光催化氧化技術在室內環(huán)境空氣凈化中的應用

劉振興

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西西安710300）

1 光催化氧化技術

光降解是光催化氧化技術的最簡模式，即通過光對有機物產(chǎn)生作用，將有機物逐漸的氧化成低分子中間產(chǎn)物，最終將其分解為二氧化碳、水及其他化學離子。

光催化氧化技術是現(xiàn)今較為高端的氧化技術，光催化反映是指化學反應的發(fā)生需要光參與發(fā)生作用，而光催化氧化技術在于利用光的作用激發(fā)氧化，將O2、H2O2等氧化劑置于待處理的環(huán)境中，通過光輻射（主要為紫外線、UV-H2O2、UV-O2），使得氧化劑在待處理環(huán)境中加快分解產(chǎn)生羥基自由基的速度，促進污染物與有機物相結合，將結合后的有機物氧化去除。[1]

2 室內空氣問題及產(chǎn)生原因

由于社會的發(fā)展及生活水準的提高，三大產(chǎn)業(yè)中需要勞動力進行室外作業(yè)的時間大大降低，這使得人們在室內逗留的時間遠遠超過室外，這里所指的室內不僅包括自身居住的空間，還包括工作空間、功能性場所以及交通工具上，因此室內空間的安全與潔凈對人群的社會活動與身體狀況影響巨大。[2]

室內空氣污染主要是指室內空氣中存在的一些物質可能引起人體的不適或造成人體傷害，能夠造成污染的物質從形態(tài)上可分為兩種：顆粒狀污染物與氣體狀污染物，顆粒狀污染物可以通過開窗換氣來降低其對人體造成的影響，因此氣態(tài)污染物成為室內空氣污染的主要污染物來源。氣態(tài)污染物包括甲醛、揮發(fā)性有機物、苯系物、氨氣、氡氣等幾種，其造成的危害分別為：

（1）甲醛。甲醛是一種無色但氣味能夠對鼻腔產(chǎn)生強烈性刺激的氣體，主要來源于室內裝修材料中，例如纖維板、密度板、粘合劑、墻紙、墻面涂料等，在正常室溫環(huán)境中極易揮發(fā)，留存時間最長能夠達到15年。甲醛氣體污染會對眼睛、外露皮膚、鼻腔、氣管等部位產(chǎn)生刺激，從而造成流淚、角膜炎、皮膚紅疹、流鼻涕、干咳、急慢性支氣管炎癥等五官及呼吸系統(tǒng)問題，同時吸入的甲醛氣體還會影響腸胃功能的正常運行，導致肺部、胃部病變，嚴重者可致死。長時間低量接觸甲醛氣體會造成兒童體質下降、心臟病、哮喘、精神抑郁等問題，是世界衛(wèi)生組織公認的致癌、致畸形有毒氣體。

（2）揮發(fā)性有機物。揮發(fā)性有機物存在于油漆、粘合劑、洗滌劑、建筑材料、裝飾材料、人造纖維制品之中，氣體無色，但有刺激性且臭，在正常室溫下能夠以蒸汽方式在空氣中流動，對人的外表皮膚與呼吸道黏膜傷害很大，并且其中的某些種類會導致免疫能力的喪失，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，甚至損害肝臟與人體造血能力。

（3）苯系物。苯系物包含奔、甲苯、二甲苯等氣體，無色但氣味芬芳，主要來源于室內裝修所使用的油漆，且揮發(fā)性很強，在常溫下即可形成苯蒸氣，揮發(fā)量隨著溫度的提升而不斷提高，這種氣體一旦進行身體內，短時間內大量攝入會出現(xiàn)頭昏、頭疼、呼吸不暢、行為不協(xié)調等急性輕度中毒現(xiàn)象，當這種狀態(tài)持續(xù)時就會由輕度中毒轉為重度中毒，中毒者昏厥、血壓下降、肌肉震顫等現(xiàn)象，如果搶救不及時會有致命危險。

（4）氨氣。氨氣相較于空氣較輕，且無色，臭味，且味道刺激感強烈，來源主要為室內工程建造時使用的混凝土添加劑、室內裝修材料及漂白劑。其對人體的傷害表現(xiàn)在對外表皮膚的腐蝕作用，這是因為氨氣是一種具有堿性性質的氣體，當其將人體外表皮膚包圍后，就會強吸水性降低皮膚細胞中水分含量，形成堿性液體使組織蛋白變質，高濃度的氨氣在腐蝕作用之外還會反向作用于三叉神經(jīng)的末梢，從而導致心臟停搏致人死亡。

（5）氡氣。氡氣是一種具有放射性的氣體，無色、無味且不易被察覺，但卻普遍存在與空氣之中，室內污染中的氡氣來源于建筑工程中地基與其周圍土壤之中、室內裝修材料、天然氣燃燒釋放等幾項來源。氡氣對人體的危害十分特殊，因為它能夠隨機造成身體傷害，并不固定表現(xiàn)在身體的某一部分上，如果人體暴露在高濃度氡氣中，則會使自身血細胞發(fā)生變化；如果與神經(jīng)系統(tǒng)結合，則會造成人體癱瘓。其隨機效應中最為顯著的特點在于氡氣能夠在人體某一器官中誘發(fā)腫瘤細胞，并逐步轉變?yōu)榘┌Y。

3 光催化氧化技術如何實現(xiàn)室內空氣凈化

光催化氧化技術通過釋放催化劑使得空氣中的有害物質與催化劑分解出的有機物相融合，并通過氧化作用將結合后的有機物分解為二氧化碳、水以及其他離子，輔助使用吸附手段處理，使得經(jīng)過該技術處理后的室內空氣安全性提高，光催化氧化技術處理室內空氣污染效率高，將成本平攤后經(jīng)濟效益更優(yōu)，且不用考慮技術實施后化學結合物的再處理，具有環(huán)保性。

室內空氣凈化的方法包括污染物轉移法與污染物清除法兩種，污染物轉移法是借助風力或借助具有吸附性質的吸附劑來將空氣中的污染物轉移至其他地方。降低室內空氣中污染物含量，達到凈化目的。另一種方法較為徹底，就是通過將有害污染物質降解、分解或氧化處理，使污染物從根源上徹底消除。

光催化氧化技術就屬于第二種污染物處理方式，其在室內空氣凈化中的應用主要通過光催化空氣凈化器的發(fā)明與使用實現(xiàn)，光催化空氣凈化器主要由光催化劑載件、光催化氧化反映中的光源、吸排風系統(tǒng)三部分組成，其運行原理在于通過將含有污染物的室內空氣吸入機器中，TiO2光催化劑由載件內噴出，于空氣中有毒物質結合，通過光源的照射作用完成光催化氧化反映，再由吸排風系統(tǒng)向外排出，反復多次后室內空氣污染得到解決。

4 總結

人類活動范圍大部分集中在室內，室內空氣質量問題對人體健康狀況直接相關，在這種情況下使用光催化氧化技術，將有毒有害的室內空氣污染物轉化為無污染的物質，能夠保證人類生活環(huán)境的安全與身體狀況的提高，從而達到科技為人服務的目的。