光触媒空气净化器净化效果评价

山东省疾病预防控制中心
石峰 张红 李丽 江媛媛 黄东海
2004-06-28

摘要：

    光触媒(Photo catalyst)也称为光催化剂(Light catalyst)，是具有催化功能的半导体材料的总称。在光源照射下，它能够利用特定波长光源的能量产生催化作用(氧化还原反应)，使周围的氧气及水分子激发成具活性的OH^-及O^2-等自由离子基，这些自由基几乎可分解所有对人体或环境有害的有机物质及部分无机物质。目前的GB/T 18801—2002《空气净化器》中仅限于过滤式和静电式空气净化器，或者两者的组合，没有光触媒产品的国家标准。本次实验采用的GT501光触媒空气净化器是利用光触媒技术对室内空气进行净化的装置，它采用特定波长的紫外杀菌光源(UVLED)，含纳米TiO₂的聚胺脂柔性海绵网及静电集尘装置结合的技术来分解有机污染物(如氨、甲醛等)。我们对其进行了净化效果测试。

关键词：

    光触媒 空气净化器 净化效果 空气洁净技术

目录：

1 材料与方法
2 结果
3 讨论
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1 材料与方法

1.1 仪器：

    数字式粉尘仪(P-5L2)、空盒气压表、隔水式电热恒温箱(PYX-DSF)、分光光度计(VLS-7220)、数字温湿微风仪(TY-9901)、双光束紫外分光光度计(U-2000)，个体采样器。

1.2 测试及评价依据：

    GB/T 18204.25-2000公共场所空气中氨测定方法；GB/T 18204.26-2000公共场所空气中甲醛测定方法；GB/T 18204.1-2000公共场所空气微生物检验方法(细菌总数测定)；WS/T 206-2001卫生部标准《公共场所空气中可吸入颗粒物(PM10)测定方法-光散射法》。

1.3 效果评价指标：

    效果评价采用的指标有甲醛、氨、可吸人颗粒物、空气细菌总数等4项指标。

1.4 测试方法：

    测试房间为28m³的玻璃实验舱，密闭效果良好，将净化装置置于实验舱内，分别进行下列实验：

1.4.1 发生香烟烟雾。

    净化前，测试可吸入颗粒物(PM₁₀)。开启净化机，将风量置于高档，运转60 min，分别测试30、60 min时可吸人颗粒物(PM₁₀)的残留浓度，计算去除效率。

1.4.2 发生一定量的细菌。

    在舱内设置两个采样点，高度为1.0 m，用营养琼脂平皿暴露5 min，采集空气细菌。开启净化机，将风量置于高档开机运转90 min，分别在开启动力机30、60、90 min后，用营养琼脂平皿暴露5 min，高度为1.0 m，采集空气细菌。采样完成后，将平皿放置37℃培养箱培养48 h，进行细菌菌落计数，计算去除效率。

1.4.3 发生一定量的甲醛。

    净化前，测试甲醛的浓度，开启净化机，将风量置于高档开机运转120 min，分别测试净化30、60、90、120 min时，甲醛的残留浓度，计算去除效率。

1.4.4 发生一定量的氨。

    净化前，测试氨的浓度，开启净化机，将风量置于高档开机运转90 min，分别测试净化30、60、90 min时，氨的残留浓度，计算去除效率。

2 结果

2.1 可吸人颗粒物的去除效率：

    净化前，可吸入颗粒物(PM₁₀)为11.25mg/m³。开启净化机运转60 min后，可吸入颗粒物(PM₁₀)的去除率达96.6%。见表1。

2.2 空气细菌总数的去除效率：

    净化前，空气细菌总数为132 cfu/皿。开启净化机运转90 min后，空气细菌总数的去除率达84.8%。见表2。

2.3 甲醛的去除效率：

    净化前，甲醛为56.7 mg/m³。开启净化机运转120 min后，甲醛的去除率达78.8% 。见表3。

2.4 氨的去除效率：

    净化前，氨为57.4 mg/m³。开启净化机运转90 min后，氨的去除率达61.0%。见表4。

3 讨论

3.1 净化原理：

    活性炭型空气净化器是用活性炭吸附有毒有害成分的特性来净化空气，利用不同浸渍剂有针对性地净化空气。负离子型净化器是利用高压静电来活化空气，产生负离子而使空气清新。只是负离子发生器随其功率大小所产生负离子多少有悬殊差异，同时与距离有极其密切关系。光触媒空气净化器是利用二氧化钛(Titanium Dioxide，TiO₂)电子结构所具有的特点，被太阳光或灯光照射后可产生游离电子及空穴，发生具有极强氧化作用的活性氧，因而具有很强的光氧化还原功能，催化分解病菌和污染物。

3.2 光触媒：

    可作为光触媒的化合物有TiO₂，ZnO，Nb₂O₅，WO₃，SnO₂，ZrO₂等氧化物及CdS，ZnS等硫化物。其中因为TiO2除了具有相当强的氧化与还原能力外，还具有化学稳定度高、对环境无害、价格低廉等优点。它的光催化技术工艺简单、利用自然光、常温常压使用及无毒的特性，具有高活性、无二次污染、无刺激性、安全卫生、化学稳定性和热稳定性好等特点，常被作为光催化剂、抗紫外线剂、光电效应剂或实验物质使用。

    TiO₂利用波长在300~800nm问的自然光线提供的能量，形成带负电的高活性电子(e-)，从而使光触媒周边的氧气(O₂)和水分子(H₂O)转变成极具活性的氧负离子(O^2- )和氢氧自由基(OH^-)。可以氧化所有的有机物质(如常见的甲醛、苯、TVOC等)和部分无机物质(如氨、氮、硫的氧化物等)，把对人体有害的游离物质及微生物分解成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)等无害物质。

3.3

    本次测试的光触媒净化器采用静电集尘、紫外杀菌光源(UVLED)，含纳米TiO₂的聚胺脂柔性海绵网等复合功能，结果显示，该光触媒空气净化器对空气中的甲醛、氨、可吸入颗粒物、空气细菌等均有较强的净化作用。

3.4

    建议修订GB/T 18801-2002《空气净化器》或制定光触媒型空气净化器的国家标准。因为还没有统一的测试方法和卫生标准，如果同一台光触媒空气净化器，测定同一项指标，由于试验室空间的差异，测试方法不同，所得的结果可能不一样，而评价空气净化器的好坏就很难掌握。为此，建议尽快制定光触媒空气净化器卫生标准及相应的标准检验方法，使光触媒产品健康良性发展，减少企业的商业宣传对市场的夸大和误导。

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