空气净化器的类型综述与展望

童曈 王柏荣 李欣慧 李聪慧

摘 要：随着人们对空气质量的关注，空气净化器也从专业的消防器材逐渐成为普通家用设备，目前空气净化器可以分为光触媒空气净化器、静电式空气净化器、活性炭技术空气净化器、HEPA过滤式空气净化器、臭氧技术的空气净化器、新风系统和负离子技术空气净化器，高效与智能将是未来空气净化器的发展方向。

关键词：空气质量；净化器；工作原理；发展历史

一、引言

近年来，我国的大气环境日益恶化，尤其是在秋冬季节雾霾问题频发。在雾霾爆发时，由于大气空气环境的影响，室内空气杂质含量升高。科学研究表明，PM2.5及其表面吸附的有害物质对人体有着极大地影响。因此，随着人们对空气质量问题的重视程度提高，空气净化器也从之前的默默无闻，开始走进普通百姓的家中。

二、空气净化器的发展简史

最早的空气净化器起源于消防用途。1823年美国人约翰和查尔斯迪恩发明了一种形式的烟雾防护设备，可以让消防员在救火时免受烟雾的侵扰，大大提高了救火的工作效率。1854年约翰斯·滕豪斯通过不断地进行实验，在前辈的基础上取得了新的发展。在实验中他发现木炭可以过滤空气中的有害物质与有毒气体，并将其应用到早期的空气过滤器中，这就是空气净化器的雏形。之后的一段时间里，空气净化器并没有较大的发展与进步。直到二战期间，美国政府开始研究放射性物质，他们需要一种可以过滤空气中颗粒物的过滤装置，来保持空气的清洁，保证科学家在工作时的身体健康。由此研制出了HEPA（高效空气净化器的简称）滤网，同时也受到了防空洞设计与建设人员的推崇。

三、空气净化器种类

（1）光触媒空气净化器

光触媒技术也被称为冷触媒技术，其工作原理是将纳米级催化剂（TiO）镀在特定的载体上，制成过滤网，通过风机作用，存特定波长的紫外线照射下，是催化剂与有害气体发生强氧化反应，凝同病毒蛋白质，抑制病毒活性，从而净化空气。利用二氧化钛在近紫外线区光活性好，光催化作用久，化学性质稳定，硬度高，价格低，对人体无害等优点。 光触媒空气净化器具有快速分解有毒有害气体、有效杀灭各种细菌、霉菌、病毒、除去各种异味、烟味、吸附粉尘等功效，可迅速有效地改善室内空气质量。

（2）静电式空气净化器

静电式室内空气净化器，由美国加利福尼亚大学penny博士于1935年首次设计的。利用阳极电晕放电原理，使空气中的粉尘带上正电荷，然后借助库仑力作用，将带电粒子捕集在集尘装置上，达到除尘净化空气的目的。静电式空气净化器拥有噪音小，无耗材等优点。目前的静电式空气净化器主要有过滤吸附型、静电集尘型和复合型。但是其本身也存在一定的缺点，它需要用户拆下集尘装置进行清洗，但集尘装置比较脆弱，且清洗不当还会引发电器的安全隐患。并且还会产生一定的二次污染气体——臭氧。

（3）活性炭技术空气净化器

空气净化活性炭一般选用优质的木材或椰子壳，通过深度活化和独特的孔径调节工艺，使活性炭有丰富的孔，且孔的大小略大于有毒气体，比表面积>1300平方米/克，对于苯，甲醛，氨气等有毒有害气体具有高效能吸附能力，可有效去除室内空气中的气态污染物及有害恶臭物质，进而达到降低污染、净化空气的目的。此外在活性炭的基础上还有活性炭纤维等一系列衍生品。目前大部分空气净化器的出风口前多安装有活性炭纤维的过滤器，装配有活性炭纤维的空气净化器可以有效地去除大多数的有机污染物、氨、硫化物和放射性气体氡。经特殊处理的还可除去臭氧，降低二氧化碳含量。

（4）HEPA过滤式空气净化器

HEPA过滤器对于0.3微米以上的颗粒物过滤效率可以达到99.9%，是一种安全可靠的除尘技术。含有溶菌酶的HEPA具有高效除尘和杀菌两大功能，当空气通过滤网时，先滤集捕捉尘粒和细菌，然后将其杀灭。一方面有效去除了空气中的尘埃，另一方面杀灭了空气中的细菌微生物。目前，在其他类空气净化器中也会有HEPA过滤器的身影。但是它也有相应的缺点：（1）容易损坏，不能用水洗，必须定期替换才能持续使用。维护价格昂贵。（2）HEPA滤网密度高，必须要有一个强力排吸气风扇去带动空气流动通过它，比较耗电。（3）只能过滤流过空气中的污染物微粒及气味。

（5）臭氧技术的空气净化器

臭氧型空气净化器主要运用的是臭氧灭菌技术。臭氧消毒原理是通过高频电放电产生大量的等离子体，此时高能电子与气体分子碰撞发生一系列物化反应，将气体激活产生多种自由基与臭氧。臭氧可以对空气中的有害物质发生催化跟氧化作用。这些有害物质在催化作用下被分解为二氧化碳和水，从而实现空气净化。臭氧对空所中的浮游菌灭活所需臭氧的浓度很低，一般只需要2～4PPM，对物体表面沉降菌落（代替传统的化学熏蒸大消毒）只需要10～15PPM左右。空气中臭氧浓度只有10-15百万分之一，是化学熏蒸浓度的五百分之一。由于灭菌过程时间短，正确使用不足以构成对净化器设备的腐蚀的条件。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。

（6）新风系统

1924年奥斯顿？淳以采用室内回风和室外新风分别成正交分差方式，由于平隔板两侧存在着温度差和水蒸气分压力差，两股气流间同时产生热传质，引起全热交换过程，通过热交换达到室内外空气循环内置排风机，双向等量置换，抑制温室变化，使室内空保持足够的新鲜空气。并首次发明不带净化段的热交换机。1935年，他经过多番尝试后，采用过滤净化技术配置专业空气过滤器，对热交换进行预处理，保证送入室内的清新空气洁净无尘，并可根据对新风系统的特殊要求，配置高性能的过滤装置，发明出了世界上第一台可以过滤空气污染的新风系统。目前新风系统已经发展出了单项新风系统，双向新风系统和地送风系统三种类型。

（7）负离子技术空气净化器

负离子空气净化器：是一种利用自身产生的負离子对空气进行净化、除尘、除味、灭菌的环境优化电器，其与传统的空气净化机的不同之处是以负离子作为作用因子，主动出击捕捉空气中的有害物质。负离子和污染物结合发生沉降作用，从而达到灭菌净化空气的功能。并且负离子空气净化器则无需耗材。小粒径负离子，则有良好的生物活性，易于透过人体血脑屏障， 进入人体发挥其生物效应。当我们在空调房或超洁净的实验室内头昏脑涨的时候，来到森林或海边立感神清气爽，这就是自然界看不到摸不着无色无味的负氧离子的作用。目前已经有包括植物类，藻类的生物负离子空气净化器在研制当中。

四、空气净化器展望

对着人们的健康意识的不断提高，对空气净化器的要求也越来越高。目前，空气净化器已经在向着多功能化，智能化，便携式，以及避免二次污染的方向发展。多功能空气净化器应用领域广泛，新版《空气净化器》标准可进一步分为纯净化型、加湿型、智能型、车载型等。而只能化的空气净化器则越来越贴近生活，它们与手机或电脑的应用程序相结合，建立独立的数据库，既提高了净化效率，也更切合用户的生活。同时，部分净化器体积越来越小，做工更加细致，向着便携式的方向发展。空气净化器研究员们对于净化器的材料也在不断探索，力求寻找低耗材，可循环，无二次污染的净化材料。

参考文献：

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