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1、静电吸附装置

静电吸附装置(Electrostatic precipitator, ESP-静电集尘器)在工业领域的应用已经超过60年。静电吸附装置是利用异性相吸的电气原理,对于直径为0.1~10微米大小颗粒物,吸附效果非常显著。最基本的静电吸附装置由一排垂直排列的放电丝和一排金属集尘板组成。根据实际应用的不同,集尘板之间的间距为0.5cm~1cm之间。
在静电吸附装置的放电丝和集尘板之间设有几千伏的负电压,形成强大的静电场,放电丝放电,使周围的气体发生电离。当空气通过集尘装置时,空气中的颗物(包括微生物)被迫带上正电荷,被牢固的吸附到集尘板上,类似于一个强大的磁铁在工作。

随着静电吸附装置的使用,集尘板上聚集了大量的颗粒物,需要清洗或洗涤才能彻底清洁集尘板。静电吸附装置清洗后,可反复使用。在某种意义上,静电吸附装置优于其他空气净化技术,如HEPA高效过滤器,HEPA过滤器长时间使用时,不仅聚集很多颗粒物成为二次污染源,并且更换一次产生一定的费用。

静电吸附装置根据其基本结构可分为一段式和两段式:

1)一段式静电吸附装置:一段式静电吸附装置是由垂直排列的放电丝和对应的负极集尘板组成,其结构相对简单,对颗粒物的吸附效率不如两段式静电吸附装置。一段式静电吸附装置广泛应用于空气净化装置。在一段式静电吸附装置的负极板上积满颗粒物时,需要清洗,充分晾干后可反复使用。

2)两段式静电吸附装置:两段式静电吸附装置由垂直排列的放电丝和对应的负极集尘板外,增加了并排的正负极板。当空气中的颗粒物通过第一段放电丝时被迫带上正电荷,这些带有正电荷的污染物被牢牢的吸附到第一段的负极集尘板上,未在第一段上被吸附的颗粒物可在第二段的负极板上继续被吸附。因此,两段式静电吸附装置的颗粒物吸附效率高于一段式静电吸附装置。两段式静电吸附装置广泛适用于商业用空气净化装置。

静电吸附装置由于使用开放式的结构设计,比其他空气过滤器降低了风阻,极大减少风机系统电机的耗能,相较于其他空气净化系统而言节省了能源。较低的电机功率也意味着更加安静的运行性能。

2、HEPA 高效过滤器

HEPA是High Efficiency Particulate Air (filter)的简写,中文意思为高效空气过滤器。 HEPA 自1940年由美国原子能委员会研发的,用于过滤放射性微粒污染物。HEPA是一种高效的空气过滤介质,可去除空气中的直径为0.3的微小颗粒物,其吸附率可达99.7%。这些颗粒物包括烟草烟雾,家庭灰尘和花粉等。 超高效空气过滤器(Ultra Low Penetration Air Filter, ULPA)是在HEPA的基础上进一步加强了HEPA的过滤效果,ULPA对0.3微米以上的微粒子的过滤效率达到99.9999%以上。ULPA与HEPA相比,滤料结构更紧凑、过滤效率更高。ULPA过滤器过滤面积更大,容尘能力更强,主要被使用于实验室和工业应用中。

HEPA是由随机排列的直径为0.5~2.0微米之间的玻璃纤维制成的。影响HEPA过滤器吸附功能的关键因素是纤维直径,纤维厚度和表面速度。HEPA过滤器纤维之间的空气间隙远远大于0.3微米。因此,通常假设的HEPA过滤器像一个筛子,小于纤维间隙的颗粒物可以通过是不正确的。

HEPA过滤器对于吸附去除非常微小颗粒物是有效的,但它们不能吸附气体分子,如:挥发性有机化合物、 化学蒸气、 香烟和宠物身上的气味等,因为这些气体分子的直径远远小于0.3微米。

3、活性碳(活性碳过滤器)

我们知道,HEPA过滤器能够吸附空气中的直径为0.3微米以下的微小颗粒物。不过,气体和蒸汽分子直径为0.01微 米或者更小,如:苯和萘两种化合物分别为约0.0006微米和0.0007微米。因此,HEPA过滤器不能去除这些气体。活性碳吸附已被证明是吸附气体的最有效的方法之一。 当某种化学物质通过活性碳表面时,它们将被吸附到表面并被捕获,活性碳就像海绵一样吸附多种类型的气体和气味。

活性碳的主要原料是含碳量较高的任何有机物材料,如煤、 木材、 泥炭、 椰子壳等,在热炉的热分解情况下,碳基材料转换为活性碳。由此产生的产品具有大得难以置信的表面面积以及亚显微孔隙网络,仅仅是1g碳其表面积超过500m2。一些化学物质和化合物被活性碳过滤器去除的例子如:许多挥发性有机化合物、笨、香烟气味等。
颗粒状活性碳是在活性碳原料中,加入适当的粘合剂,增大其硬度,再压制和破碎到正确的尺寸。活性碳过滤器中活性碳的量是影响吸附污染物能力的重要因素之一。过滤器中活性碳越多,过滤器越有效。

4、紫外线

紫外线(Ultraviolet)的意思是"超越紫色",紫色是可见光光谱中频率最高的颜色。紫外线是不可见的电磁辐射的一 种形式,其波长比可见光的波长要短。紫外线具有比可见光更大的能量,可打破物质中原子和分子之间的化学键,改变其结构。紫外线也能引起一些物质发出可见光,这种现象称为荧光。在某些方面紫外线对健康有益,因为紫外线可刺激维生素D的生成,并可杀灭致病微生物。紫外线有许多用途,包括消毒、荧光灯,并应用于天文学。

在光谱的可见光部分,从红色到橙色、黄逐步色、绿色、蓝色、再到紫色,其波长逐步减小,而电磁波能量逐渐增加 。波长的测量单位为纳米(nm),紫外线波长的范围为10~400nm之间,依据波长的长短,紫外线可分为UV-A,UV-B或者UV-C,其波长依次降低。太阳光中含个类别的紫外线中,然而,波长较短但具高能量的紫外线被大气中的氧气尤其是臭氧层所吸收。因此,到达地球表面的紫外线大部分是UV-A,和少许UV-B。

紫外线是通过直接破坏微生物的DNA结构而杀灭各种微生物的。紫外线照射微生物时,破坏其DNA中的核酸结构,使其产生错误的组合方式,导致DNA信息无法被读取或误读,最终使微生物无法进行正常的复制和繁殖。



 

5、光触媒过滤器(TiO2

在20世纪60年代,日本的藤岛博士发现,钛金属在光照射后,可将水分解为氧气和氢气。通过重组纳米级的二氧化钛粒子,发现了大量新的物理和化学性能。这些新发现之一是光催化氧化,可加速对羟基自由基的形成。在光触媒空气净化器中,通常用紫外线照射光触媒(二氧化钛,TiO2),激活其光催化反应,分解有害气体。

二氧化钛是一种半导体,当使用为光触媒时,不需要太多,只是被薄膜覆盖的一块载体即可。二氧化钛的载体一般由陶瓷或者金属制成的。当紫外线照射二氧化钛时,电子得到能量后被释放到其表面。电子与水分子(H2O)在空气中相互作用,形成活性极强的羟基自由基(OH·)和氢氧根离子(OH−)。这些羟自由基攻击更大的有机(碳基)污染物分子,可分裂其化学键,并把它们转化为无害物质,如:二氧化碳和水。

从理论上,光触媒过滤器技术,不似一般的过滤器,只是简单地吸附污染物,而是完全改变了有害物质,有效破坏其化学结构分解为无害物质。不过,实际应用中其效果通常未能达到理论值的水平。

6、负离子

原子包含有一个原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子组成,而原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。当原子在中性条件下,质子数(+)和电子(-)是相等的。当质子数和电子不相等时,成为带有正电荷或负电荷的离子。离子可以通过物理和化学两种方法产生。

正离子(阳离子)是一个原子(或分子)经过高能量冲击已经失去一个或多个电子。自然界造成正离子的原因包括:放射性物质的衰变、氮气的衰变、森林火灾、闪电以及紫外线照射。负离子(阴离子)是一个原子(或分子),获得一个或多个额外的带负电荷的电子或分子。在自然界负离子是由蒸发水、 海浪、瀑布和离子矿物质生成的。

空气中的所有的颗粒几乎都带有正电荷,而负离子带有负电荷,负离子和带正电荷的颗粒物彼此磁性相吸,形成"团块"。这些团块变得足够重时,被重力吸引,沉降到地板上,可以用吸尘器去 除,而不是漂浮在空气中被人体吸入。因此,高性能的负离子发生器会产生一个被称之为"黑墙"的东西,黑色的灰尘附在表面,尤其是负离子发生器的周围。

另外,负离子也已被证明有助于提升情绪,减轻抑郁和季节性情感障碍;加强大脑皮层的功能和大脑的活动,提高工作效率和改善睡眠质量。


7、臭氧

臭氧分子是由3个氧原子排列成"V"型组成,其分子式为O3。气态臭氧是淡蓝色并具有独特刺激性气味的气体。臭氧的名字是来自希腊字母 "OZEIN",意思是"气味或臭气"。当空气中的氧分子(O2)受到外界的能量时,可分解为2个游离的氧原子(O),三个氧原子重新组合形成臭氧(O3)。臭氧是一种强氧化剂,被用于空气消毒、水消毒等领域。

臭氧气体分子(O3)极不稳定,易分解成一个O2和一个高活性的氧原子。当臭氧与有机化合物接触时,臭氧中的一个氧原子从臭氧脱离,与有机化合物产生反应,生产无害无味的物质,主要是CO2和H2O。臭氧与微生物接触时,攻击微生物内部糖蛋白、糖脂和某些氨基酸,如细菌膜中的色氨酸,也作用于巯基基团,中断细胞正常工作的霉,杀灭微生物。

在大气上层,臭氧形成一层防护罩,保护我们免于阳光中的紫外线照射。在地面上,臭氧是有害的空气污染物和城市烟雾的主要成分。长期暴露于高浓度的臭氧中可明显引起肺功能降低,呼吸道炎症,呼吸窘迫。


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