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室内空气污染及净化技术研究
室内空气污染及净化技术研究
刘育婷
(陕西理工学院化学与环境科学学院,陕西汉中723001
摘要:
综述了室内空气污染物的来源及其对人体健康的危害,通过对各种净化技术处理效果的综合分析,为室内空气净化技术的发展方向提供一些技术参考。
关键词:
室内空气;空气污染;净化技术
中图分类号:
TP2 文献标识码:
A 文章编号:
1674-9944(201211-0113-03
1 引言
随着人们生活水平的不断提高,人们对居室、办公室等室内环境的要求越来越高,大量新型装饰材料和时尚豪华的现代家具及生活用品不断进入室内;同时出于节能减排的需要,许多城市建筑物加强了密闭设计和管理,由此导致的室内空气质量下降问题已成为全球人类极为关注的话题。
目前大量的研究表明:
人们出现头痛、嗓子痛、困倦等多种不良症状,严重者甚至产生的多种疾病,与长期受室内空气污染有着必然的联系。
因此,正视室内环境空气污染现状,改善和提高室内环境空气质量,刻不容缓。
2 室内空气污染的定义及特征
室内空气污染是指由于室内引起能释放有害物质的污染源或室内环境通风不佳而导致室内空气中毒物质无论是从数量还是从种类上不断增加,由此引起人类的一系列不适症状的现象[1]。
室内空气由于所处的环境独特,具有累积性、多样性、长期性、污染物浓度低毒性大、受气候和社会条件的影响等特征。
3 室内空气污染物的来源及其危害在我国《室内空气质量标准》中将室内空气污染物
质按其性质区分为化学性、物理性、生物性和放射性四大类。
化学性污染是指因化学物质,如甲醛、苯系物、氨气、TVOC(总挥发性有机物、氡及其子体和悬浮颗粒物等引起的污染。
生物性污染是指因生物污染因子,包括细菌、真菌、花粉、病毒和生物体等引起的污染。
物理性污染是指因物理因素,如电磁辐射、噪声、振动以及不适合温度、湿度、风度和照射等引起的污染。
3.1 甲醛
甲醛主要来源于胶合板、大芯板、中密度纤维板、刨花板等室内装修材料及家具中的黏合剂。
防腐剂的涂料、壁纸、化纤地毯、油漆、化妆品等均不同程度地含有甲醛或可水解为甲醛的化学物质。
甲醛对人体健康有负面影响,可导致人嗅觉异常、流泪、咳嗽、气喘、胸闷、恶习呕吐等不良症状。
长期接触低剂量甲醛(0.017~0.068mg/m3可引起慢性呼吸道疾病、女性月经不调、鼻咽癌、结肠癌、白血病、新生儿染色体异常、青少年智力下降等病症,长期接触1.34mg/m3以上的甲醛将使人出现急性精神抑郁症。
同时甲醛有致癌、致畸的作用,国际癌症研究所已建议将其作为可疑致癌物对待[2]。
3.2 苯系物
苯主要来自涂料、油漆、粘合剂等有机溶剂。
特别是溶剂型涂料,挥发大量的苯类有毒有害物质。
人造
收稿日期:
2012-10-03
作者简介:
刘育婷(1990—,女,陕西西安人,陕西理工学院大学生
檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶
。
还原态无机硫化物或H
2
作供氢体固氮并产氢。
紫色
非硫细菌在光照、严格厌氧条件下,在没有N
2或N
2
缺
乏时,利用有机物产氢[2]。
光合细菌在固氮过程中,NAD(PH2提供e-和H+在固氮酶并没有完全用于还
原N
2成NH
3
而是有一部分e-在固氮酶上将H+还原
成H
2。
在氢化酶参与下e-还原H+成分子H
2
。
在正
常情况下,光合细菌固氮和产氢同步进行。
固氮光合细菌在氮气饥饿时,NAD(PH
2
中的H+几乎全部在固氮
酶上被e-还原H+成分子H
2
。
1949年Gest和Kamen首先发现深红红螺菌以有机物为供氢体的光合产氢现象,以后越来越多的科学家致力于研究光合产氢,关于沼泽红假单胞菌、胶质红假单胞菌、荚膜红假单胞菌、最细红硫菌、酒色红硫桃红荚硫菌、沙氏外硫红螺菌、万尼氏红微菌和球形红假单胞菌等都有产氢的报道[3]。
近年来国内外也有很多科学家致力于研究光合细菌的产氢,对此的研究也已从对现象的认识角度转向生物工艺技术的研究开发阶段,其发展前景不容忽视。
参考文献:
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产氢的研究———Ⅱ.红假单胞菌菌株D利用有机物光产氢的特性[J].太阳能学报,2003,10(14:
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3
1
1
2012年11月
Journal of Green Science and Technology 第11期
板、塑料板、泡沫隔热材料等建筑材料和壁纸、地毯、化纤窗帘等装饰品均不同程度含有苯类物质。
苯可通过呼吸道和皮肤被人体吸收。
长期接触低浓度苯系物可导致人视力减退、听力下降、头痛、头晕、疲劳乏力、皮肤红肿等症状。
美国国家职业安全与卫生研究所(NIOSH根据有关苯职业流行病学调查的报道,证实慢性苯接触的恶性后果是引起白血病,因此认为苯是一种职业性致癌物质[3]。
3.3 氨
氨气来源于建筑施工中使用的混凝土添加剂(尿素和氨水,室内装饰材料中的增白剂和添加剂。
短期内吸入氨后可出现流泪、咳嗽、咽痛、声音嘶哑、痰带血丝、胸闷、头痛、疲劳乏力等症状,严重者可出现肺水肿和成人呼吸窘迫综合征,同时可能发生呼吸道刺激症状[1]。
长时间接触氨可能会导致皮肤色素沉积或手指溃疡等症状。
3.4 氡
室内氡气主要来自两个方面,一是来自于地质断裂构造带处,这类氡气的浓度会随着楼层的增高而逐渐减少;二是来自砂石、砖、水泥、商品混凝土、粉煤灰制品、装饰石材如花岗石、大理石、瓷砖、石膏板、吊顶材料等建筑材料,其浓度会随装饰石材的增多而增大[4]。
氡是由镭衰变产生的自然界唯一分布极广的天然放射性无色无味的惰性气体,它不溶于水,在空气中容易衰变。
氡对人体内的造血器官、消化系统、神经系统和生殖系统有伤害力,氡气污染在肺癌诱因中仅次于吸烟,排在第二位[1]。
3.5 总挥发性有机物
室内总挥发性有机物(TVOC主要来源于涂料、快干漆、胶黏剂等建筑材料和地面、墙面等室内装饰材料。
挥发性有机物可通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体而产生毒害,主要可引起人体感官刺激以及其他许多不适症状,常见的症状为眼睛不适、浑身炽热、咽痛、头晕、胸闷、食欲不振、失眠、记忆力减退、疲倦等,严重时甚至可损伤肝脏和造血系统,并引发白血病[1]。
长期受其影响,对人体具有致畸、致癌和致突变等症状,是产生病态建筑综合征(SBS的主要原因之一。
4 室内空气净化技术
4.1 吸附净化法
吸附法是利用某些有吸附能力的物质即吸附剂吸附空气中有害成分从而达到消除有害污染物目的的方法[1]。
吸附法具有良好的去除效率和富集功能,能处理几乎所有的恶臭有害气体,是目前去除室内挥发性有机物最常用的净化技术之一。
常用的吸附剂有:
颗粒活性炭、活性炭纤维、分子筛、多孔黏土矿石及活性氧化铝等。
近些年已研制出各种新型的活性炭,如蜂窝状活性炭、球状活性炭、活性炭纤维(ACF和新型活性炭等[5]。
其中,ACF由于吸附容量大、吸附速度快、容易再生利用、生成的炭粉尘少等优点,是目前很有研究潜力的吸附剂之一。
它的缺点是污染物不能从根本上被除去,易造成二次污染。
4.2 非平衡态等离子体法
等离子体被称作除固体、液体和气体之外的第四种
物质存在形态,其中用于室内空气净化的主要是非平衡低温等离子体[6]。
非平衡态等离子体技术利用气体放电产生的具有高度反应活性的电子、原子、分子和自由基与各种有机物、无机污染物分子反应,从而使污染物分子分解成为小分子化合物。
非平衡等离子的产生方法很多,有电子束照射法、介质阻挡放电法、辉光放电法、射频放电法、微波放电法、沿面放电法和电晕放电法等。
其中介质阻挡放电和电晕放电可以在常温常压下进行,所以在净化有机污染物的应用比较多[7]。
朱益民等[8]研究了NTP-8T型非热放电室内空气净化器的净化效果,净化器在84m3室内密闭运行1h,空气中悬浮颗粒、自然菌的去除率分别达到83%、97%;甲醛、氮气和氮氧化物等有害气体的浓度也显著降低,这一研究结果有力证明了等离子净化法对室内空气污染物具有良好的净化效果。
但该技术耗能大,污染物不能彻底被降解,有其他副产物的产生而引起二次污染,所以运用该技术时需要其他后续处理技术。
4.3 纳米光催化氧化法
纳米光催化法的原理是采用纳米级材料如二氧化钛进行催化,直接利用包括太阳光在内的各种来源的紫外光,在常温下对各种有机和无机污染物进行分解和氧化[9]。
将晶粒尺寸为纳米级(10-9 m的超细材料称为纳米材料。
纳米TiO
2
具有比表面积大、尺寸小、制备成本低、化学稳定性和抗磨损性能良好等优点[10]。
周宇
松等[11]在负载型纳米TiO
2
光催化剂分解H
2S
、甲基醇
与乙硫醇模拟试验的基础上,研制出可以快速分解H
2S气体的纳米光催化空气净化样机。
纳米ZnO也是一种很有潜力的空气净化光催化剂。
井立强等[12]在ZnO光
催化剂上对SO
2
氧化进行了研究,结果表明,320℃下
焙烧的ZnO纳米粒子对大气中SO
2
的净化效率高达99%。
纳米光催化法具有操作简便、耗能低、反应条件温和、可再循环使用及产生二次污染物少等优点,是目前最具有发展前景的空气净化技术之一。
4.4 生物过滤法
生物过滤法是指利用过滤器中的多孔填料表面覆盖着的生物膜,废气流经填料床时,通过扩散作用,污染物被传递到生物膜,与膜内的微生物相接触而发生生物化学反应。
与处理废气中的物理化学法相比,生物过滤法具有工艺简单、能耗小、处理费用低、易于管理维护、安全可靠及无二次污染发生等优点,是近些年来人们处理低浓度、高流量挥发性有机物、臭气和氮氧化物的首选方法之一,尤其是对苯、甲苯、乙苯、二甲苯以及苯乙烯等的处理,取得了一定的成果。
郭静等[13]采用焦炭为填料的生物滤床降解苯乙烯废气,实验过程中对焦炭进行循环挂膜,发现焦炭对苯乙烯这样的VOCS初期以吸附作用为主,随着生物膜的长成生物降解作用逐渐占优势,表现为对苯乙烯的去除率稳定在35%~55%左右。
生物过滤法中对生物反应器的设计和运行参数有严格的要求,其必须适应微生物的生长,否则会降低处
4
1
1
刘育婷:
室内空气污染及净化技术研究 环境与安全
理效果。
此外对于抗负荷冲击能力低,水容性差,难生物降解的污染物,需要后处理(活性炭吸附装置。
4.5 负离子法
空气负离子是大气中的中性分子或原子,在自然界电离源的作用下,其外层电子脱离原子核的束缚而成为自由电子,自由电子很快会附着在气体分子或原子上,特别容易附在氧分子和水分子上,而成为空气负离子[1]。
负离子能凝结和吸附固相或液相空气污染物微粒,从而达到降低空气污染物浓度及净化空气的目的。
负离子也可使细菌蛋白质表层的电性两级颠倒来促使细菌死亡,从而达到消毒和灭菌的目的。
空气负离子的发射技术主要有:
电晕放电、水发生和放射发生三种。
负离子发生器只是附着灰尘,并不能从根本上去除污染物而将其排出室外,尘埃极易附着在室内家具和墙纸等处,而人的活动又很容易使其产生二次污染。
因此要真正达到净化空气的目的,人们正在考虑将负离子法与于其他净化功能相结合,从而使室内空气污染物从根本上被彻底的去除。
4.6 臭氧法
臭氧由于其强氧化性,被广泛应用于水的消毒、空气的消毒、物体表面的消毒及环境的除臭除异味等领域。
人为产生臭氧的方法有:
光化学法、电化学法、电晕放电、高频陶瓷沿面放电法[1]。
利用臭氧强氧化性,净化空气和杀除空气中的有害成分,这是目前国际公认的室内空气治理的一种常用、安全的物理方法,适用于中度、轻度污染。
刘洪亮等[14]采用模拟现场加人工喷洒受试物质的方法,在室内空气净化器开机0.5h、1h、2h时,以个体采样器分别使用酚试剂吸收液及活性炭管采样分析,研究表明:
该型空气净化器对室内空气的有害气体苯、甲醛有一定的净化作用。
臭氧法优点是不会生成任何残留物及二次污染,缺点是采用这种技术对居室空气净化时,人需暂时离开房间,以免臭氧中毒。
5 结语
纵观我国当前的经济形势和公民住房现状,购房与房屋装修将是21世纪上半叶我国百姓消费的热点。
在室内环境污染的防治工作中,预防在先,治理在后。
我们可以从室内污染源控制(使用绿色建材、保证有效通风、合理使用空调等、采用净化技术、优化工程设计、加强室内绿化、完善乏力法律法规等方面着手,来改善和提高室内空气质量。
笔者认为在对室内空气净化技术的研究中,使用单独的净化方法有其一定的局限性,可以将多种净化方法相结合,实现优势互补,让空气净化技术在室内能够高效安全的应用,从而使室内空气污染问题得到完善的解决。
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Study of Pollution of Indoor Air and its Purification Technology
Liu Yuting
(School of Chemistry and Environment Science,Shaanxi University of Technology,
Hanzhong723001,China
Abstract:
This article summarizes the sources of indoor air pollutants and the hazards to people's health.Andthen it analyzes the treatment effects of various purification technologies,which provides technical referencesfor the development direction of indoor air purification technology.
Key words:
indoor air;air pollution;purification technology
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12012年11月 绿 色 科 技 第11期
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- 室内空气 污染 净化 技术研究