空气净化器对二氧化硫净化能力的测试方法

王震涛杨伟浩赵建洪闻 真王 莉沈 浩/

1. 上海市计量测试技术研究院； 2. 东莞市宇洁新材料有限公司

空气净化器对二氧化硫净化能力的测试方法

王震涛1杨伟浩1赵建洪2闻 真1王 莉1沈 浩1/

1. 上海市计量测试技术研究院； 2. 东莞市宇洁新材料有限公司

在净化器已经设定参数的基础上，通过过滤器对颗粒物和二氧化硫的净化作用，建立数学模型，推算出过滤器二氧化硫单次净化过滤效率,可以避免使用昂贵复杂的风洞、配气系统测试单次净化效率。并可以此为基础，进一步研发PM2.5、二氧化氮、臭氧净化能力的空气净化过滤器和测试方法。

AQI指数；现场测试；二氧化硫；交换率；高效过滤器

0 引言

二氧化硫（化学式：SO2）是最常见的硫氧化物。无色气体，有强烈刺激性气味，大气主要污染物之一，微量的二氧化硫即可成为呼吸道疾病的诱因。

民用建筑设计规范中要求民用建筑室内空气与室外的交换次数为1次/h，空气净化器适用面积计算方法中，将室内外的空气交换速率定义为1次/h，表明室内外空气始终处于不断的交换中，室外的二氧化硫污染将通过交换进入室内。室内空气净化器净化室内空气中的二氧化硫污染将是净化功能的一个发展方向，研究并制定合适的测试方法对空气净化器的技术水平提升具有积极的推动作用。

本文研究了一种基准测试技术，通过过滤器对颗粒物和二氧化硫的净化作用，建立数学模型，推算出过滤器二氧化硫单次净化过滤效率。

1 实验设计

1.1 测试仪器

TSI8530颗粒物计重分析仪；Teledyne API100E二氧化硫连续监测分析仪。

1.2 测试舱

30 m3标准测试舱，控制温湿度与背景浓度符合CADR标准测试要求。

1.3 空气净化器和过滤器

合肥三洋公司生产的CADR值为200 m3/h的空气净化器，过滤器为东莞宇洁新材料有限公司生产的AQI指数过滤器，具有颗粒物和二氧化硫净化功能。

1.4 污染物浓度

颗粒物采用香烟烟雾，初始浓度10 mg/m3。

二氧化硫的初始浓度采用空气质量指数（Air-QualityIndex，简称AQI）为400 ～ 500对应的浓度，即2 100～2 620 μg/m3。

1.5 数据处理

使用测试舱内污染物衰减数学模型计算处理，求出标准颗粒物过滤效率下的空气交换率，进而计算二氧化硫的单次通过净化效率。

1.5.1 净化效能推导（不考虑自然衰减）

在标准测试舱内，净化器开启时，t时刻浓度值为

式中：Ct— 任意时刻测试舱内浓度；

C0— 起始测试浓度，取值AQI为400～500时，各污染物的浓度；

k— 过滤器单次过滤效率；

m— 测试净化器与测试舱的实际空气交换比率；

nt— 任意时刻净化器空气循环次数

式中：Q— 空气净化器风量，m3/h；

V— 测试舱容积，30 m3标准测试舱；

t— 测试时间，min

1.5.2m值的确定

当进行CADR测试时，已知颗粒物过滤器的过滤效率k为固定值，例如对PM10过滤效率k= 99.5%，计算任意时刻实际空气交换比率mt

从nt＞1开始计算，到CADR取样测试点结束，将所得到的系列值平均，得到m

1.5.3 AQI污染气体二氧化硫单次通过净化效率计算

将空气净化器保持与PM10颗粒物测试相同的位置、高度、方向，开启吊扇并在测试舱内发生AQI污染气体，发生的浓度在AQI为400 ～ 500之间，关闭吊扇并静置2 min，开启空气净化器，测得舱内污染物的衰减值。计算任意时刻的污染气体的单次过滤效率kt：

取值从nt＞1开始，直到测试舱内的测试污染气体的AQI值小于50结束。对应气体的单次净化效率：

1.5.4 污染气体的IAQI分量计算

污染气体P的空气质量分指数：

式中：IAQIp— 污染气体项目P的空气质量分指数；Cp— 污染项目P的质量浓度值；

BPHi— 表1中与Cp相近的污染物浓度限值的高位值；

BPLo— 表1中与Cp相近的污染物浓度限值的低位值；

IAQIHi— 表1中与BPHi对应的空气质量分指数；

IAQILo— 表1中与BPLo对应的空气质量分指数依据测试记录中任意时刻的浓度值，查表计算对应的IAQI分指数数值。

1.5.5 空气质量指数的确定

式中：IAQI— 空气质量分指数；

n— 污染气体项目数

AQI大于50时，AQI最大污染物为首要污染物，AQI大于100的污染物为超标污染物。AQI指数对应污染物浓度范围根据表1取值。

表1 AQI指数对应污染物浓度

2 实验过程

2.1 风量测试

将滤芯装入空气净化器，开启净化器，调节至测试风量档，运行10 min后，测试过滤器表面风速V（m/s），共9点，取平均值。

测试过滤器实际过风面积S(m2)。

计算空气净化器风量Q=3 600VS=300 m3/h

2.2 颗粒物净化能力测试

依据CADR测试方法，连续记录空气净化器在测试舱内运行时颗粒物浓度的衰减值，见表2。

使用的颗粒物过滤器过滤效率为99.95%，计算出平均空气交换比率为11.8%。

2.3 二氧化硫的净化能力测试

开启减压阀和质量流量计，在测试舱内充入二氧化硫气体，均匀搅拌并稳定后，开启空气净化器，记录二氧化硫的总衰减值，见表3。

计算单次通过效率平均值为88.61%。

表2 测试舱内颗粒物浓度的衰减值

表3 测试舱内二氧化硫的衰减值

3 讨论

置于密闭舱固定位置的空气净化器，与测试舱内空气交换受制于多种因素影响，但是一旦运行稳定后，其交换率会有一个稳定值。测试数据表明，在测试15 min时，m值趋于稳定，直至第65 min，原因是测试舱内颗粒物浓度已经极低，接近测试仪器极限值，这一区间的m值可以代表实际的交换率。

二氧化硫单次去除效率随着舱内的浓度降低逐渐升高，间接证明了过滤器对气态污染物没有恒定的单次净化效率的实际情况，二氧化硫过滤器属于催化反应性过滤器，净化能力与浓度相关，低浓度时催化反应效率高。

使用平均值表述过滤器对二氧化硫单次过滤效率，具有测试意义上的可行性。

4 结语

在净化器已经设定参数的基础上，推算单次效率具有实际意义，可以避免使用昂贵复杂的风洞及配气系统测试单次净化效率，并可进一步进行单次净化效率的测试，延伸到气态污染物寿命的测试，指导开发设定寿命的空气净化过滤器。

在此基础上，可以进一步研发PM2.5、二氧化氮、臭氧净化能力的空气净化过滤器及其测试方法，推动空气净化技术和测试技术的发展。

[1] 中华人民共和国环境保护部. HJ633-2012 [S]. 北京：中国环境科学出版社出版，2012.

[2] 张全. 上海市大气污染防治现状与对策[J]. 上海环境科学，2001,5:5-7+50.

[3] 钱华，王冰妍. 上海大气环境质量影响因素分析[J]. 环境与职业医学，2004，21：245-247.

Air puri fi er puri fi cation capacity test method for sulfur dioxide

Wang Zhentao1, Yang Weihao1, Zhao Jianhong2, Wen Zhen1, Wang Li1, Shen Hao1
（1. Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology; 2. UniClear New-Material Co.,Ltd）

The SO2and particles cleaning effects of an air cleaner could be modeled when all the parameters have been set. With the help of this model, researchers could predict the single SO2purifying efficiency instead of using the wind tunnel and valve system which are expensive and complicated. Moreover, further researches on the test methods for the performances of removing PM2.5, NO2and O3could be carried out.

AQI index; fi eld test; SO2; exchange fraction; HEPA