浅析室内空气消毒净化技术发展

浅析室内空气消毒净化技术发展

1王丽芳     ,2张哲睿

1山西新华防化装备研究院有限公司   山西太原 0300082太原理工大学山西太原 030002

摘要：随着大气环境污染和非典、新冠等生物病毒的肆虐，空气消毒净化技术也不断迭代升级，以完成对室内空气污染物的消弭，本文介绍了无耗材空气消毒净化技术应用现状，并对其优缺点、适用场景进行了分析，对空气消毒净化技术的发展进行了展望。

关键词：室内 消毒  净化                 中图分类号：

1.研究背景

随着我国工业化的高速发展，在经济急速增长，生活质量不断提高的同时，生态环境也受到了污染，特别是室内空间，空气污染程度可达室外4-10倍，甚至更高，室内污染空气具有悬浮时间长，不易扩散，多种污染物并存，对人体健康大危害的特点。为有效减少空气污染，各种消毒净化技术不断应用到空气净化领域，以解决室内空气污染问题。

2技术发展现状

室内空气消毒净化技术是通过吸附、过滤、氧化、电离等方式，净化室内空气，主要有过滤式、活性炭吸附、静电集尘、负离子、紫外线、光触媒、等离子体等技术。过滤式空气净化一般采用无纺布、玻璃纤维纸，通过气溶胶粒子在纤维上的沉积、布朗运动或静电沉积等方式，使尘埃粒子截留在材料的空隙中。活性炭吸附净化是通过活性炭表面和内部发达的孔隙结构，通过分子间引力将气体污染物吸附在材料表面和内部，这两种技术目前仍是空气净化领域的主流技术，但两者都存在吸附能力有限，需要定期更换，风阻大、污染物吸附于材料表面，容易引起二次污染等问题。因此无耗材、风阻小、可生物灭活的空气消毒净化技术开始出现。

2.1静电集尘空气净化

通过高压产生的静电场将污染空气中的气溶胶粒子吸附到具有高电压的静电吸附滤网上，与传统的过滤式空气净化技术相比无需更换滤材，只需定期清洗静电吸附滤网。

2.2负离子净化

通过电子脉冲振荡电路将低电压升至直流负高压，产生高电晕，利用针尖或碳刷快速释放负电荷，负电荷被空气中的氧分子捕获，形成负氧离子。负氧离子与带正电荷的烟雾粉尘进行电极中和，形成“重粒子”，沉降到地面或其它物体表面，在产生大量负离子的同时还产生微量臭氧，有一定的灭菌效果。

2.3紫外线杀菌净化

使用一种能产生出C波段紫外线的特殊灯管，可破坏细菌的DNA及病毒的RNA[1]，阻止细胞病毒复制，达到有效杀菌的目的，通常需要5 ～10分钟，杀灭率即可达99%以上。

2.4光触媒

利用二氧化钛作为催化剂，以光能作为化学反应能量来源，利用特定波长光源（紫外灯或自然光）的能量使半导体电子跃迁，将氧气及水分子激发成极具活性的自由离子基，可将空气中的有机有害气体（甲醛，苯，TVOC等)和部分无机有害物分解成为二氧化碳和水[2]，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、克雷伯氏菌杀灭率达力99．99％以上。

2.5等离子体杀菌净化

根据热力学状态的不同和粒子温度的相对高低，等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体[3]。低温等离子体中包含有大量带电粒子、活性氧、活性氮、激发态的O2和N2，以及紫外线。对空气中浮游菌有良好的杀灭效果，可有效地降低环境中的致敏原和细菌。

3应用场景分析

3.1静电集尘空气净化

静电集尘技术具有运行无耗材，风阻低，能耗低，吸附效果好，净化成本低的特点，与过滤式空气净化技术相比具有独特优势，但在适用过程中会产生臭氧，且对甲醛等化学污染效果甚微，在国外仅限于工业应用，禁止家用和商用。目前国内静电集尘的技术，还不能保证整个使用周期不会产生臭氧超标。

3.2负离子净化

负离子净化技术无耗材，低能耗、维护费用少，可有效激活空气中的氧分子，使其更加活跃从而促进新陈代谢、改善肺功能、中和电视、电脑的高压静电等，适用于家庭或小空间内的空气净化。但部分负离子空气净化设备在长时间使用后会出现臭氧超标、氮氧化物等衍生污染物的问题。

3.3紫外线杀菌净化

紫外线杀菌净化技术杀菌谱广，既能杀灭病毒，又能去除一些异味。广泛用于医院、大型公共场所空间及物体表面消杀。但紫外钱照射短时间即可灼伤皮肤，长期或高强度照射还会造成皮肤癌[4]。使用时，人员必须离场，人机不能共存。

3.4光触媒

光触媒作为催化剂，只是改变反应所需条件，不会随着时间变化而衰减，无需更换耗材。但净化效果受空气循环次数、净化空间影响较大且对空气中的悬浮污染物没有净化作用，适用于小空间、低浓度、循环次数高环境，也可与其它净化技术联合适用。

3.5等离子体杀菌净化

低温等离子体无耗材、维护费用低，对病毒、细菌等微生物杀灭速度快，有研究表明使用介质阻挡放电等离子体源直接灭活含有表皮葡萄球菌或纯化的病毒气溶胶，在停留时间小于0.2秒的情况下，生物气溶胶中含有的细菌和病毒浓度可降低3.7个数量级，是应对突发公共卫生事件的有效处手段理。但其放电产生等离子体的同时也会产生臭氧、氮氧化物等副产物[5]。

4发展趋势

静电除尘如能实现技术突破，应用前景广阔。负离子虽然已有生态负离子生成芯片技术的问世，解决了臭氧、氮氧化物超标等问题，但尚未解决应用的问题。低温等离子体净化技术灭菌温度低、副产物少可除空气和物体表面的有害细菌和病毒沉积颗粒等具有主动、快速灭菌的特点，由多所科研院所联合研发的一种等离子体空气消毒杀菌技术实现了空气等离子体消毒技术从常规静电、负离子技术等

"点、线"式向"面"式的跨越、换代发展，满足了空气消毒、除甲醛、除异味三大需求，是另一类具有潜力的净化技术。

【参考文献】

[1]苏万春.流光放电等离子体空气净化机商业计划书[D].华南理工大学,2004

[2]彭富昌，李然，刘翘楚，赖奇.纳米TiO2光催化剂的改性及其在VOCs治理中的应用研究进展[J].化工新型材料,2022,第50卷(7): 283-288

[3]赵智.基于光谱分析的激光深熔焊接孔内等离子体特性研究[D].湖南大学,2009