室內(nèi)空氣品質(zhì)空氣凈化技術(shù)課件

1第三章

室內(nèi)空氣品質(zhì)

－第2部分空氣凈化清華大學建筑學院建筑技術(shù)科學系2004年2內(nèi)容回顧室內(nèi)空氣污染產(chǎn)生的原因及改善的重要性室內(nèi)空氣污染源和污染途徑室內(nèi)空氣品質(zhì)對人的影響及其評價方法室內(nèi)空氣品質(zhì)標準室內(nèi)空氣控制方法(部分)3本節(jié)課內(nèi)容目錄室內(nèi)污染控制方法概述室內(nèi)空氣凈化方法和原理室內(nèi)空氣凈化中一些值得注意的問題室內(nèi)空氣凈化方式簡介習題參考文獻4

1.

室內(nèi)空氣污染控制方法概述污染源控制

通風和氣流組織

空氣凈化污染檢測技術(shù)污染對人的影響目標：Ci<Ci,標準52.空氣凈化方法和原理

空氣過濾吸附方法紫外燈殺菌靜電吸附納米材料光催化等離子放電催化臭氧消毒滅菌利用植物凈化空氣62.1空氣過濾去除懸浮顆粒物7空氣過濾：去除懸浮顆粒物過濾器主要功能：處理空氣中的顆粒污染常見誤解：過濾器像篩子一樣，只有當懸浮在空氣中的顆粒粒徑比濾網(wǎng)的孔徑大時才能被過濾掉。其實，過濾器和篩子的工作原理大相徑庭。過濾器過濾的放大10過濾器總效率和某種作用的效果和粒徑的關(guān)系曲線11幾種常見過濾器的示意圖初效過濾器中效過濾器高效過濾器高效袋式過濾器12過濾效率單級過濾器的效率為：其中n1、n2分別為過濾器前后的粒子濃度,p＝n2/n1稱為穿透率。過濾器主要性能指標16吸附對于室內(nèi)VOCs和其他污染物是一種比較有效而又簡單的消除技術(shù)。目前比較常用的吸附劑是活性炭。固體材料吸附能力的大小和固體的比表面積（即1g固體的表面積）很有關(guān)系，比表面積越大，吸附能力越強。

17活性炭纖維：20世紀60年代發(fā)展起來的一種活性炭新品種含大量微孔，其體積占了總孔體積的90％左右，因此有較大的比表面積：多數(shù)為500～800m2/g！與粒狀活性炭相比，活性炭纖維吸附容量大，吸附或脫附速度快，再生容易，不易粉化，不會造成粉塵二次污染。對無機氣體如SO2、H2S、NOx等和有機氣體如(VOCs)都有很強的吸附能力，特別適用于吸附去除10-9到10-6g/m3量級的有機氣體，在室內(nèi)空氣凈化方面有廣闊的應用前景。18活性炭的吸附性能物質(zhì)名稱飽和吸附量(%) SO2 10 Cl215 CS215 C6H6(苯) 24 O3

能還原為O2烹調(diào)臭味 30廁所臭味 3019

普通活性炭對分子量小的化合物(如氨、硫化氫和甲醛)吸附效果較差，對這類化合物，一般采用浸漬高錳酸鉀的氧化鋁作為吸附劑，空氣中的污染物在吸附劑表面發(fā)生化學反應，因此，這類吸附稱為化學吸附，吸附劑稱為化學吸附劑。下表比較了浸漬高錳酸鉀的氧化鋁和活性炭吸附效果。浸漬高錳酸鉀的氧化鋁和活性炭對一些空氣污染物吸附效果比較表吸附量(%)NO2NOSO2甲醛HS甲苯浸漬高錳酸鉀的氧化鋁1.562.858.074.1211.11.27活性炭9.150.715.351.552.5920.9623FujishimaA.,etal.,Nature,1972,238(5338):38-45.導帶價帶

2.5光催化降解VOCs24光催化材料UV燈（關(guān)）微生物VOCsUV燈（開）氧化反應還原反應降解甲醛反應過程：REPLAY光催化降解VOCs及微生物原理圖25

光源要求一般在紫外光照射下VOCs才會發(fā)生光催化降解光催化反應器中采用的光源多為中壓或低壓汞燈。紫外光譜分為：

UVC(100-280nm)UVB(280-320nm)UVA(320-400nm)

殺菌紫外燈波長一般在UVC波段，特別在254nm附近。26在研制可見光光催化劑方面取得的新進展將非金屬氮替換二氧化鈦中少量（0.75%）的晶格氧，從而使其具有較高的可見光活性，成功地在可見光照射下分別于液相和氣相中降解了純TiO2所不能降解的乙醛。美國科學家通過高溫火焰加熱Ti金屬的方法將碳原子取代了TiO2晶格中的氧，顯著改變了它對可見光的響應特性。通過TiO2的H2O2

或氯鉑酸表面改性、增加TiO2中Ti3+濃度等方法也能有效地將TiO2光催化降解有機污染物的反應擴展到可見光范圍。目前可見光反應去除有機污染物效率很低，與實際應用還有很大距離。27納米光催化消除甲醛、甲苯28摻雜對光催化降解甲醛的影響0.010.020.030.040.050.060.0P25+絲光沸石P25+SiO2(SD-400J)P25+Al2O3純P25:1.05mg/cm2P25+SiO2(SD-520)P25+斜發(fā)沸石(290目)P25+斜發(fā)沸石(325目)P25+斜發(fā)沸石(含鐵325目)P25+斜發(fā)沸石(2，神石)P25+ZSM-5(1)P25+人造沸石(1:1)P25+斜發(fā)沸石(1，神石)P25+SiO2(SD-520L)P25+ZSM-5(2)(1:1)P25+ZSM-5(3)DopedabsorbentsReactioneffectivenesss（％）29提出了光催化反應器設計的ε－NTUm方法

納米光催化空氣凈化效果強化和應用反應面積影響傳質(zhì)能力影響反應能力影響揭示了反應面積、傳質(zhì)能力影響和反應能力影響與反應效率間的關(guān)系,

可將材料評價、結(jié)構(gòu)評價、傳質(zhì)評價分開。提出了理想光催化空氣凈化器概念問題：如何測定光催化材料的反應常數(shù)，建立光催化材料性能測定標準？與其他空氣凈化方式包括通風的比較（效果、能耗、經(jīng)濟性等）？何種條件下采用納米光催化空氣凈化技術(shù)？目前可見光催化空氣凈化方法離應用有多遠？30不同方法空氣凈化效果比較0.07次/h31光催化材料高壓電高壓放電REPLAY平板電極平板電極帶電粒子沖擊電場應力及其熱效應UV光催化微生物VOCs2.6等離子體放電催化34光催化和等離子放電催化的優(yōu)點廣譜：可消除空氣中的多種污染物如VOCs、無機有害物以及微生物等；安全：催化劑無毒、無腐蝕，主要最終產(chǎn)物為

CO2、水等無害氣體；穩(wěn)定：無需再生，可連續(xù)工作；節(jié)能：反應所需能耗低。

352.7臭氧殺菌消毒

臭氧，一種刺激性氣體，是已知的最強的氧化劑之一，其強氧化性、高效的消毒作用使其在室內(nèi)空氣凈化方面有著積極的貢獻。

臭氧的主要應用在于滅菌消毒，它可即刻氧化細胞壁，直至穿透細胞壁與其體內(nèi)的不飽和鍵化合而殺死細菌，這種強的滅菌能力來源于其高的還原電位，下表列出了常見的滅菌消毒物質(zhì)的還原電位，其中臭氧具有最高的還原電位。

名稱分子式標準電極電位/V名稱分子式標準電極電位臭氧O32.07二氧化氯ClO21.50雙氧水H2O21.78氯氣Cl21.36高錳酸離子MnO21.67常見的滅菌消毒物質(zhì)的還原電位表36

室內(nèi)的電視機、復印機、激光印刷機、負離子發(fā)生器等在使用過程中會產(chǎn)生臭氧。

臭氧對眼睛、粘膜和肺組織都具有刺激作用，能破壞肺的表面活性物質(zhì)，并能引起肺水腫、哮喘等。因此，臭氧殺菌使用方式應特別注意。37

空氣中殺菌消毒所需時間

紫外照射、納米光催化、等離子體放電催化和臭氧殺菌所需時間一般都為數(shù)分鐘。382.8利用植物凈化空氣

綠色植物除了能夠美化室內(nèi)環(huán)境外，還能改善室內(nèi)空氣品質(zhì)美國宇航局科學家威廉發(fā)現(xiàn)綠色植物對居室和辦公室的污染空氣有很好的凈化作用:24小時照明條件下，蘆薈吸收了1m3空氣中90％的醛；90％的苯在常青藤中消失；龍舌蘭則可吞食70％的苯、50％的甲醛和24％的三氯乙烯；吊蘭能吞食96％的一氧化碳，86％的甲醛。威廉又做了大量的實驗證實綠色植物吸入化學物質(zhì)的能力來自于盆栽土壤中的微生物，而不主要是葉子。與植物同時生長在土壤中的微生物在經(jīng)歷代代遺傳后，其吸收化學物質(zhì)的能力還會加強?？梢哉f綠色植物是普通家庭都能用的起的空氣凈化器。392.8利用植物凈化空氣有些植物還可以作為室內(nèi)空氣污染物的指示物，例如：紫花苜蓿：在SO2濃度超過0.3ppm時，接觸一段時間，就會出現(xiàn)受害的癥狀；貼梗海棠：在0.5ppm的臭氧中暴露半小時就會有受害反應；香石竹、番茄：在濃度為0.05～0.1ppm的乙烯下幾個小時，花萼就會發(fā)生異?，F(xiàn)象。利用植物對某些環(huán)境污染物進行檢測是簡單而靈敏的。403.室內(nèi)空氣凈化中一些值得注意的問題

3.1要“對癥下藥”物理污染化學污染微生物污染普通過濾吸附靜電除塵要了解“病情”，對癥下藥。目前，空氣凈化方法產(chǎn)品宣傳中大多為“包治百病”?，F(xiàn)實世界中無萬能“靈丹妙藥”。413.2凈化負荷與凈化能力的確定與匹配目前，空氣凈化負荷難以確定，凈化器選擇存在很大的盲目性。空氣凈化負荷的確定－值得研究的問題！解決途徑(拋磚引玉的想法)：室內(nèi)物品標識(Labeling)制度室內(nèi)污染散發(fā)測試，結(jié)合室內(nèi)空氣污染預測和評估軟件確定。42空氣凈化器性能評價凈化器能力指標：CADR密閉小室體積為V，內(nèi)放置凈化器。凈化器不工作，C1=C0e-k1t凈化器工作，C2=C0e-k2tCADR=V(k2-k1)CADR(CleanAirDeliveryRate,m3/h)風量有效率＝CADR/額定風量目前，凈化器性能不標識，使得魚龍混雜、濫竽充數(shù)。建議：應對凈化器凈化能力規(guī)定下限。同時對凈化器凈化能力貼標簽。

根據(jù)污染特征和負荷大小選擇合適的凈化器。C00tC1C2434.空氣凈化應用方式簡介單元式空氣凈化器中央空調(diào)系統(tǒng)個體空調(diào)凈化目標空氣凈化方法氣流組織凈化或自潔涂層改善空氣凈化理念：由全區(qū)域凈化向目標區(qū)域加權(quán)凈化過渡。445.習題請比較不同室內(nèi)空氣凈化方法的優(yōu)缺點。與常規(guī)空調(diào)送風方式相比，個體空調(diào)有什么優(yōu)缺點？

在SARS肆虐期間，為安全起見，一些人在空調(diào)系統(tǒng)中放置紫外燈殺毒滅菌，你對此有何評價？在空調(diào)系統(tǒng)里面釋放臭氧殺菌的方法是否可行？456.本講參考文獻JohnDS,JonathanMS,JohnFM.IndoorAirQualityHandbook.the1stedition.NewYork:McGraw-HillCompanies,Inc.,2001YinpingZhang,RuiYang,Amodelofphotocatalyticaircleanerforanalyzingtheperfo