liq.crystal displays, etc

（5）可吸入的颗粒物质和环境香烟（ETS）

在室内空气中颗粒污染物质的几个主要来源是香 烟烟雾、复印机、排字和室内燃烧器、地下车库等 以及户外渗入。其中的香烟烟雾更是值得重视的危 险物质，因为已经确认，其中包含的污染成分可多 达4500种以上，其中大约有50种已知是致癌物质 [8] 。 在香烟烟雾中的可吸入颗粒物质的浓度一般在100— 1000ug/m3以上，在封闭的酒吧、餐馆中尼古丁的浓 度可从少量到高达100 ug/m3 [8]。
▲ 室内的臭氧问题

美国EPA有一句很有风趣的话“good up high - bad nearby‖ 这正反映了O3的两重性，那就是在平流层的 是好臭氧，而在对流层的是坏臭氧。的确在我们周围 的O3有多种危害，高浓度的O3有强氧化作用，能破坏 人体的某些器官。在低浓度下的O3已发现对人可产生 胸痛、咳嗽、呼吸困难、咽喉痛以及慢性呼吸道疾病、 哮喘等，少数甚至危及活动能力。如在O3环境下锻炼 身体则造成更严重的危害。
（6）氡（Radon）和石棉（Asbestos）
氡和石棉都是已知的人类致癌污染物。氡—222是 一种惰性气体，它是从铀—238所发生的自然衰变而产 生的。半衰期为3.8天，衰变后又形成短寿命的系列产 物，它们是钋—218，铅—214，铋—214，和钋—214， 这些衰变产物均有放射性，其半衰期均小于30分钟。 进入空气的途径是地下渗出，建筑材料释放，地下水 源释放等。 石棉通常呈纤维状，被广泛的用于防火材料、加热 系统和隔声系统，以及防火、隔热手套、电吹风机、 电熨斗的覆盖层等，断碎纤维进入人体产生危害。
R
BIOVOX -Exhaust Air Purification Process
for treatment of volatile organic components (VOC) and odour
应用的领域：几乎包括所有的产生VOCs的工业， 如印刷，油漆，涂装，制药，橡胶制品，合成 皮革以及食品工业等。 技术特点：1 经济、安全、操作简单。2 VOC的 浓度 0.1-5.0gC/m3, 处理风量 1000-500000m3/h。
▲ 美国 EPA 明确指出：
某 些 商 业 推 销 员 称 “ 高 能 氧 ” 、 “ 活 性 氧 ”、 “纯净空气”等净化设备，其中都含臭氧。并明确宣 称，在法规允许的浓度下O3不能去除室内空气污染、 不能去除CO 和甲醛、不能去除颗粒物质，也不能去 除病毒、细菌、霉菌以及其它生物污染物。相反已发 现在某些情况下臭氧与室内物质反应的生成物，本身 就是有害的副产品。 对于这些产品，EPA的态度是：不推荐、不认可、 不组织生产。
室内空气污染物质
一氧化碳、可吸入颗粒物、有机污染物 生物类污染物质（如各类军团菌、霉菌等） 二氧化碳、臭气（生物的排泄物）、细菌和病毒 甲醛、挥发性有机化合物、石棉 气载重金属（气载铅尘和汞） 臭氧、有机物、颗粒物质 SOx、NOx、COx、O3、VOCs、颗粒物质 一氧化碳、碳氢化合物、颗粒物质 氡、石棉、挥发性有机化合物 CO、NOx、有机物、颗粒物质 挥发性有机化合物