光催化氧化技術(shù)在室內(nèi)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(shù)學院，陜西西安710300）

1 光催化氧化技術(shù)

光降解是光催化氧化技術(shù)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(shù)是現(xiàn)今較為高端的氧化技術(shù)，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(shù)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(jié)合，將結(jié)合后的有機物氧化去除。[1]

2 室內(nèi)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(nèi)逗留的時間遠遠超過室外，這里所指的室內(nèi)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(nèi)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(nèi)空氣污染主要是指室內(nèi)空氣中存在的一些物質(zhì)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(zhì)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(nèi)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?qū)Ρ乔划a(chǎn)生強烈性刺激的氣體，主要來源于室內(nèi)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(zhì)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(nèi)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(nèi)，短時間內(nèi)大量攝入會出現(xiàn)頭昏、頭疼、呼吸不暢、行為不協(xié)調(diào)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(zhuǎn)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(nèi)工程建造時使用的混凝土添加劑、室內(nèi)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(zhì)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(zhì)，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(nèi)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(nèi)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(jié)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(zhuǎn)變?yōu)榘┌Y。

3 光催化氧化技術(shù)如何實現(xiàn)室內(nèi)空氣凈化

光催化氧化技術(shù)通過釋放催化劑使得空氣中的有害物質(zhì)與催化劑分解出的有機物相融合，并通過氧化作用將結(jié)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(shù)處理后的室內(nèi)空氣安全性提高，光催化氧化技術(shù)處理室內(nèi)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(shù)實施后化學結(jié)合物的再處理，具有環(huán)保性。

室內(nèi)空氣凈化的方法包括污染物轉(zhuǎn)移法與污染物清除法兩種，污染物轉(zhuǎn)移法是借助風力或借助具有吸附性質(zhì)的吸附劑來將空氣中的污染物轉(zhuǎn)移至其他地方。降低室內(nèi)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(zhì)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(shù)就屬于第二種污染物處理方式，其在室內(nèi)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(nèi)空氣吸入機器中，TiO2光催化劑由載件內(nèi)噴出，于空氣中有毒物質(zhì)結(jié)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(nèi)空氣污染得到解決。

4 總結(jié)

人類活動范圍大部分集中在室內(nèi)，室內(nèi)空氣質(zhì)量問題對人體健康狀況直接相關(guān)，在這種情況下使用光催化氧化技術(shù)，將有毒有害的室內(nèi)空氣污染物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)，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。