PM2.5空气净化装置

第一步调查工况

PM2.5指的是空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物(可悬浮于空气中的固态和液态的微粒)。富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

PM2.5它的直径还不到人类头发丝的1/20.12月4日，PM2.5是阴霾天气形成的主要原因。气质量报告显示，自进入2013年以来，全国中东部地区17个省市持续雾霾，PM2.5濒临爆表，陷入大范围的重度和严重污染。雾蒙蒙的天以及由此引起的身体不适让不少消费者对PM2.5的危害深有体会。如今的社会，室内工作者占大多数，备受雾霭侵蚀的城市里的室内空气质量极低的，对人体的健康有很大的影响，于是我们小组提出了PM2.5空气净化装置的研究课题。

调查工况的主要内容及评论要点如下：

1）用户角度观察情况

目前市场上有各种品牌的空气进化装置，其主要运用的技术分别是HEPA滤网吸

附技术、静电杀菌技术、负离子活氧技术、活性碳吸附技术、光触媒溶解技术、

低温非对称等离子体空气净化技术、分子络合技术。由于人们生活水平的提高，每

一个装置都是装上了几种技术，因此，在现有这些装置中并有特别针对PM2.5的

装置，同时由于几种技术的合用，也导致了现在的装置占地空间大有点像落地式的

空调，与其这样还不如以后的空调改革与空气净化装置结合。如果能研发一种运用

HEPA滤网吸附技术，体积小，进化PM2.5范围在45平方米左右的空气进化装置，

是许多室内工作者所需要的。

2）现场任务工况过程

为分析室内外颗粒浓度的演化关系,对某城市内一些比较典型的公共建筑物(宾馆、购物中心、商业办公室和家庭)室内外颗粒物浓度的监测，分析了室内外PM2.5质

量浓度相关性，比较有无净化装置对室内颗粒浓度关系的影响。

3）国内外行业目前任务用户状况

室内未采用空气净化措施时，室内外PM2.5浓度呈正相关，相关系数为0.7834，

表明室内浓度主要受室外影响。

（1）采用净化装置时室内外PM2.5相关性较差，表明净化措施对室内PM2.5的驱除是有效的。

4）用户目前设备存在的问题

由于多种技术的集中使用，现在市场上大多数净化装置都是多功能化，对于PM2.5

的针对性不强，同时由于体积大占地空间比较大，因此使用的地方有限。

5）用户期望新设备应具有的性能

希望研制一款体积小、对PM2.5过滤净化具有针对性，作用范围在中小型室内场

所（0~500平方米）的PM2.5的净化装置。

第二步收集数据

由于本课题的目的主要是研发室内的PM2.5净化系统，有关技术数据有主要围绕此方面展开。

收集数据的主要内容及评价要点如下：

1.用户的经济技术数据

调研市场主流的空气净化器的原理、通过调研发现，市场上主要常用的空气净化技术有：静电式空气净化器，臭氧空气净化器，光触媒空气净化器，负离子空气净化器，负离子空气净化器。可以用于适合DIY空气净化器的过滤装置有三种，分别是紫外线过滤器、活性炭和HEPA网。其中紫外线过滤器只针对细菌，而且效果并不理想；活性炭善于过滤的的是有机的碳基杂物，对颗粒污染无效；HEPA网则可以过滤PM2.5甚至更小的颗粒污染，因此我们的PM2.5空气净化器首选的过滤装置是HEPA网。它对微粒的捕捉能力较强，孔径微小，吸附容量大，净化效率高，并具备吸水性，针对0.3微米的粒子净化率为 99.97%，作为本系统的重要材料。

2.目前几种常见的空气净化器

2.1静电式空气净化器：静电式净化器是利用静电集尘技术，利用高压静电吸附的原理去除空气中的微粒污染物。这类净化器利用了正电晕放电的原理，将带电颗粒收集在集尘装置上，达到净化空气的目的。这种净化器除尘效率高，压力损失小，能捕集小于0.1微米的微粒，除菌效果很好。缺点是静电装置需要高压电源，集尘量小，不易清洗，容易产生臭氧，而对于去除室内甲醛苯等有机物几乎没有效果。

2.2臭氧空气净化器：臭氧空气净化器主要是利用臭氧的氧化作用消毒。臭氧具有极强的臭氧空气净化器降解有机气味，分解生物污染物的作用，对有害物质、病菌等有很好的杀灭效果。同时，臭氧在空气中还会分离出氧原子，提高空气的含氧量，改善空气质量。通常臭氧消毒是作为多功能空气净化器的一部分。但是如果室内臭氧的浓度过高，会影响人体健康，因此使用臭氧发生器最好是人机分离。

2.3光触媒空气净化器：光触媒技术也被称为冷触媒技术，其工作原理是将纳米级催化剂（TiO2）镀在特定的载体上，制成过滤网，通过风机作用，在特定波长的紫外线照射下，使催化剂与有害气体发生强氧化反应，凝固病毒蛋白质，抑制病毒活性，从而净化空气。利用二氧化钛在近紫外线区光活性好，光催化作用持久，化学性质稳定，硬度高，价格低，对人体无害。但是，该技术本身实现的条件比较苛刻，在空气净化器中的实际应用与实验室效果相比有较大的差距。

2.4负离子空气净化器：负离子空气净化器不仅能够净化空气，而且可以提高空气质量，使用较广泛。其工作原理是利用直流高压在电极间发生电量放电，产生负离子。空气中的颗粒污染物与负离子结合，沉降或吸附在物体表面，净化空气，并能杀灭细菌。负离子中大部分为负氧离子，不仅可以吸附家居空气中的烟雾、灰尘，还可以中和空气中的正离子，提高空气质量，促进人体新陈代谢，提高免疫力，对人体健康非常有益。但产生负氧离子的同时，也容易产生大量臭氧和负氮离子，浓度过高，就会造成二次污染。

2.5多功能空气净化器：多功能净化器利用了多种净化技术，该净化器以风扇作为动力源，使空气在室内循环流动，污染的空气通过机内的空气过滤系统——碳纤维过滤网、活性炭过滤网、HEPA 过滤网、光触媒过滤网，臭氧及离子群等，使各种有害物被吸附清除，最后从出风口送出清洁干净的新鲜空气。其中活性碳吸附力较强，表面积非常大，它对许多有害气体都是很有效的，但对甲醛等有机物的作用很小，且非常容易饱和，一旦饱和，净化过滤材料本身又会变成污染源。多功能空气净化器可以在一定程度上过滤悬浮物、清除异味和有