車廂空氣凈化器原理及應(yīng)用前景分析

車廂空氣凈化器原理及應(yīng)用前景分析一、前言隨著室內(nèi)空氣污染越來越得到市民的關(guān)注，汽車室內(nèi)空氣污染影響健康也成為“汽車一族”關(guān)注的焦點(diǎn)。人們在購買新車之后，新車氣味難聞，特別是裝飾材料中含有的甲醛、苯、氨等可以使人體致癌的有機(jī)氣體，成為司機(jī)們的無形殺手。而對于舊車，由于長久的使用，異味、寵物臭味、煙味、汗味、汽油味等也困擾著眾多司機(jī)和乘客。雖然香水可以暫時(shí)覆蓋臭味，但是香水的成分中卻含有致癌物質(zhì)甲醛，長期吸入，同樣對人體有害。車內(nèi)空氣污染是指由于車內(nèi)引入能釋放有害物質(zhì)的污染源或車內(nèi)環(huán)境通風(fēng)不佳而導(dǎo)致車內(nèi)空氣中有害物質(zhì)無論是從數(shù)量上還是種類上不斷增加，并引起人的一系列不適癥狀。中科國環(huán)環(huán)境技術(shù)研究中心及其廣州分中心對2000多輛車進(jìn)行了為期4個(gè)月的車內(nèi)空氣質(zhì)量檢測，發(fā)現(xiàn)92.5％的車輛都存在車內(nèi)空氣質(zhì)量問題。調(diào)查證實(shí)，車廂內(nèi)存在著大量的細(xì)菌、病毒以及胺、煙堿等有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致乘車人頭暈、惡心、打噴嚏，甚至引起更嚴(yán)重的疾病。新車的污染則更加嚴(yán)重，除以上污染外，甲醛及其他有機(jī)氣體污染較舊車嚴(yán)重，甲醛為最突出者。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，特別是由于開空調(diào)的時(shí)候車窗緊閉，空氣不能及時(shí)流通，致使大約65％的司機(jī)駕車時(shí)會(huì)出現(xiàn)頭暈、困倦、咳嗽的現(xiàn)象，使司機(jī)感到壓抑煩躁、注意力無法集中等不適癥狀。北京出現(xiàn)的我國首例轎車車內(nèi)污染案例也顯示，由于甲醛嚴(yán)重超標(biāo)，使一位盧姓的先生產(chǎn)生嚴(yán)重脫發(fā)，最后廠家做退貨賠款的處理。雖然盧先生贏了官司，但要治愈由此產(chǎn)生的生理和心理身體影響今后還有一段過程。隨著汽車保有量的不斷增加，汽車車內(nèi)空氣污染問題越來越嚴(yán)重地表現(xiàn)出來。二、車內(nèi)空氣污染源及其對人體的影響中科國環(huán)環(huán)境技術(shù)研究中心及其廣州分中心的專家們分析認(rèn)為，汽車內(nèi)空氣污染具有積累性，長期性，多樣性三種主要特征。車內(nèi)空氣污染主要來源于以下幾個(gè)方面：1.新車內(nèi)裝飾材料中含有的有毒氣體，主要包括苯、甲醛、丙酮等有害物質(zhì)，易使人出現(xiàn)頭痛、乏力等癥狀。專家認(rèn)為，內(nèi)部裝飾豪華的轎車更容易產(chǎn)生污染，其內(nèi)部裝飾選用真皮、桃木、電鍍、金屬、油漆、工程塑材等材料處理不當(dāng)，會(huì)釋放出有害物質(zhì)。據(jù)國外一項(xiàng)測試發(fā)現(xiàn)，新車內(nèi)有毒氣體可揮發(fā)6個(gè)月以上，從而使駕駛員身體不適，甚至釀成車禍。2.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的一氧化碳、汽油氣味，均會(huì)使車廂內(nèi)的空氣質(zhì)量下降；車用空調(diào)易產(chǎn)生胺、煙堿、細(xì)菌、病毒等有害物質(zhì)彌漫在車內(nèi)狹小的空間里。3.人體自身的污染，車內(nèi)空間較小引起污染。此外，公交車乘客的交叉污染也很嚴(yán)重，人體各類分泌物彌散在車內(nèi)空氣中，玷污在公交車輛拉手、背扶手、車窗等部位上，產(chǎn)生的污染也比較嚴(yán)重。通過有關(guān)檢測研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車輛不進(jìn)行消毒處理時(shí)，各類致病菌和病毒均檢出。“非典”疫情的蔓延非常好地說明了問題的存在。4.濫用香水和香片。為了清除車內(nèi)的異味，許多司機(jī)就買來空氣清新劑或香水放在車內(nèi)試圖來掩蓋，其實(shí)這對提高空氣質(zhì)量沒什么實(shí)際作用。香水只能遮蓋刺鼻的氣味，無法改變有毒氣體濃度，更無法消除有害影響，而且一些低檔化學(xué)性香料反而會(huì)加重污染。表1是關(guān)于車內(nèi)空氣的主要污染物及其對人的影響。三、車廂空氣凈化器原理目前市場銷售的車廂空氣凈化器型號很多，按其原理分類主要有以下四種：（一）濾網(wǎng)式車廂空氣凈化器采用風(fēng)扇強(qiáng)制換氣，利用多孔性濾材，如無紡布、濾紙、纖維、泡棉等（目前吸附能力最強(qiáng)的濾材為HEPA），也就是醫(yī)療界對空氣品質(zhì)所要求標(biāo)準(zhǔn)的高密度空氣濾材，對空氣中的懸浮顆粒、有害氣體進(jìn)行吸附，從而凈化空氣濾網(wǎng)式空氣凈化器可以有效凈化懸浮物和少部分有害物質(zhì)，但對臭味異味、病原菌、病毒、微生物及裝飾材料造成的空氣污染根本無法消除。其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較簡單。（二）靜電集塵式車廂空氣凈化器用纖維狀活性炭濾網(wǎng)及靜電濾塵網(wǎng)進(jìn)行凈化空氣。靜電濾網(wǎng)的原理是在無紡布纖維內(nèi)植入正負(fù)向永久性電荷，使布面上充滿高伏特?cái)?shù)的強(qiáng)力靜電，用來吸附空氣中的懸浮粒子，使有害人體的分子在通過濾網(wǎng)時(shí)被吸附在濾網(wǎng)內(nèi)，濾網(wǎng)清凈效率可從7%到濾心集塵95%。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。首先，永久性網(wǎng)孔預(yù)過濾器將風(fēng)機(jī)帶進(jìn)的臟空氣和大型顆粒如毛發(fā)和纖維屑網(wǎng)住。其次，空氣清潔器的空氣凈化濾網(wǎng)內(nèi)的高壓電離器使空氣中的污染物小到如細(xì)菌和病毒這樣0.01微米的微粒帶電，并被吸附在收集盤中，這樣可以阻止有害的刺激物在室內(nèi)流通。然后，活性炭過濾器吸收異味。最后，凈化后的空氣又回到了車廂內(nèi)。通過定期洗滌，可以很方便的更新空氣凈化濾網(wǎng)。圖1靜電集塵式空氣凈化器（三）臭氧車廂空氣凈化器臭氧（又名三子氧），分子式O3，是氧的同素異性體。臭氧是人類已知的僅次于氟的第二位強(qiáng)氧化劑，臭氧在一定濃度下能與細(xì)菌、病毒等微生物產(chǎn)生生物化學(xué)氧化反應(yīng)。臭氧有很高的能量，所以很不穩(wěn)定，在常溫、常壓下分子結(jié)構(gòu)易變，很快分解成氧（O2）和單個(gè)氧原子（O）。單個(gè)氧（O）具有很強(qiáng)的活性，對細(xì)菌、病毒等微生物有較強(qiáng)的氧化作用。臭氧消毒是屬于用車內(nèi)的空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行消毒的方式，使用專用的消毒液進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，可將車內(nèi)的異味除去，有一定的消毒除菌作用，特別是針對胺、煙堿、細(xì)菌等。臭氧消毒法操作起來較簡單，將一根連接著汽車專用消毒機(jī)的膠管伸入車廂內(nèi)，打開汽車專用消毒機(jī)，消毒機(jī)把通過高壓放電產(chǎn)生的高濃度臭氧送到車內(nèi)的每個(gè)角落，如此只需幾分鐘就可以了。雖然消毒時(shí)間很短，但消滅病菌較徹底。美中不足的是，消毒后車廂里會(huì)留有一點(diǎn)臭氧味，不過由于臭氧可以很快分解為無色無味的氧氣，所以只要將車窗打開一會(huì)兒，味道就一點(diǎn)沒有了。（四）負(fù)氧離子式車廂空氣凈化器空氣中的氣體分子或原子在某些外界條件作用下形成正負(fù)離子。正離子可使人體產(chǎn)生失眠、頭痛、血壓升高等不良病癥；而負(fù)離子則對人體健康有益。而負(fù)氧離子能改善呼吸道及肺功能，影響人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和血液循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)人體吸入負(fù)氧離子30分鐘后，肺增加吸收氧氣20%，排出二氧化碳約14.5%。降低血壓，改善心機(jī)功能，凈化血液，活化細(xì)胞，改善睡眠，促進(jìn)新陳代謝，因此稱其為“空氣中的維生素”。車用負(fù)氧離子空氣凈化器利用高壓放電、有選擇性地對空氣中氧原子進(jìn)行電離，產(chǎn)生負(fù)氧離子。負(fù)氧離子具有十分活潑的化學(xué)特性，它能迅速與空氣中其它化合物結(jié)合，使其形成新形態(tài)的氧化物，進(jìn)而使某些氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為晶態(tài)物達(dá)到凈化空氣目的。負(fù)氧離子發(fā)生器雖對空氣有一定清新作用，但對驅(qū)除空氣中的有害氣體和懸浮顆粒物并無多大功能。（五）納米光催化車廂空氣凈化器（也稱光觸媒技術(shù)）光觸媒是一種在光的照射下，自身不起變化，卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，就象植物的光合作用中的葉綠素。它是將附著在有效介質(zhì)上的納米級TiO2顆粒通過特定光源的照射，產(chǎn)生一種“電子-空穴”對（一種高能粒子），這種“電子-空穴”對和周圍的水、氧氣發(fā)生作用后具有極強(qiáng)的氧化—還原能力，能將空氣中甲醛、苯等污染物直接分解成無害無味的物質(zhì)，以及破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁，殺滅細(xì)菌并分解其絲網(wǎng)菌體，從而達(dá)到消除空氣污染的目的。其原理如圖2所示。光觸媒在太陽光或室內(nèi)熒光燈的照射下態(tài)產(chǎn)生殺菌、抗毒、除臭、油污分解、防止發(fā)霉、防止青苔藻類的產(chǎn)生，起到強(qiáng)大的空氣凈化作用。一般來說，光觸媒必須在紫外線的照射下才能發(fā)揮作用。如果不能獲得太陽光照，若想激活光觸媒，則必須另外加上紫外燈。紫外燈的選擇波長應(yīng)該在254nm或者365nm的效果比較好。至于在自然光和日光燈等微弱光源甚至是無光的條件下，普通的光觸媒是不能正常發(fā)揮功效的。那種所謂的無光條件下發(fā)揮作用的“冷觸媒”已然失去了“光觸媒”的真正含義。PIP是一種新型的光觸媒，它是采用特殊設(shè)備，通過珠擊法（ShootPeening）將金屬粉末用接近音速的速度，高速注射在預(yù)處理產(chǎn)品表面上，從而形成特殊的具有缺氧傾斜結(jié)構(gòu)層的金屬氧化被膜。這就是PIP自然觸媒的由來。正是由于它的二氧化鈦（TiO2）層為一缺氧傾斜結(jié)構(gòu)層，PIP自然觸媒與同類光觸媒產(chǎn)品相比，突破了傳統(tǒng)的光觸媒必須在紫外線的照射下才能反應(yīng)的弊端，具有在各種條件下反應(yīng)的能力（電磁波、紫外線、紅外線、可見光等），甚至在幾乎完全黑暗的環(huán)境下，也能發(fā)生反應(yīng)。PIP自然觸媒不但具備傳統(tǒng)光觸媒殺菌、除臭、防霉、除污、凈化空氣、自然生成負(fù)離子等特點(diǎn)，還因?yàn)槠涮厥獾慕Y(jié)構(gòu)，與同類型產(chǎn)品相比擁有超過500倍的超強(qiáng)能力。PIP自然觸媒適用范圍更加廣泛，因?yàn)闆]有使用條件的限制，它可以使用在任何地方。光觸媒作為一種新興的空氣凈化產(chǎn)品，主要有以下功能：1.空氣凈化功能：對甲醛、苯、氨氣、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影響從類身體健康的有害有機(jī)物起到凈化作用。2.殺菌功能：對大腸桿菌、黃色葡萄球菌等具有殺菌功效。在殺菌的同時(shí)還能分解由細(xì)菌死體上釋放出的有害復(fù)合物。3.除臭功能：對香煙臭、廁所臭、垃圾臭、動(dòng)物臭等具有除臭功效。4.防污功能：防止油污、灰塵等產(chǎn)生。對浴室中的霉菌、水銹、便器的黃堿及鐵銹和涂染面褪色等現(xiàn)象同樣具有防止其產(chǎn)生的功效。5.凈化功能：具有水污染的凈化及水中有機(jī)有害物質(zhì)的凈化功能，且表面具有超親水性，有防霧、易洗、易干的效能。四、應(yīng)用前景根據(jù)中國國家汽車行業(yè)“十五”規(guī)劃研究組預(yù)測：2005年和2010年轎車保有量將分別達(dá)到843～869萬輛和1423～1543萬輛，轎車需求量110～121萬輛和193～220萬輛。到2020年，我國轎車保有量將達(dá)到1億輛。在美國，91％的轎車天天要進(jìn)行消毒殺菌處理；在日本，96％的私家車天天使用車內(nèi)凈化產(chǎn)品；在中國，47%的車主用香水掩蓋車內(nèi)各種異味。中國科協(xié)工程學(xué)會(huì)環(huán)境專業(yè)委員會(huì)檢測報(bào)告指出：中國國內(nèi)有超過9成的車內(nèi)空氣質(zhì)量超標(biāo)，汽車車內(nèi)空氣污染問題非常令人擔(dān)憂。因車內(nèi)空氣的有害物質(zhì)引起的白血病等案例數(shù)以千計(jì)。以上的事實(shí)和數(shù)字讀起來索然無味，但卻實(shí)實(shí)在在地告訴我們一種汽車用品的消費(fèi)趨勢正在形成。綜上所述，各種車廂空氣凈化器各有其優(yōu)缺點(diǎn)。對于濾網(wǎng)式普通車廂空氣凈化器，濾網(wǎng)式空氣凈化器可以有效凈化懸浮物和少部分有害物質(zhì)，但對臭味異味、病原菌、病毒、微生物及裝飾裝修造成的空氣污染根本無法消除。對于靜電集塵式車廂空氣凈化器，它無法吸附消除臭味、無法分解有毒化學(xué)氣體、需與其它器材配合才行，濾網(wǎng)效率會(huì)隨時(shí)間遞減。相當(dāng)于ＨＥＰＡ濾網(wǎng)過濾空氣的60%效能，清凈效率會(huì)隨著懸浮微粒的累積增加而遞減，需經(jīng)常清洗集塵板以恢復(fù)其效率，故維修費(fèi)用比較高。利用臭氧車廂空氣凈化器和負(fù)氧離子式車廂空氣凈化器來講，這類空氣凈化器一般還附有其它功能，即所謂的復(fù)合型。高效HEPA過濾網(wǎng)可以過濾掉99.9%以上的塵埃微粒、花粉、細(xì)微毛發(fā)、螨蟲尸體、煙霧等，另外吸入適量的臭氧對人預(yù)防流行性感冒、肺炎、鼻炎、哮喘等呼吸道疾病也有幫助。但臭氧消毒的臭氧為強(qiáng)氧化劑，其在消毒的同時(shí)，不可避免對其他物體有著氧化作用，尤其對橡膠和塑料制品。因此，凈化空調(diào)系統(tǒng)中密封墊應(yīng)采用硅橡膠，對凈化區(qū)內(nèi)塑料制品應(yīng)注意保護(hù)。在使用時(shí)，要適當(dāng)注意車廂內(nèi)臭氧的濃度，當(dāng)車廂內(nèi)臭氧濃度超過0.1PPM，就會(huì)引起頭痛，濃度超過0.5PPM就會(huì)引起呼吸困難，故使用時(shí)應(yīng)特別注意。與傳統(tǒng)的空氣凈化產(chǎn)品（如噴灑空氣清新劑、香水、臭氧消毒器和車載氧吧負(fù)離子發(fā)生器之類）相比，光觸媒產(chǎn)品對車內(nèi)污染清除得更為徹底。光觸媒產(chǎn)品自身又無毒無害無味，不會(huì)像有的空氣凈化產(chǎn)品本身還會(huì)帶來副作用，而且攜帶、操作方便。光觸媒是在納米技術(shù)上的一個(gè)應(yīng)用，其性能在國際上都得到了普遍認(rèn)證，國內(nèi)也開始在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)用，并得到了普遍的認(rèn)可，并成為21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品之一。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中也有很多的實(shí)例：比如說非典盛行期間，臺(tái)灣政府辦公樓就用光觸媒進(jìn)行了處理，日本普遍在學(xué)校，公共場所，交通工具中使用，日產(chǎn)藍(lán)鳥汽車、國產(chǎn)宇通客車等都進(jìn)行了光觸媒處理，甚至一些醫(yī)院、采血車等也都進(jìn)行了光觸媒處理，所以，其功效是得到了普遍認(rèn)可的。它作為一種新興的高科技產(chǎn)品，具有全方位去除室內(nèi)環(huán)境污染的特點(diǎn)，它不同于