建環(huán)專業(yè)導(dǎo)論論文

1、20162017學(xué)年第1學(xué)成績(jī)纟期閱人日期建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)導(dǎo)論課程論文學(xué)院：力學(xué)與土木工程學(xué)院專業(yè)：建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程班級(jí)：建環(huán)01班姓名：羅偉學(xué)號(hào)：02160712論文評(píng)語(yǔ):二O七年一月九日論建筑環(huán)境與空氣凈化形式發(fā)展研究土木學(xué)院建環(huán)01班姓名羅偉學(xué)號(hào)02160712序號(hào)摘要：要如何在加快治理大氣環(huán)境的同時(shí)，營(yíng)造潔凈健康的室內(nèi)空氣環(huán)境，是當(dāng)前乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的持續(xù)熱點(diǎn)。此文將介紹目前室內(nèi)空氣凈化主要技術(shù)的原理特點(diǎn)、相關(guān)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)及其發(fā)展形勢(shì)，并指出現(xiàn)有技術(shù)存在的主要問(wèn)題。通過(guò)對(duì)當(dāng)前主流室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品中應(yīng)用的凈化技術(shù)進(jìn)行梳理，總結(jié)空氣凈化技術(shù)的組合原則，即

2、主要根據(jù)室內(nèi)污染物類型進(jìn)行針對(duì)性地選擇，并利用凈化技術(shù)間的協(xié)同效應(yīng)，以使室內(nèi)空氣得到全面凈化。本文還對(duì)未來(lái)的研發(fā)方向進(jìn)行了展望，指出利用凈化技術(shù)間的協(xié)同效應(yīng)，研究更為有效的綜合凈化技術(shù)將成為未來(lái)重要的研究方向之一。關(guān)鍵詞：室內(nèi)空氣凈化；空氣凈化技術(shù)；凈化技術(shù)展望；實(shí)驗(yàn)探究1室內(nèi)空氣凈化技術(shù)基本論述1.1室內(nèi)空氣凈化現(xiàn)狀近兩年全國(guó)大范圍霧霾頻發(fā)，多地PM2.5爆表，大氣環(huán)境污染已然成為威脅人類生存的重大問(wèn)題，引起研究人員和公眾普遍關(guān)注。但整個(gè)大氣環(huán)境污染問(wèn)題非一朝一夕可以解決，其治理需要長(zhǎng)期的努力。相對(duì)而言，小空間環(huán)境的控制和治理則更容易實(shí)現(xiàn)，且短期內(nèi)即可見(jiàn)效。而現(xiàn)代人80%90%以上的時(shí)間是在

3、室內(nèi)度過(guò)，室內(nèi)空氣中的污染物對(duì)人體健康產(chǎn)生很大影響，因此，對(duì)室內(nèi)空氣污染進(jìn)行控制和治理是目前改善人類生存環(huán)境的有效途徑。除室外空氣污染的影響外，室內(nèi)空氣惡化的主要起因有大量使用化學(xué)建筑材料、裝飾裝修材料、人造板材復(fù)合家具等散發(fā)有毒有害氣體，還與建筑因節(jié)能要求密閉性提高、空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量減少等因素密切相關(guān)。室內(nèi)污染物主要分為三大類:PM10和PM25等懸浮顆粒物、揮發(fā)性有機(jī)污染物、細(xì)菌病毒等微生物。對(duì)室內(nèi)各種污染物進(jìn)行凈化是控制室內(nèi)空氣品質(zhì)的有效途徑1。1.2室內(nèi)空氣污染物及種類根據(jù)來(lái)源和性質(zhì)的不同，可以將室內(nèi)空氣污染物分為顆粒污染物和氣態(tài)污染物，其中顆粒污染物又可分為固體顆粒和微生物。顆粒污染物

4、主要來(lái)自燃料燃燒、香煙煙霧和室外。燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物是有多種化學(xué)成分的實(shí)體，對(duì)人體有生物毒性和致癌作用。香煙煙霧中的焦油含有大量的多環(huán)芳烴等致癌物質(zhì)。微生物污染物主要是指細(xì)菌、真菌、霉菌等，大多存在于溫暖潮濕及不清潔的地方，附著在顆粒物上隨空氣流動(dòng)，引起人體產(chǎn)生過(guò)敏、呼吸道感染等癥狀。氣態(tài)污染物室內(nèi)空氣中的氣態(tài)污染物除了CO、NH3等人們熟悉的氣體外，還包括大量的揮發(fā)性有機(jī)物和放射性氣體氡。室內(nèi)的建筑裝飾材料、家具、裝修制作過(guò)程中使用的粘合劑、漆料以及日常生活中使用的洗滌劑、化妝品等化學(xué)合成品會(huì)向室內(nèi)放出大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物，如甲醛、甲苯、氯化物、丙酮、苯酚等。氡是自然存在的無(wú)色、無(wú)味的放

5、射性氣體，主要來(lái)源于建材、地基土壤、巖石和地下深處。醫(yī)學(xué)研究證明氣態(tài)污染物對(duì)人體健康有多方面不良影響。如甲醛對(duì)眼粘膜、鼻和上呼吸道有強(qiáng)烈的刺激作用，可引起哮喘、過(guò)敏性哮喘和支氣管炎，甲醛對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腎臟和消化系統(tǒng)均有毒性。氡對(duì)人體的早期健效應(yīng)不易覺(jué)察，但長(zhǎng)期接觸氡氣可以致癌2。1.3空氣凈化技術(shù)雖然室內(nèi)VOC數(shù)量不算多，但是對(duì)人體的危害卻很大。目前凈化揮發(fā)性有機(jī)物的方法有吸附法、光催化凈化法，還有新興的納米材料凈化技術(shù)、微波催化氧化技術(shù)、膜基吸收凈化技術(shù)、生物過(guò)濾技術(shù)等，其中尤以吸附法、光催化法、納米光催化法最為常用。吸附法是利用有吸附能力的多孔物質(zhì)來(lái)吸附有害成分；光催化技術(shù)是利用

6、在紫外線照射下生成的空穴具有的氧化分解能力,在室溫下將空氣中有機(jī)污染物氧化為CO2和H2O等無(wú)機(jī)物；納米Ti02的降解機(jī)理是在光照條件下將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2,H2O和有機(jī)酸?？晌牍腆w顆粒及有害氣體的凈化針對(duì)室內(nèi)空氣顆粒物，主要采用機(jī)械過(guò)濾、靜電除塵技術(shù)、低溫等離子體技術(shù)、納米光催化等技術(shù)處理。低溫等離子體技術(shù)去除無(wú)機(jī)污染物的原理是：由于等離子體體系中含有大量具有較高能量的活性基團(tuán)，它們能夠破壞大多數(shù)氣態(tài)有機(jī)物中的化學(xué)鍵使之?dāng)嗔?，從而達(dá)到降解的目的；同時(shí)低溫等離子體體系中的活性基團(tuán)極易氧化具有還原性的無(wú)機(jī)物包括還原性較強(qiáng)的硫化氫等。體系中能量高的活性離子則打開(kāi)鍵能較小的物質(zhì)使其生成一些單原子、

7、分子，最終轉(zhuǎn)化為無(wú)害物。納米光催化劑TiO2在紫外線作用下可以將多種無(wú)機(jī)物分解或氧化。凈化微生物主要應(yīng)用臭氧氧化和納米光催化技術(shù)。臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，與很多有機(jī)物、細(xì)菌病毒等微生物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞細(xì)菌和病毒內(nèi)部的細(xì)胞器和核糖核酸，使細(xì)菌的物質(zhì)代謝生長(zhǎng)和繁殖過(guò)程遭到破壞，從而達(dá)到凈化空氣的目的。臭氧滅菌消毒可以徹底、永久地消滅物體內(nèi)部所有微生物3。2 空氣凈化裝置實(shí)驗(yàn)與材料探究2.1室內(nèi)空氣凈化關(guān)鍵探究該空氣凈化器由風(fēng)機(jī)、靜電場(chǎng)模塊和光催化活性炭模塊等組成，選用風(fēng)量為5m3/min,風(fēng)壓為200Pa的離心風(fēng)機(jī)。靜電模塊包括高壓直流電源、荷電區(qū)和集塵區(qū)。本裝置靜電場(chǎng)采用陽(yáng)極放電，以避免產(chǎn)生

8、臭氧。荷電區(qū)由蜂窩型陰極板和帶放電針的陽(yáng)極組成。集塵區(qū)由120目不銹鋼篩網(wǎng)制成。靜電場(chǎng)除塵效率按90%設(shè)計(jì),則極板面積為0.61m2,陰極板與陽(yáng)極間距為2cm,同極間距為4cm,正負(fù)極間場(chǎng)強(qiáng)為7.5kV/cm。光催化一活性炭模塊包括紫外殺菌燈、光催化劑TiO2和活性炭纖維布。紫外殺菌燈波長(zhǎng)為253.7nm,工作時(shí)無(wú)臭氧釋放。光催化劑選用由德國(guó)Degussa公司生產(chǎn)的AEROXIDETiO2P25，它是采用AEROSIL200工藝生產(chǎn)的一種高度分散的二氧化鈦?；钚蕴课綄舆x用活性炭纖維布,材質(zhì)為聚丙烯腈（比表面積1000m2/g、微孔孔徑2nm,9um）o將光催化劑與活性炭的吸附層復(fù)合,采用納米

9、粉體浸涂法。將靜電模塊與光催化活性炭模塊集成在一起,構(gòu)成空氣凈化器。污染的室內(nèi)空氣由風(fēng)機(jī)抽進(jìn)凈化器,依次經(jīng)過(guò)高壓靜電場(chǎng)模塊、光催化活性炭模塊的凈化處理,凈化后的潔凈空氣從凈化器排氣口排出,完成一個(gè)凈化周期。經(jīng)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用,得出如下結(jié)論：（1）在模擬倉(cāng)內(nèi)以模擬固態(tài)污染物進(jìn)行凈化實(shí)驗(yàn),初始濃度為2X106個(gè)/m3時(shí)，開(kāi)啟凈化器，潔凈空氣量CADR為168m3/h,凈化效率為87%，能夠滿足面積為26m2、層高2.8m的房間污染物1h凈化效率為90%的要求。（2）在模擬倉(cāng)內(nèi)以二甲苯作為氣態(tài)污染物進(jìn)行凈化實(shí)驗(yàn)，初始濃度為2mg/m3時(shí)，開(kāi)啟凈化器，15min后即可達(dá)標(biāo)，潔凈空氣量CADR為90m3/h凈

10、化效率為47%,能夠滿足面積為14m2、層高2.8m的房間污染物1h凈化效率為90%的要求。（3）在模擬倉(cāng)內(nèi)以甲醛初始濃度為1mg/m3時(shí)，開(kāi)啟凈化器，4h后倉(cāng)內(nèi)甲醛濃度下降到0.07mg/m3，凈化效率達(dá)93%。凈化器在工作時(shí)，初期凈化甲醛是以活性炭吸附甲醛為主，后期活性炭吸附飽和后，凈化甲醛是以光催化分解甲醛為主?；钚蕴课焦潭ㄎ廴疚餅楣獯呋磻?yīng)提供高濃度污染物做反應(yīng)物，加速光催化分解反應(yīng)，提高了分解效率，光催化高效分解反應(yīng)為活性炭解吸實(shí)現(xiàn)原位再生，延長(zhǎng)了活性炭使用壽命。（4）活性炭在凈化有機(jī)揮發(fā)性氣體二甲苯和甲醛時(shí)具有選擇性，活性炭對(duì)二甲苯有極高的凈化效率，達(dá)標(biāo)凈化時(shí)間短，而活性炭對(duì)甲醛

11、的凈化效率雖然也很高，但與二甲苯相比，其凈化達(dá)標(biāo)所需時(shí)間就要長(zhǎng)得多。（5）凈化器模擬凈化空氣微生物實(shí)驗(yàn)中，0.5h使倉(cāng)內(nèi)空氣菌落總數(shù)由4300cfu/m3下降到37cfu/m3，凈化率達(dá)99.1%。凈化器CADR為114m3/h,能夠滿足面積為18m2、層高2.8m的房間開(kāi)啟1h污染物凈化效率為90%要求4。2.2空氣凈化器標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量：有送風(fēng)機(jī)的空氣凈化器需標(biāo)明額定風(fēng)量，這是沿用送風(fēng)機(jī)以送風(fēng)量表示性能的習(xí)慣做法，同時(shí)也為了便于計(jì)算凈化效率。噪聲：有聲源的家用電器，應(yīng)對(duì)其產(chǎn)生的噪聲限制在一定的范圍內(nèi)。按GB4214家用電器噪聲聲功率級(jí)的測(cè)定的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行測(cè)定。壽命：空氣凈化器可去除多種污染物時(shí)，應(yīng)

12、該逐一分別標(biāo)示出這些污染物的凈化壽命濃度；對(duì)于靜電式空氣凈化器，則要求標(biāo)明使用多長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)清潔集塵器。潔凈空氣量：潔凈空氣量是一項(xiàng)涉及到空氣凈化器產(chǎn)品使用的重要性能,并能夠反映出其凈化能力的性能指標(biāo)。本方法適用于現(xiàn)有的各種空氣凈化技術(shù)的空氣凈化器，包括內(nèi)裝有送風(fēng)機(jī)的和不裝送風(fēng)機(jī)的空氣凈化器；不僅適用于評(píng)價(jià)空氣凈化器去除懸浮顆粒物的能力，也適用于評(píng)價(jià)去除其他空氣污染物的能力?？諝鈨艋鲗?duì)于可去除的每一種空氣污染物都有一個(gè)相應(yīng)的潔凈空氣量數(shù)值。所以說(shuō)，潔凈空氣量為比較和評(píng)價(jià)不同品牌的空氣凈化器提供了科學(xué)依據(jù)，也為用戶選購(gòu)空氣凈化器提供方便。凈化效率：凈化效率這項(xiàng)性能指標(biāo)是參照評(píng)價(jià)過(guò)濾材料的性能指標(biāo)而

13、提出的，只能測(cè)定有送風(fēng)機(jī)的空氣凈化器。但是，空氣凈化器在額定風(fēng)量下運(yùn)行時(shí)的凈化效率，不僅取決于濾材濾除污染物的效果，還取決于凈化器結(jié)構(gòu)等因素，因此，采用本表示法更加合理、準(zhǔn)確?？諝鈨艋骺扇コ喾N污染物時(shí)，要求最少應(yīng)有一種污染物的凈化效率三50%。凈化壽命：凈化壽命是指空氣凈化器中過(guò)濾材料的使用壽命。當(dāng)空氣凈化器運(yùn)行到去除某一種空氣污染物的潔凈空氣量降低至初始值的50%時(shí)所使用的時(shí)間，定為空氣凈化器去除該污染物的凈化壽命5。2.3空氣凈化器對(duì)于甲醛作用的探究利用研制的多功能環(huán)境試驗(yàn)艙提供相對(duì)獨(dú)立和穩(wěn)定的環(huán)境條件，以甲醛為揮發(fā)性目標(biāo)污染物，對(duì)所選取的代表性空氣凈化器對(duì)甲醛的凈化效果進(jìn)行測(cè)試。發(fā)現(xiàn)

14、同一種空氣凈化器在不同環(huán)境條件下的甲醛凈化效率存在著明顯的差異。甲醛凈化效率隨著室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度增大而逐漸降低，隨著空氣流速的增大而增大，但溫度對(duì)甲醛凈化效率的影響不明顯。由此可知，在干燥及通風(fēng)的室內(nèi)有利于提高空氣凈化器對(duì)甲醛的凈化效率。此外，不同空氣凈化器在相同的環(huán)境條件下對(duì)甲醛的凈化效果也存在明顯的差異。運(yùn)用物理和化學(xué)凈化技術(shù)相結(jié)合的空氣凈化器比只運(yùn)用單純的吸附技術(shù)的空氣凈化器在對(duì)甲醛凈化效率方面有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)6。2.4空氣凈化器新型材料空氣凈化材料的研究熱點(diǎn)集中在活性碳和光觸媒的結(jié)合上，研究大多圍繞如何將ACF與TiO2進(jìn)行有機(jī)結(jié)合來(lái)改善凈化效果。然而，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，研究

15、的重點(diǎn)將會(huì)轉(zhuǎn)移到以生物酶的催化為中心的復(fù)合材料上來(lái)，因?yàn)樯锩覆粌H自身無(wú)毒無(wú)害而且用量少，可徹底降解空氣中的有機(jī)物，不會(huì)引起二次污染，其處理工藝已被公認(rèn)為是一種符合環(huán)保要求的綠色生產(chǎn)工藝，故生物酶復(fù)合材料可謂未來(lái)環(huán)保凈化材料的理想選擇7。3 空氣凈化調(diào)研與結(jié)論3.1我國(guó)國(guó)情中國(guó)專利的專利主題地形圖可以看到，各研究機(jī)構(gòu)及公司在中國(guó)的專利布局基本覆蓋了空氣凈化幾乎所有技術(shù)領(lǐng)域，甚至是一些主要專利權(quán)利人都涉足較少的領(lǐng)域，可見(jiàn)各大研究機(jī)構(gòu)及公司對(duì)中國(guó)市場(chǎng)非常重視。中國(guó)的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在空氣凈化領(lǐng)域擁有的專利較少，面對(duì)這樣的專利布局，那些沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)研究機(jī)構(gòu)和公司的發(fā)展可以通過(guò)新技術(shù)的研發(fā)形成

16、自己的核心技術(shù)和自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，或者可以借鑒日本和韓國(guó)的“外圍專利申請(qǐng)戰(zhàn)略方法”，圍繞核心技術(shù)開(kāi)發(fā)一系列的專利，使得這些改進(jìn)專利覆蓋將該核心技術(shù)投入商業(yè)應(yīng)用時(shí)可能采用的最佳產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以此來(lái)獲得核心技術(shù)的使用權(quán)9。3.2空氣凈化效果研究顆粒污染物和可揮發(fā)性污染物的去除效果是明顯的，隨之在應(yīng)用于空氣凈化器的過(guò)程中所暴露出的技術(shù)局限也是客觀存在的，尤其在應(yīng)用單一技術(shù)時(shí)，存在或多或少的不足，因此，在應(yīng)用室內(nèi)空氣凈化技術(shù)時(shí)宜揚(yáng)長(zhǎng)避短，聯(lián)合使用，集成多種功能是室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)保證較高過(guò)濾效率的同時(shí)，降低過(guò)濾阻力，是未來(lái)過(guò)濾材料的主要研究方向?？傊S著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，在一段時(shí)期內(nèi)，產(chǎn)品需求會(huì)有飛躍性增長(zhǎng)

17、，最終成為家庭必備的電器產(chǎn)品。并且伴隨著技術(shù)的多樣化，一些先進(jìn)的凈化技術(shù)也會(huì)逐漸應(yīng)用到凈化產(chǎn)品中，甚至將空氣凈化技術(shù)和一些家電功能融合，如應(yīng)用在空調(diào)上，將為人們創(chuàng)造更好的生態(tài)與生活環(huán)境。4 結(jié)論空氣凈化形勢(shì)較好，有較好的發(fā)展前景，對(duì)于新能源與材料突破與應(yīng)用，有很大的研究空間，作為專業(yè)初學(xué)者要傳承經(jīng)典，將能源凈化進(jìn)行到底，為我們的環(huán)境做出貢獻(xiàn)，這是每一位建環(huán)專業(yè)學(xué)子的深深期望與責(zé)任所在，我們致力于將專業(yè)做到最好，給予人們最好的生活環(huán)境。參考文獻(xiàn)1 石芳芳，浙江大學(xué)制冷與低溫研究所，杭州，3100272 高立新，陸亞俊，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱，1500903 張華山，襲著革，室內(nèi)空氣污染因素對(duì)人體的