空气净化器又称“空气清洁器”、空气清新机、净化器,是指能够吸附、分解或转化各 种空气污染物(一般包括PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等),有效提高空气清洁度的产品,主要分为家用、商用、工业、车载、医用等几类。本文将对污染物、空气净化技术等进行广泛而深入的介绍,以期为各位读者了解空气净化知识及采购空气净化器做指引。
本号将不定期为大家更新空气净化及新风相关知识,希望能为大家带来一定的帮助。目前梳理的提纲如下,各位如有需要了解的问题可评论留言。
提纲
1 室内空气质量标准及污染物
1.1 室内空气质量标准
1.2 室内污染物
1.2.1 可吸入颗粒物
1.2.2 气态污染物
1.2.3 微生物
2 空气净化技术
2.1 概述
2.2 HEPA除尘
2.2.1 除尘原理
2.2.2 净化等级
2.2.3 防火等级
2.2.4 材质
2.3 静电驻极滤网
2.3.1 除尘原理
2.3.2 驻极体
2.3.3 驻极体过滤材料及特点
2.4 静电集尘
2.4.1 除尘原理
2.4.2 除尘器结构
2.4.3 除尘性能影响因素
2.4.4 臭氧
2.4.5 新型技术
2.5 活性炭过滤吸附
2.5.1 活性炭简介
2.5.2 活性炭空气净化原理
2.5.3 活性炭分类
2.5.4 性能指标
2.5.5 再生
2.5.6 活性炭分级
2.5.7 活性炭过滤网
2.6 紫外杀菌及光催化
2.6.1 原理
2.6.2 紫外线类型
2.6.3 催化剂类型
2.7 低温等离子体
2.7.1 净化原理
2.7.2 低温等离子体类型
2.7.3 等离子体与光催化结合
2.8 负离子
2.9 纳米水离子-松下
2.10 净离子群-夏普
2.11 新风系统
3 空气净化产品
1 室内空气质量标准及污染物
1.1 室内空气质量标准
室内空气质量标准GB/T18883-2003室内空气检测项目为:甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯、TVOC、氡、噪声等(共21项)。民用建筑工程竣工后对室内空气污染检测执行:民用建筑工程室内环境控制规范GB50325-2001。
1.2 室内污染物
室内污染物主要分为可吸入颗粒物、气态污染物及微生物三类。
可吸入颗粒物:包括粉尘、烟雾、花粉、PM2.5、PM10等悬浮物,对有哮喘、呼吸道疾病的人群影响较大。
气态污染物:包括甲醛、苯、TVOC、氨气、氮氧化物、二氧化硫、臭氧等。
微生物:包括各类常见细菌、病毒,螨虫尸骸,皮屑等,尤其以饲养宠物的家庭为重。
2 空气净化技术
2.1 概述
目前,国内外空气净化器产品普遍采用的净化技术主要有:过滤、吸附、紫外线杀菌、光触媒、等离子体、静电集尘、负离子、臭氧等净化方法。各项技术特点如下表所示。
1.紫外线净化技术
紫外线杀菌作用原理与其核酸、蛋白质及酶的作用有关,通过紫外线对微生物的照射,以改变及破坏微生物的组织结构(DNA-核酸),破坏细胞或病毒的核酸结构和功能。导致核算结构突变,生物体丧失复制、繁殖能力,功能遭受破坏,从而达到消毒、杀菌的目的。紫外线净化杀菌在许多空气净化器中都普遍使用,同时还被用来做实验室和手术室的杀菌。尤其是使用光触媒原理的净化器必然会用到紫外线灯。
2.光触媒净化技术
光触媒[Photo=Light]+触媒(催化剂)[catalyst]的合成词,目前所使用的光触媒技术主要来源于日本。主要有两种类型:一、在物体表面涂抹二氧化钛液体;二、将二氧化钛用粘合剂粘在活性炭表面,或沉积在金属材料表面,如镍网或不锈钢网。上述两种方法因为存在四个严重的问题而难以推广:1、空气净化效果比较差;2、纳米二氧化钛脱落到空气中对人不安全;3、氧化能力太弱;4、二氧化钛被空气中的灰尘和有机物覆盖以后很容易实效。因此,美国、德国和英国的科学家认为目前光触媒技术在十五年内很难实际应用的水平。使用该技术的产品有亚都等。
3.等离子体净化技术
等离子体是包含足够多的正负电荷数目近于相等的带电粒子的非凝聚系统。其基本原理是利用极不均匀电场,形成电晕放电,产生等离子体,其中包含大量电子和正负离子以及具有强氧化性的自由基,它们与空气中的污染物发生非弹性碰撞,附着在上面,并且打开有害物质的化学键,使其分解成单质原子或无害分子,从而净化空气。该技术的缺点是在净化的过程中容易产生大量的臭氧,会对人体造成很大的伤害,目前该技术在国外已经被淘汰。使用该技术的产品有力天世纪、日本夏普等。
4.负离子技术的空气净化器
负离子技术的主要原理是运用静电释放负离子,吸附集中空气中的粉尘起到降尘作用,同时负离子对空气中的氧气也有电离成臭氧的作用,对细菌有一定的杀灭作用。
5.活性炭技术的空气净化器
活性炭净化器具有除尘除臭功能,也可以净化空气,但是由于存在吸附饱和问题,容易产生效果衰减。
6.臭氧技术的空气净化器
臭氧技术对细菌的灭活反应很迅速,杀菌很彻底,但超标的臭氧对人体健康的危害严重。它强烈刺激人的呼吸道,会引起呼吸困难、头晕头痛等不良反应。所以多用于工业废气处理。
2.2 HEPA除尘
HEPA(High efficiency particulate air Filter),中文意思为高效空气过滤器,其主要作用为过滤空气中的颗粒物,如烟雾、灰尘以及细菌等污染物。它是国际上公认的高效过滤材料。广泛运用于手术室、动物实验室、 晶体实验和航空等高洁净场所,也是目前空气净化器中用于颗粒物去除的主要部件。
2.2.1 除尘原理
HEPA过滤网通过四种方式过滤灰尘。
筛效应:当介质组成(纤维、筛孔、波纹金属等)之间的缺口尺寸小于粒子直径时,过滤器经过设计捕捉这些颗粒。这种原理广泛应用于大多数过滤器设计中,完全取决于颗粒的直径大小、介质间距和介质密度。
惯性效应:利用空气方向的快速变化和惯性原理将大量(粒子)从气流中分离出来。处于某个速度的微粒子趋向于保持这种速度,并保持相同的方向继续前进。如果过程粒子浓度很高,一般应用这种原理。并且,在很多情况下,预过滤器模式和更高效的终过滤器均采用这种原理。
拦截效应:为了实现拦截,一个粒子必须从一个纤维半径距离内进入。颗粒因此与纤维接触并附着其中。拦截原理与嵌入原理相比,不同之处在于被拦截的颗粒较小,且其惯性不能足够使颗粒继续直线运行。因此随空气流动直至与纤维接触。
扩散效应::小于1μm的尘埃不随气流运动,而是因空气分子的撞击做“布朗运动”。如果撞击在过滤纤维上就被捕获。所以,粒子越小,布朗运动越剧烈,过滤效果越好。
所以,HEPA滤网并不像筛子一样,当粒子小于1μm的时候,越小还越容易去除。反而是那些不大不小的粒子,特别是0.3μm的粒子最难去除。
2.2.2 净化等级
HEPA滤网按照现行的欧洲等级细分G1-G4,F5-F9,H10-H14以及U15-U17。在空气净化器中最常见就是H等级,这种规格的HEPA均属于高效或亚高效过滤网。H级滤网效果最好的为H13-14滤网。其中H13等级的HEPA滤网可以实现总效率99.95%。H14等级的HEPA滤网总效率则能达到99.995%。欧洲标准中HEPA滤网最高净化等级为U级,其中最好的U17等级的HEPA滤网的净化总效率甚至能达到99.999997%。但是因为U级HEPA滤网其制作成本高昂,而且对生产环境要求十分苛刻,所以市场上应用的并不多。HEPA各国的标准及对应的去除效果见下表。
2.2.3 防火等级
除了净化等级外,HEPA滤网还有防火等级,市场上根据其耐火程度将其分为三个等级:一级HEPA网,HEPA网的全部材料都是不燃性的,不燃性材料应符合GB8624-1997 A级;二级HEPA网,HEPA网滤料应为符合GB8624-1997 A级的不燃性材料,分隔板、框架可用符合GB8624-1997 B2级的可燃性材料。三级HEPA网,HEPA网全部材料可用符合GB8624-1997 B3级材料。
2.2.4 材质
HEPA滤网最常见的材质有五类:PP(聚丙烯)高效滤纸、PET滤纸、PP和PET复合高效滤纸、熔喷涤纶无纺布和玻纤高效滤纸。
PP高效滤纸:是以聚丙烯为原料经专用热熔法制成的新型过滤材料,产品耐酸碱,耐腐蚀,熔点高,性能稳定,无毒,无味,分布均匀,具有低阻,高效,高强度,环保等特点。
PET滤纸:是采用涤纶树脂等材料熔喷而制成的,硬度高,挺度好,耐腐蚀,耐高温,性能稳定,常用在扫地机,吸尘器等过滤精度要求不高的家用电器或者大型清洁机器上面。
复合滤纸(PP和PET):复合滤纸,简单说就是熔喷一层PP,然后再熔喷一层PET,这样他就融合了PP的有点和PET的优点,容易成型,过滤精度又能保证;既有挺度,又能保证高精度过滤效果。
玻纤高效滤纸:是一种含金量非常高的滤纸,此前一直应用于核工业领域。一些国外的大牌子净化器,比如奥郎格,IQAir等等都采用铝框或者其他金属外壳,为的就是把滤纸固定好,密封好以免破损影响过滤效果。
不同材质对应的净化级别、容尘量、失效速度、过滤效率、风阻和过滤方式也不相同。
HEPA的优势是技术成熟,同时由于采用物理过滤方式,不会形成二次污染。缺点则是HEPA风阻较大,对风机要求较高,越高级的HEPA滤网,风阻值越大。另一个问题则是用户更为关注的维护成本,由于北京等地的空气质量远低于欧美国家,HEPA滤网的使用寿命仅能维持在半年左右,更换费用昂贵,此外国内没有相应的回收机制,对环境造成污染。
HEPA过滤网技术优势:滤网单次净化效率高;净化率随风量、使用时间下降较缓慢;高效HEPA滤网可以对主要病毒体实现拦截 。
HEPA过滤网技术缺点:后期需要滤网更换,在一定程度上增加了用户的使用成本;在潮湿环境中滤网霉菌易滋生,同时对病毒体不能实现灭活。
HEPA网在空气净化器上面的滤网竞争者-------由高效粉尘滤棉附着椰壳活性炭加活性炭纤维复合构建而成的高效复合滤网,采用这类复合型滤网的空气净化器,在净化物种类和净化效率上都好于HEPA滤网空气净化器。所以有越来越多的消费者开始舍弃HEPA滤网,转而选择复合型滤网空气净化器。