靜電型空氣凈化器臭氧釋放分析

張思翔，張曉陽

（大連海事大學，遼寧 大連 116026）

隨著工業化的持續發展，我國民眾的生活水平日益提升，同時，工業化會對環境造成一定的消極影響，水污染、噪聲污染、空氣污染等情況頻繁發生，其中，空氣污染對于人的影響是最為直觀的。在當前時代背景下，空氣污染的多樣性與復雜性逐漸提升，常見的空氣污染物包括但不限于甲醛、苯、二氧化硫、有機揮發物、細顆粒物等。根據統計可知，現代人一天中80%的時間都處于室內，室內空氣質量對于人的健康狀態影響十分明顯。空氣凈化器能夠很好地降低空氣中存在的污染物，尤其是顆粒物的占比。靜電型空氣凈化器能夠通過電場力的作用對空氣中的污染物進行吸附，但是，部分靜電型空氣凈化器在質量控制方面存在一定缺陷，在去除空氣中污染物的同時會釋放臭氧，臭氧也會對民眾的身體健康造成消極影響，對其進行研究具有一定現實意義。

1 靜電型空氣凈化器運行原理與臭氧產生機理

靜電型空氣凈化器主要通過高壓靜電集塵裝置實現對顆粒物、污染物的有效去除，其功能主要通過空氣電離、顆粒物荷電、荷電粒子向收塵極移動、清除顆粒物四個階段來實現。根據極板差異，可以將高壓靜電凈化裝置分為兩段板式、蜂巢式兩個基本類型，這兩種方式基本原理類似，主要差異為集成板外形以及放電極方式，兩種方式均存在各自的最佳適用場景[1]。具體而言，在同樣大小的風量下，蜂巢式的吸附面積大于板式，但是在面對較小的顆粒物時，板式的效果明顯大于蜂巢式。靜電型空氣凈化器在凈化過程中需要使用高壓電，因此，在運行過程中，自然會產生較多的臭氧以及氮氧化物。

2 試驗方案設計

2.1 試驗平臺設計

本文采用的空氣凈化實驗艙規格以及技術參數如表1 所示。該實驗艙能夠通過調節閥門實現內部氣體自凈，其內部主要結構包括溫濕度控制系統，即電加熱器、加濕器組成。在試驗過程中，技術人員能夠通過艙內部設置的溫度傳感器對其內部的溫濕度進行動態監測[2]。

表1 30m2 空氣凈化試驗艙規格以及技術參數

除了空氣凈化試驗艙以外，實驗平臺還包括污染物塵源系統以及數據采集系統，可以通過一系列傳感器對艙內的各種數據內容進行全方位檢測。

2.2 試驗設備

試驗設備包括：（1）靜電型空氣凈化器。為了提升研究質量，決定采用三種空氣凈化器進行實驗研究，表2 為三種空氣凈化器的主要參數。（2）臭氧檢測儀。型號為OZA-T15，能夠通過紫外線吸收法對空氣中的臭氧濃度進行有效測試，測量范圍為0～600ppm[3]。

表2 空氣凈化器的主要參數

2.3 試驗內容與方法

靜電型空氣凈化器在運行階段會持續釋放臭氧，在封閉空間內部不斷堆積，在常溫環境下，臭氧會快速分解為氧氣，但是，在密閉性較強的30m2空氣凈化試驗艙中，通常會持續存在4h 以上，能夠提供較好的檢測環境。

具體的試驗方法為：（1）將不同型號的靜電型空氣凈化器擺放在30m2空氣凈化試驗艙中間，測點指標為距地面1.5m、距試驗艙壁0.6m、距出風口0.5m。（2）開啟30m2空氣凈化試驗艙的自凈功能，去除其內部存在的臭氧，將其降低到最低檢測值以下。（3）開啟靜電型空氣凈化器，持續運行40min，在運行過程中，持續開啟循環風扇，其目的在于保證臭氧在封閉空間內部的均勻性，進而增強測試精準度。（4）利用臭氧機檢測儀對艙內臭氧含量進行高頻記錄，取平均值作為濃度數據[4]。

3 靜電型空氣凈化器臭氧釋放分析

3.1 凈化器類型對空氣凈化器臭氧釋放量的影響

在溫度為23℃，濕度為40%，風量為400m3/h 的條件下，對三種空氣凈化器產生的臭氧量進行了40min的持續測試。

試驗結果如下：（1）在前5 分鐘內，空氣凈化器1的臭氧釋放速度相對較快，在5 分鐘結束之后，30 空氣凈化試驗艙內部的臭氧濃度就達到了最終濃度的80%。（2）在第15 分鐘左右，臭氧濃度增長速率逐漸表現出相對穩定的態勢，臭氧釋放速率與風量存在一定線性關系。（3）在40min 時，臭氧濃度增長速率已經達到了相當低的水平，1、2、3 三臺空氣凈化器所產生的臭氧濃度分別為118.23μg/m3、119.45μg/m3、133.24μg/m3。根據上文內容可知，在試驗艙中，臭氧的分解速率相對較低，可以通過對20min～40min 階段的濃度變化進行線性擬合的方式獲取具體臭氧釋放速率，通過計算可知，1、2、3 三臺空氣凈化器的臭氧釋放速率分別為0.902mg/h、3.028mg/h、4.273mg/h[5]。

3.2 風量對空氣凈化器臭氧釋放量的影響

在溫度為23℃，濕度為40%的條件下，以空氣凈化器2 為研究對象，對其在不同風量背景下（400m3/h的50%、75%、100%，即400m3/h、300m3/h、200m3/h）持續運行40min 所產生的臭氧量進行測試。

試驗結果如下：（1）在0min～40min 的區間范圍內，三種不同風量背景下臭氧量均表現為類似的上升曲線，其中，臭氧濃度大小關系為400m3/h ＞300m3/h ＞200m3/h。（2）在40min 時，臭氧濃度增長速率已經達到了相當低的水平，三種不同風量背景下，200m3/h、300m3/h、400m3/h 空氣凈化器所產生的臭氧濃度分別為110.34μg/m3、119.85μg/m3、130.21μg/m3。可 以 通過對20min～40min 階段的濃度變化進行線性擬合的方式獲取具體臭氧釋放速率，通過計算可知，400m3/h 風量時的臭氧釋放速率為3.428mg/h，300m3/h 風量時的臭氧釋放速率為3.015mg/h，200m3/h 風量時的臭氧釋放速率為2.113mg/h[6]。

根據試驗結果可知，在風量逐漸增大的背景下，靜電型空氣凈化器的臭氧釋放量也呈現逐漸增大的趨勢。

3.3 溫度對空氣凈化器臭氧釋放量的影響

在濕度為40%、風量為300m3/h 的條件下，以空氣凈化器2 為研究對象，對其在不同溫度背景下（18℃、23℃、28℃）持續運行40min 所產生的臭氧量進行測試。

試驗結果如下：（1）在0min～20min 的區間范圍內，三種不同溫度背景下臭氧量均表現為類似的上升曲線，其中，臭氧濃度大小關系為18℃＜23℃＜28℃。（2）在40min 時，臭氧濃度增長速率已經達到了相當低的水平，18℃、23℃、28℃溫度背景下的臭氧濃度分別為98.23μg/m3、119.78μg/m3、133.56μg/m3。可以通過對20min～40min 階段的濃度變化進行線性擬合的方式獲取具體臭氧釋放速率，通過計算可知，18℃時的臭氧釋放速率為1.625mg/h，23℃時的臭氧釋放速率為3.038mg/h，28℃時的臭氧釋放速率為2.463mg/h[7]。

根據試驗結果可知，在初始階段，溫度升高會促進臭氧釋放，但是在20min 之后，溫度的升高也會導致臭氧出現分解，進而導致臭氧量開始出現明顯的降低，這也是20min～40min 區間范圍內，28℃時臭氧釋放速率小于23℃時臭氧釋放速率的根本原因。

3.4 濕度對空氣凈化器臭氧釋放量的影響

在溫度為23℃，風量為400m3/h 的條件下，以空氣凈化器2 為研究對象，對其在不同濕度背景下（25%、40%、55%、70%）持續運行40min 所產生的臭氧量進行測試。

試驗結果如下：（1）在0min～40min 的區間范圍內，四種濕度條件下的臭氧濃度變化差異相當明顯，臭氧濃度大小關系為25%＜40%＜55%＜70%。（2）在40min 時，臭氧濃度增長速率已經達到了相當低的水平，25%、40%、55%、70%濕度背景下的臭氧濃度分別為95.84μg/m3、119.85μg/m3、147.27μg/m3、217.83μg/m3。可以通過對20min～40min 階段的濃度變化進行線性擬合的方式獲取具體臭氧釋放速率，通過計算可知，25%、40%、55%、70%濕度背景下的臭氧釋放速率分別為1.625mg/h、3.027mg/h、4.025mg/h、6.321mg/h[8]。

根據試驗結果可知，濕度對空氣凈化器臭氧釋放量以及釋放速率能夠產生相當顯著的影響，即濕度越大，臭氧釋放速率也就越大。在相對濕度達到40%以上時，濕度增加導致臭氧釋放量增加越明顯。

4 結論與建議

縱觀全文，靜電型空氣凈化器在運行過程中會產生大量的臭氧，對空間環境造成二次污染，本文以靜電型空氣凈化器類型、溫度、濕度、風量為變量，對不同變量條件下的臭氧產生情況進行了深入分析。現根據試驗結果提出以下幾點解決策略：（1）凈化器種類能夠在一定程度上影響臭氧釋放量，加裝活性炭濾網能夠顯著降低臭氧釋放速率，因此，在實踐中應當盡量選擇裝有活性炭濾網的靜電型空氣凈化器。（2）溫度、濕度風量、對臭氧釋放均比較顯著，為了防止臭氧釋放量增長，應當對靜電型空氣凈化器的工作環境進行控制，在不影響居住體驗的前提下，盡量降低溫度、濕度與風量。（3）通過對臭氧分布進行研究可知，靜電型空氣凈化器產生的臭氧主要集中在送風口0.7m 以內，離出風口越近，臭氧濃度也就越大，因此，在使用過程中，應當盡量將靜電型空氣凈化器放置在遠離人員的位置，一般需要將其放置在房屋中間，距離人體0.7m 以上，以防止高濃度臭氧影響民眾的身體健康。

總而言之，靜電型空氣凈化器確實能夠起到凈化空氣的作用，但其產生的臭氧也會對民眾身體造成二次傷害。在此背景下，靜電型空氣凈化器生產企業、使用人員、相關行業監管人員可以適當結合本文的研究內容，對靜電型空氣凈化器的生產、使用進行適當限制，相信一定能夠提升靜電型空氣凈化器的實用價值。