浅谈运用负离子法
治理室内空气中的甲醛
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专 业： 环境工程
课 程： 室内空气污染
2012年12月
浅谈运用负离子法治理室内空气中的甲醛
摘要：随着人们生活水平的日益提高，人们对自己的生活环境的要求也随之提高。考虑到这种情况，本文说明我国室内空气污染现状、危害及室内空气污染治理现状。着重说明了甲醛的危害、来源及其主要的治理方法。简要的比较了各种方法的优缺点，最终决定使用负离子法治理室内空气中的甲醛；详细说明了负离子法治理室内空气中的甲醛的发展现状、优缺点及影响去除甲醛的效率的因素，最终得出了提高负离子法去除甲醛的途径。
关键词：室内污染；甲醛；负离子法；效率
1引言
1.1我国室内空气污染现状
据中国室内环境监测中心提供的数据，我国每年由室内空气污染引起的超额死亡数可达11.1万人，超额急诊数可达430万人次。严重的室内环境污染不仅给人们健康造成损失，而且造成了巨大的经济损失。据统计显示，这些污染对儿童和妇女的影响更大，目前我国每年因上呼吸道感染而致死亡的儿童约有210万，其中100多万儿童的死因直接或间接与室内空气污染有关。总的来说，目前我国室内空气污染现状是十分严重的。
1.2室内空气污染的来源与危害
从目前检测分析，室内空气污染物的主要来源有以下几个方面：建筑及室内装饰材料、室外污染物、燃烧产物和人本身活动。其中室内装饰材料及家具的污染是目前造成室内空气污染的主要方面。国家卫生、建设和环保部门曾经进行过一次室内装饰材料抽查，结果发现具有毒气污染的材料占68%，这些装饰材料会挥发出300多种挥发性的有机化合物。其中甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯、挥发性有机物以及放射性气体氡等，人体接触后，可以引起头痛、恶心呕吐、抽搐、呼吸困难等，反复接触可以引起过敏反应，如哮喘、过敏性鼻炎和皮炎等，长期接触则能导致癌症(肺癌、白血病)或导致流产、胎儿畸形和生长发育迟缓等。
1.3室内空气污染治理现状
室内空气污染净化技术按净化原理可分为物理治理、化学治理和生物治理；按处理技术的不同，大致分为吸附型、过滤型、分解型、静电型；按其是否需要风机动力可分为主动式和被动式2种；按净化环境是否有人类活动又分为动态净化与静态净化2种[1]。
2室内空气甲醛污染的现状
2.1甲醛来源
室内甲醛主要来源于室内装修所用的人造板材。人造板材最常用的胶黏剂是脲醛树脂，而脲醛树脂中有游离甲醛且已固化的脲醛树脂能长时间缓慢降解而释放甲醛。研究表明，人造板中甲醛的释放期一般可达 3～15 年。此外，室内地毯、油漆、清漆、化妆品、烹饪和烟草等也是室内甲醛的重要来源[2]。
2.2甲醛的危害
甲醛是一种有刺激性气味的有毒气体，对人体的影响包括嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常、免疫功能异常、中枢神经系统受影响，还可损伤细胞内的遗传物质，其中， 最敏感的是嗅觉和刺激。在低浓度下刺激眼黏膜,浓度稍高时刺激上呼吸道，引起咳嗽、胸闷、头痛、恶心，浓度更高时引起鼻炎、咽炎、肺气肿，甚至死亡。在 2004 年的“致癌公报”上，国际癌症研究中心( IARC) 公布甲醛能引起鼻腔癌和鼻窦癌, 并将甲醛列为致癌物[2]。
2.3甲醛污染治理技术的研究现状
目前室内甲醛污染治理方法主要有：臭氧氧化法、吸附法、自然通风法和负离子法。
2.3.1自然通风法
通风换气是最简单的清除甲醛等室内有害气体的方法。这种方法主要用于污染程度较轻的场合，在春，夏，秋季要根据天气的差异和室内人数的多少确定换气频度，通常冬季每天至少开窗换气30min 以上，但冬季里气温偏低，多数家庭在冬季里减少了开窗的次数,因此该种方法虽然简单经济，但周期较长，净化缓慢，对于持续释放污染物的空间不能从根源解决问题。
2.3.2臭氧氧化法
臭氧发生装置具有杀菌、消毒、除臭、分解有机物的能力。但是臭氧氧化法处理甲醛的效率较低。主要原因是：一方面臭氧是易分解物质，在室内空气中未能与甲醛和氨混合均匀就已经与其他物质发生反应，并可能导致重新生成甲醛，致使甲醛质量浓度不但不降低反而增高。另一方面，臭氧净化甲醛的化学反应速度很慢。除此之外，臭氧是强氧化剂，在人体呼吸系统中可发生还原反应，损坏呼吸器官；另外，室内许多类污染物都能与臭氧直接或间接地发生反应产生二次污染物，而这些物质可能加大对人体的刺激性及健康影响，故在选用室内净化装置时要慎重，以免反应产生二次污染物[3]。
2.3.3吸附法
吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附靠分子间力，无选择性，不稳定，易脱附； 化学吸附是吸附质和吸附剂之间形成新化学键， 有选择性，稳定，不易脱附。吸附法治理室内甲醛污染主要靠化学吸附。因此，吸附剂( 如活性炭、沸石和多孔粘土矿石等) 不仅需要有较大的比表面积和适宜的孔径分布，表面官能团种类也十分重要。除此之外，吸附法较为被动，吸附量小，效率差[4]。
2.3.4负离子法
负离子法能够较为彻底清除装修后的甲醛污染主要是基于空气负离子可以主动出击空气中的有害物质，不仅可以将空气中的降尘、飘尘等有害物质降落在地面上，还可以与装修后的甲醛等污染物质发生反应，将甲醛等分解为二氧化碳和水。与传统空气净化器被动吸附式净化技术相比，负离子空气净化机因为无需滤网，没有耗材；同时，因为空气负离子可以利用空气弥漫性的特点到达室内各个角落，因此，负离子空气净化机清除甲醛等污染无任何死角、无任何残留，可以解决一直困扰人们的装修后甲醛污染问题。同时，负离子法因为无需风机，无任何噪音，可以“悄无声息”解决甲醛难题。
经过对比分析，最终决定选用负离子法处理室内空气中的有害气体甲醛。
3负离子法治理室内空气中的甲醛
3.1负离子法的原理
空气负离子借助凝结吸附作用，依附在固相或者液相污染物微粒上，从而形成大离子并且沉降下来。自由基发生反应式[5]：
·OH + HCHO → H2O +·CHO (1)
·OH +·CHO → HCOOH (2)
2·OH + HCOOH → H2O + CO2 (3)
3.2负离子发生
在产生等离子体的同时，也产生大量的负离子，若将这些负离子释放到室内空气中，则一方面能调节空气离子平衡；另一方面，还能有效地清除空气中的污染物。高浓度的负离子同空气中的有毒化学物质和病菌悬浮微粒相碰撞使其带负电。这些带负电的颗粒物会吸引其周围带正电的颗粒物，从而集聚增大，一直持续到质量足以使它落到地面为止。空气负离子产生技术可以分为：电晕放电、水发生、放射发生。
（1）放射型
设备简单，产生高浓度负离子，但需要特殊的防辐射措施，使用不当会对人体产生极大的危害。一般情况下不宜使用。
（2）水动力型负离子技术
利用动力设备和高压喷头将水从容器中雾化喷出，雾化后的水滴以气溶胶形态带负电而成为负离子。其发生的浓度取决于水的雾化状况。该技术结构复杂，成本高，湿度大。
（3）电晕放电法
电晕放电能产生大量的负离子。所以多用正电晕。具体操作方法：
1）以具有明显的热电和压电效应的稀有矿物石为原料，加入到墙体材料中，在与空气的接触中电离空气及空气中的水分，产生负离子。
2）把负离子粉末负载到纤维中如滤料中，载体的纤维材料、细度等都能影响空气污染物与纤维拦截、惯性、重力沉降和扩散四种过滤效应。
3）实际应用的负离子发生器则是通过电晕放电（3kv-5kv）左右产生高浓度的空气负离子，然后将负离子吹送向所需处。
3.3提高负离子法处理甲醛的途径
负离子俗称空气中的维生素，负离子空气净化器工作时，负离子发生器中的高压产生直流负高压，将空气不断电离，产生大量负离子，被微风扇送出，形成负离子气流，为人们提供一个类似大自然中新鲜空气的“微气候环境”。由此，根据负离子发生器的发生原理，可以采取以下几个方面来提高负离子法处理甲醛气体的效率：
（1）在允许的范围内，增大室内空气的湿度，便于产生尽量多的负离子；
（2）改变电极形状、反应器长度、电极间距及针密度；
（3）将光催化技术与新型电晕放电技术结合，对室内多种气态污染物具有协同净化作用，在净化效果和降低有害副产物上显著优于单纯的负离子法。
4结束语
甲醛释放是一个长期的过程，首先要尽量从根源解决甲醛释放问题，严格控制各种板材，皮革，装饰等材料中甲醛含量，同时在通风空调系统设计时要充分考虑优化方法，针对甲醛的长期释放和检测含量采取综合稳定的治理方法，在排风以及二次回风处要采取二次过滤措施除去可能产生的二次污染和各种净化过程中吸附污染物的尘粒。在面对市场上繁多的空气净化方法，空气净化剂以及空气净化装置时，要针对需要净化的空间实际情况，比如温度，湿度，甲醛释放量，工业工艺要求来选择合理并且经济的净化策略。结合物理，化学为一体的综合净化方法的效率十分理想。本文讨论的负离子法虽然会产生一定的副作用，但总的来说还是利大于弊，而且使用负离子法的空气净化器的技术较其他方法成熟，所以随着技术的日益成熟，负离子法空气净化器将会被越来越多的人使用。
参考文献:
[1] 王琨，李文朴，欧阳红等. 室内空气污染及其控制措施的比较研究[J]. 哈尔滨工业大学学报，2004,36(4):494-496.
[2] 李于晓. 室内空气污染治理技术研究现状[J]. 黄石理工学院学报，2010,26(6):22-24.
[3] 奚丽荷，朱忠其，张瑾. 室内空气中甲醛污染的治理技术[J]. 材料导报，2007,4(21):93-94.
[4] 王文超, 周仕学, 姜瑶瑶等. 室内甲醛污染治理技术的研究进展[J]. 2006,29(9):106-110.
[5] 张萌，马立. 室内甲醛污染治理方法对比分析[J]. 制冷与空调，2009,23(2):109-113.
