光催化氧化技术在室内环境空气净化中的应用

刘振兴

（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安710300）

1 光催化氧化技术

光降解是光催化氧化技术的最简模式，即通过光对有机物产生作用，将有机物逐渐的氧化成低分子中间产物，最终将其分解为二氧化碳、水及其他化学离子。

光催化氧化技术是现今较为高端的氧化技术，光催化反映是指化学反应的发生需要光参与发生作用，而光催化氧化技术在于利用光的作用激发氧化，将O2、H2O2等氧化剂置于待处理的环境中，通过光辐射（主要为紫外线、UV-H2O2、UV-O2），使得氧化剂在待处理环境中加快分解产生羟基自由基的速度，促进污染物与有机物相结合，将结合后的有机物氧化去除。[1]

2 室内空气问题及产生原因

由于社会的发展及生活水准的提高，三大产业中需要劳动力进行室外作业的时间大大降低，这使得人们在室内逗留的时间远远超过室外，这里所指的室内不仅包括自身居住的空间，还包括工作空间、功能性场所以及交通工具上，因此室内空间的安全与洁净对人群的社会活动与身体状况影响巨大。[2]

室内空气污染主要是指室内空气中存在的一些物质可能引起人体的不适或造成人体伤害，能够造成污染的物质从形态上可分为两种：颗粒状污染物与气体状污染物，颗粒状污染物可以通过开窗换气来降低其对人体造成的影响，因此气态污染物成为室内空气污染的主要污染物来源。气态污染物包括甲醛、挥发性有机物、苯系物、氨气、氡气等几种，其造成的危害分别为：

（1）甲醛。甲醛是一种无色但气味能够对鼻腔产生强烈性刺激的气体，主要来源于室内装修材料中，例如纤维板、密度板、粘合剂、墙纸、墙面涂料等，在正常室温环境中极易挥发，留存时间最长能够达到15年。甲醛气体污染会对眼睛、外露皮肤、鼻腔、气管等部位产生刺激，从而造成流泪、角膜炎、皮肤红疹、流鼻涕、干咳、急慢性支气管炎症等五官及呼吸系统问题，同时吸入的甲醛气体还会影响肠胃功能的正常运行，导致肺部、胃部病变，严重者可致死。长时间低量接触甲醛气体会造成儿童体质下降、心脏病、哮喘、精神抑郁等问题，是世界卫生组织公认的致癌、致畸形有毒气体。

（2）挥发性有机物。挥发性有机物存在于油漆、粘合剂、洗涤剂、建筑材料、装饰材料、人造纤维制品之中，气体无色，但有刺激性且臭，在正常室温下能够以蒸汽方式在空气中流动，对人的外表皮肤与呼吸道黏膜伤害很大，并且其中的某些种类会导致免疫能力的丧失，影响中枢神经系统，甚至损害肝脏与人体造血能力。

（3）苯系物。苯系物包含奔、甲苯、二甲苯等气体，无色但气味芬芳，主要来源于室内装修所使用的油漆，且挥发性很强，在常温下即可形成苯蒸气，挥发量随着温度的提升而不断提高，这种气体一旦进行身体内，短时间内大量摄入会出现头昏、头疼、呼吸不畅、行为不协调等急性轻度中毒现象，当这种状态持续时就会由轻度中毒转为重度中毒，中毒者昏厥、血压下降、肌肉震颤等现象，如果抢救不及时会有致命危险。

（4）氨气。氨气相较于空气较轻，且无色，臭味，且味道刺激感强烈，来源主要为室内工程建造时使用的混凝土添加剂、室内装修材料及漂白剂。其对人体的伤害表现在对外表皮肤的腐蚀作用，这是因为氨气是一种具有碱性性质的气体，当其将人体外表皮肤包围后，就会强吸水性降低皮肤细胞中水分含量，形成碱性液体使组织蛋白变质，高浓度的氨气在腐蚀作用之外还会反向作用于三叉神经的末梢，从而导致心脏停搏致人死亡。

（5）氡气。氡气是一种具有放射性的气体，无色、无味且不易被察觉，但却普遍存在与空气之中，室内污染中的氡气来源于建筑工程中地基与其周围土壤之中、室内装修材料、天然气燃烧释放等几项来源。氡气对人体的危害十分特殊，因为它能够随机造成身体伤害，并不固定表现在身体的某一部分上，如果人体暴露在高浓度氡气中，则会使自身血细胞发生变化；如果与神经系统结合，则会造成人体瘫痪。其随机效应中最为显著的特点在于氡气能够在人体某一器官中诱发肿瘤细胞，并逐步转变为癌症。

3 光催化氧化技术如何实现室内空气净化

光催化氧化技术通过释放催化剂使得空气中的有害物质与催化剂分解出的有机物相融合，并通过氧化作用将结合后的有机物分解为二氧化碳、水以及其他离子，辅助使用吸附手段处理，使得经过该技术处理后的室内空气安全性提高，光催化氧化技术处理室内空气污染效率高，将成本平摊后经济效益更优，且不用考虑技术实施后化学结合物的再处理，具有环保性。

室内空气净化的方法包括污染物转移法与污染物清除法两种，污染物转移法是借助风力或借助具有吸附性质的吸附剂来将空气中的污染物转移至其他地方。降低室内空气中污染物含量，达到净化目的。另一种方法较为彻底，就是通过将有害污染物质降解、分解或氧化处理，使污染物从根源上彻底消除。

光催化氧化技术就属于第二种污染物处理方式，其在室内空气净化中的应用主要通过光催化空气净化器的发明与使用实现，光催化空气净化器主要由光催化剂载件、光催化氧化反映中的光源、吸排风系统三部分组成，其运行原理在于通过将含有污染物的室内空气吸入机器中，TiO2光催化剂由载件内喷出，于空气中有毒物质结合，通过光源的照射作用完成光催化氧化反映，再由吸排风系统向外排出，反复多次后室内空气污染得到解决。

4 总结

人类活动范围大部分集中在室内，室内空气质量问题对人体健康状况直接相关，在这种情况下使用光催化氧化技术，将有毒有害的室内空气污染物转化为无污染的物质，能够保证人类生活环境的安全与身体状况的提高，从而达到科技为人服务的目的。