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[摘 要]本文介绍了近年来应用于民用空气净化领域的空气净化技术及其相关复合技术的发展，阐述其优缺点，指出了未来可能的发展方向。
[关键词]空气净化； 吸附； 光催化； 复合技术
中图分类号：TU831.6；X51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0380-01
引言
我国是世界上大气污染比较严重的国家，在城市，室内空气污染尤为严重，室内空气污染的平均程度是室外的（2-5）倍，且绝大多数场所没有空气净化系统，粉尘、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、硫化物、氨、氮氧化物、TVOC等化学物质严重超标，严重危害了公共场所内人员的健康。另一方面，在工业领域如医药行业、微电子行业、精密仪器控制室（如发电厂、钢铁厂、石化厂等）、博物馆以及会议室、实验室等小空间，由于受室内污染气体（甲醛、氮氧化物、二氧化硫、臭氧、硫化氢等）的存在，使产品产生瑕疵，使价值连城的文物受到腐蚀而失去价值，使精密仪器线路腐蚀导致上亿元的经济损失，为此，人们迫切需要空气净化设备来较好地解决室内污染气体的影响。
1.空气净化技术的发展概述
室内空气的净化方式分为自然净化法和强制净化法。自然净化法是通过自然通风，用新鲜空气置换室内被污染的空气。自然净化的效果取决于室外环境的清洁程度。强制净化法是采用一定的技术或技术产品使室内空气的质量好转。空气净化器就是采用一定的技术制成产品对空气进行强制净化。
最早的室内空气净化器于六十年代在国外问世，有机械式、静电式以及混合式，多采用静电除尘、活性炭吸附方法。九十年代又出现了空气负离子净化器、臭气净化器，吸附式空气净化器都有一定的空气净化能力。
2.空气净化技术的类型
2.1过滤净化
过滤按所选过滤材料的不同可分为粗过滤、中效过滤、高效过滤。目前工业废气治理中广泛应用的几种高效过滤材料如微孔滤膜、多孔玻璃、合成纤维等，多可应用到室内空气的治理。在室内气体过滤中，滤材的选择成为关键。目前市场上各种类型的过滤吸附网主要是针对大粒径颗粒物。随着使用时间的推移风阻不断增大，需要周期性的更换和维护。如果缺乏维护和管理，长期使用产品本身会成为空气污染物的主要来源之一，影响空气品质。
2.2臭氧发生器净化技术
臭氧具有强氧化性的特点，被世界公认是一种广谱、高效杀菌剂，氧化能力高于氯一倍，臭氧净化原理是以普通空气通过高压电场，使空气中的氧电离，并迅速合成O3来杀灭空气中的微生物和祛除异味。它克服了紫外线及一些常用化学消毒剂的不足之处。其缺点是由于臭氧的强氧化性和高浓度下的刺激性味道，消毒设备在灭菌过程中产生的O3不同程度地污染室内空气，对人体和建筑材料存在安全隐患，同时低浓度时净化效率低下。
2.3高压静电（除尘、过滤器）
高压静电除尘设备采用高压静电原理，在电离区通入了8000V的高压，当空气中的各种细菌、真菌、病毒随空气流经高压静电场时，被吸附、电解，从而导致微生物的细胞核被破坏，直至死亡。如此循环往复，室内空气不断得到净化。静电过滤可反复使用，降低使用成本。但由于电压的限制，对于高速流经的空气，对微小颗粒特别是可吸入颗粒物、有害气体异味和微生物效能低下，而且静电设备在工作状态噪音大，同时电离空气容易产生臭氧、氮的氧化物等有害物质。
2.4负离子净化技术
负离子俗称空气中的维生素，一方面易与室内空气中的微小颗粒物相吸附，成为带电的大离子沉降，另一方面是细菌蛋白质表层电性两极发生颠倒，促使细菌死亡，对人体的健康十分有益。另外负离子还能捕集漂浮在空气中很难被除去的粉尘（类似电除尘原理）使之沉降。由于负离子净化对发射设备要求较高，沉降的污染物易发生二次飞扬，对一些室内空气中低浓度的污染物去除率不高，且有O3和NO等副产物，因此目前负离子空气净化技术还需进一步深入的研究。
2.5光催化净化技术
光催化技术是光化学和催化剂二者的有机结合。在光催化反应中，用自然光或灯光为光源，激发产生的活性自由基与污染物反应，使有机物分解成二氧化碳和水分子，而且也能降解部分无机化合物。一般的建筑材料、装饰材料及所用的化学品等都会释放出种类繁多的挥发性有机物和无机物，如甲醛、苯、氨、丙酮、二氧化氮、硫化氢、二氧化硫、一氧化碳等，经过光催化剂如氧化锌的催化作用，这些有害气体绝大多数被完全分解破坏，达到无机化，最终留下清洁空气。其优点是几乎对所有的有害气体都有很高的净化效率；缺点是易产生一氧化碳、臭氧和氮氧化物，需增加进一步氧化和碱吸收的后处理过程，利用太阳光效率低、反应速度慢，且发生等离子体的设备价格昂贵。
2.6吸附净化技术
吸附净化法是利用某些有吸附能力的物质如活性炭、硅胶和分子筛等吸附剂吸附空气中有害成分从而达到消除有害污染物的目的的方法。活性炭作为一种吸附材料已有悠久的历史，自20世纪初活性炭实现工业化生产以来，就被广泛应用于空气净化。活性炭主要被加工成颗粒状或粉末状，只有当活性炭的孔隙结构略大于有害气体分子的直径，能够让有害气体分子完全进入的情况下（过大或过小都不行），才能达到最佳的吸附效果。虽然活性炭具有良好的吸附性能，但仍有其局限性，只能把污染从气相转到固相中去，不能根本上消除这些污染，随着使用时间的延长，吸附器最终会失去作用；只对某种或某类组分具有较好的吸附效果，而空气组分复杂，所需去除的物质种类、浓度不同。
3.复合空气净化技术的发展
每一种单一空气净化技术均有不同程度的缺陷，为了提高净化效率，解决各种场所的空气污染问题，开发出了一些复合空气净化技术，以弥补单一技术的缺陷。
3.1二氧化钛+活性炭组合技术
利用活性炭与光催化剂纳米TiO2复合的方法，首先在支撑体表面上粘结活性炭形成吸附层，然后再将纳米TiO2负载在活性炭粉末颗粒上形成最外层的光催化层。借助活性炭的吸附作用，对空气中极低浓度的污染物进行快速吸附净化和表面富集，加快了光催化降解反应的速率，抑制了中间产物的释放，提高了污染物完全氧化的速率；同时TiO2的光催化作用促使被活性炭吸附的污染物向TiO2表面迁移，从而实现了活性炭的原位再生，延长使用周期。
3.2 MPC组合技术
MPC组合技术即机械—物理—化学净化三者有机结合，包括除尘过滤研究和新型吸附材料的研制，吸附材料的配比是MPC技术的核心。通过对不同吸附材料的优化配料，可以对空气中的酸性气体、碱性气体、VOC等有害气体有效去除。利用风机旋转时所产生的强大负压，将室内空气吸入净化机，经过初高效过滤、化学吸附分解、后置过滤，对0.3微米以上的颗粒污染物净化能力高达99.7%，对化学污染物的净化效率高达99%以上，该技术对环境不产生任何副作用，功能、性能可靠。
3.3迅洁PHI净化原理
利用宽光谱紫外线照射多种稀有金属催化材料，借助高温烧结工艺制成的稀有金属催化网的亲水性，产生过氧化氢、自由基、超氧离子及纯态负离子等高级氧化性粒子，在通过这此高级氧化粒子的氧化性和离子性分解去除环境中的致病微生物、有害气体异味及空气中的可吸入颗粒物。
4.结束语
随着我国经济、社会特別是高新技术产业的快速发展，未来几年，空气净化技术及设备的需求将呈快速增长趋势。
参考文献
[1]赵进满，杜庆和.迅洁PHI空气净化消毒器在大连希望大厦中的应用[J]；暖通空调标准与质检；2009年01期
[2]唐冬芬.以活性炭为主的吸附类空气净化技术发展综述[J]；暖通空调标准与质检；2009年04期
基金项目
中国兵器北方化学工业集团有限公司青年科技创新专项项目：综合防护碳基催化剂制备的工艺改进研究。
[关键词]空气净化； 吸附； 光催化； 复合技术
中图分类号：TU831.6；X51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0380-01
引言
我国是世界上大气污染比较严重的国家，在城市，室内空气污染尤为严重，室内空气污染的平均程度是室外的（2-5）倍，且绝大多数场所没有空气净化系统，粉尘、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、硫化物、氨、氮氧化物、TVOC等化学物质严重超标，严重危害了公共场所内人员的健康。另一方面，在工业领域如医药行业、微电子行业、精密仪器控制室（如发电厂、钢铁厂、石化厂等）、博物馆以及会议室、实验室等小空间，由于受室内污染气体（甲醛、氮氧化物、二氧化硫、臭氧、硫化氢等）的存在，使产品产生瑕疵，使价值连城的文物受到腐蚀而失去价值，使精密仪器线路腐蚀导致上亿元的经济损失，为此，人们迫切需要空气净化设备来较好地解决室内污染气体的影响。
1.空气净化技术的发展概述
室内空气的净化方式分为自然净化法和强制净化法。自然净化法是通过自然通风，用新鲜空气置换室内被污染的空气。自然净化的效果取决于室外环境的清洁程度。强制净化法是采用一定的技术或技术产品使室内空气的质量好转。空气净化器就是采用一定的技术制成产品对空气进行强制净化。
最早的室内空气净化器于六十年代在国外问世，有机械式、静电式以及混合式，多采用静电除尘、活性炭吸附方法。九十年代又出现了空气负离子净化器、臭气净化器，吸附式空气净化器都有一定的空气净化能力。
2.空气净化技术的类型
2.1过滤净化
过滤按所选过滤材料的不同可分为粗过滤、中效过滤、高效过滤。目前工业废气治理中广泛应用的几种高效过滤材料如微孔滤膜、多孔玻璃、合成纤维等，多可应用到室内空气的治理。在室内气体过滤中，滤材的选择成为关键。目前市场上各种类型的过滤吸附网主要是针对大粒径颗粒物。随着使用时间的推移风阻不断增大，需要周期性的更换和维护。如果缺乏维护和管理，长期使用产品本身会成为空气污染物的主要来源之一，影响空气品质。
2.2臭氧发生器净化技术
臭氧具有强氧化性的特点，被世界公认是一种广谱、高效杀菌剂，氧化能力高于氯一倍，臭氧净化原理是以普通空气通过高压电场，使空气中的氧电离，并迅速合成O3来杀灭空气中的微生物和祛除异味。它克服了紫外线及一些常用化学消毒剂的不足之处。其缺点是由于臭氧的强氧化性和高浓度下的刺激性味道，消毒设备在灭菌过程中产生的O3不同程度地污染室内空气，对人体和建筑材料存在安全隐患，同时低浓度时净化效率低下。
2.3高压静电（除尘、过滤器）
高压静电除尘设备采用高压静电原理，在电离区通入了8000V的高压，当空气中的各种细菌、真菌、病毒随空气流经高压静电场时，被吸附、电解，从而导致微生物的细胞核被破坏，直至死亡。如此循环往复，室内空气不断得到净化。静电过滤可反复使用，降低使用成本。但由于电压的限制，对于高速流经的空气，对微小颗粒特别是可吸入颗粒物、有害气体异味和微生物效能低下，而且静电设备在工作状态噪音大，同时电离空气容易产生臭氧、氮的氧化物等有害物质。
2.4负离子净化技术
负离子俗称空气中的维生素，一方面易与室内空气中的微小颗粒物相吸附，成为带电的大离子沉降，另一方面是细菌蛋白质表层电性两极发生颠倒，促使细菌死亡，对人体的健康十分有益。另外负离子还能捕集漂浮在空气中很难被除去的粉尘（类似电除尘原理）使之沉降。由于负离子净化对发射设备要求较高，沉降的污染物易发生二次飞扬，对一些室内空气中低浓度的污染物去除率不高，且有O3和NO等副产物，因此目前负离子空气净化技术还需进一步深入的研究。
2.5光催化净化技术
光催化技术是光化学和催化剂二者的有机结合。在光催化反应中，用自然光或灯光为光源，激发产生的活性自由基与污染物反应，使有机物分解成二氧化碳和水分子，而且也能降解部分无机化合物。一般的建筑材料、装饰材料及所用的化学品等都会释放出种类繁多的挥发性有机物和无机物，如甲醛、苯、氨、丙酮、二氧化氮、硫化氢、二氧化硫、一氧化碳等，经过光催化剂如氧化锌的催化作用，这些有害气体绝大多数被完全分解破坏，达到无机化，最终留下清洁空气。其优点是几乎对所有的有害气体都有很高的净化效率；缺点是易产生一氧化碳、臭氧和氮氧化物，需增加进一步氧化和碱吸收的后处理过程，利用太阳光效率低、反应速度慢，且发生等离子体的设备价格昂贵。
2.6吸附净化技术
吸附净化法是利用某些有吸附能力的物质如活性炭、硅胶和分子筛等吸附剂吸附空气中有害成分从而达到消除有害污染物的目的的方法。活性炭作为一种吸附材料已有悠久的历史，自20世纪初活性炭实现工业化生产以来，就被广泛应用于空气净化。活性炭主要被加工成颗粒状或粉末状，只有当活性炭的孔隙结构略大于有害气体分子的直径，能够让有害气体分子完全进入的情况下（过大或过小都不行），才能达到最佳的吸附效果。虽然活性炭具有良好的吸附性能，但仍有其局限性，只能把污染从气相转到固相中去，不能根本上消除这些污染，随着使用时间的延长，吸附器最终会失去作用；只对某种或某类组分具有较好的吸附效果，而空气组分复杂，所需去除的物质种类、浓度不同。
3.复合空气净化技术的发展
每一种单一空气净化技术均有不同程度的缺陷，为了提高净化效率，解决各种场所的空气污染问题，开发出了一些复合空气净化技术，以弥补单一技术的缺陷。
3.1二氧化钛+活性炭组合技术
利用活性炭与光催化剂纳米TiO2复合的方法，首先在支撑体表面上粘结活性炭形成吸附层，然后再将纳米TiO2负载在活性炭粉末颗粒上形成最外层的光催化层。借助活性炭的吸附作用，对空气中极低浓度的污染物进行快速吸附净化和表面富集，加快了光催化降解反应的速率，抑制了中间产物的释放，提高了污染物完全氧化的速率；同时TiO2的光催化作用促使被活性炭吸附的污染物向TiO2表面迁移，从而实现了活性炭的原位再生，延长使用周期。
3.2 MPC组合技术
MPC组合技术即机械—物理—化学净化三者有机结合，包括除尘过滤研究和新型吸附材料的研制，吸附材料的配比是MPC技术的核心。通过对不同吸附材料的优化配料，可以对空气中的酸性气体、碱性气体、VOC等有害气体有效去除。利用风机旋转时所产生的强大负压，将室内空气吸入净化机，经过初高效过滤、化学吸附分解、后置过滤，对0.3微米以上的颗粒污染物净化能力高达99.7%，对化学污染物的净化效率高达99%以上，该技术对环境不产生任何副作用，功能、性能可靠。
3.3迅洁PHI净化原理
利用宽光谱紫外线照射多种稀有金属催化材料，借助高温烧结工艺制成的稀有金属催化网的亲水性，产生过氧化氢、自由基、超氧离子及纯态负离子等高级氧化性粒子，在通过这此高级氧化粒子的氧化性和离子性分解去除环境中的致病微生物、有害气体异味及空气中的可吸入颗粒物。
4.结束语
随着我国经济、社会特別是高新技术产业的快速发展，未来几年，空气净化技术及设备的需求将呈快速增长趋势。
参考文献
[1]赵进满，杜庆和.迅洁PHI空气净化消毒器在大连希望大厦中的应用[J]；暖通空调标准与质检；2009年01期
[2]唐冬芬.以活性炭为主的吸附类空气净化技术发展综述[J]；暖通空调标准与质检；2009年04期
基金项目
中国兵器北方化学工业集团有限公司青年科技创新专项项目：综合防护碳基催化剂制备的工艺改进研究。