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室内装饰污染治理技术的发展

来源:233网校 2008-09-09 09:20:00
  据国家权威部门统计:城市中有2/3的人群生活在高度污染的环境里,现代人正遭遇以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。目前中国每年由室内装饰污染引起的死亡人数已达11.1万人,室内环境污染已经引起35.7﹪的呼吸道疾病,22﹪的慢性肺病和15﹪的气管炎、支气管炎和肺癌。急诊数达430万人次,经济损失高达107亿美元。北京儿童医院小儿科主任医师臧晏经过半年的调查发现,经她诊治的白血病患儿中,近90﹪的孩子家中近期进行过装修。
  一、室内装饰污染的治理
  1、装饰污染治理要从源头抓起人体有68﹪的疾病是由于室内污染引起的,净化治理室内环境对人来说尤为重要。关注室内净化问题要从源头做起,从预防措施做起。
  在室内空气中,在多达数十种至百种以上的气体和微生物等污染物,特别是室内通风条件不良时。这些气体污染物就会在室内积聚、浓度升高、有的浓度超过卫生标准造成室内空气严重污染。过度繁殖的细菌会造成微生物及其污染物。室内潮湿的地方容易滋生真菌,造成微生物污染室内空气。真菌在大量繁殖的过程中,还会散发出令人讨厌的特殊臭气。越是现代化程度高的大办公室,越怕有人得呼吸道传染病。2003年爆发的SAILS疫情使人们对室内空气的微生物污染问题更加关注。
  治理室内污染必须从绿色健康住宅建筑的设计理念着手,保证建筑物具有合理的室内空间、采光、通风、良好的外部环境绿地、水和空气,所采用的建筑材料环保达标,并尽量采用先进的安全性高的新材料。为了起到防微生物污染,在必要的地方,可以采用抗菌材料及其制品,控制微生物的污染。例如,家居、宾馆、办公楼可以采用抗菌地板、抗菌内墙涂料、抗菌家具、抗菌油漆、抗菌洁陶、抗菌塑窗,具有长效、广谱的抑杀微生物的作用,而对人、环境则无毒安全。中央空调系统的结构件和过滤材料可选用抗菌防霉材料制造。室内地毯可采用抗菌防螨地毯。
  2、室内空气污染的治理,“亡羊补牢,犹未为晚”
  由于前些年建设发展异常迅速,我国在住宅等建筑中使用了大量不合格的建材,在室内污染治理方面欠债较多。因此,有必要采取一些室内空气净化技术来弥补和解决。
  一般用于室内空气净化方法,按作用原理可分为:通风换气吸收、吸附、催化氧化与遮盖法。常见的净化器类型有以下几种:
  (1)通风换气机。
  (2)静电式室内空气净化器(主要用于可吸收颗粒物的净化)。
  (3)过滤式室内空气净化器(主要用于可吸收颗粒物和气态污染物的净化)。
  (4)复合式室内空气净化器(主要用于可吸收颗粒物和气态污染物的净化)。
  (5)净化性涂料(纳米光触媒涂料等用于气态污染物的净化)。
  (6)纳米触媒类空气净化材料(气态污染物的净化及细菌类)。
  下面对涉及到的原理作一些介绍:
  (1)物理吸附技术:采用吸附的方法,如采用活性炭、灰泥、硅藻类物质,对释放到室内空气中的有害气体进行吸附,而不能对有害气体进行分解。吸附饱和后,就需要更换,否则有害气体就会重新释放出来,重新造成污染,成本高且治标不治本。
  (2)臭氧氧化技术:采用臭氧强氧化性净化空气的治理技术,清除空气中的有害成分,是目前国际公认的室内空气治理的一种常用、安全的物理方法,适用于中度、轻度污染。现在这一技术已经被医院等公共场所广泛采用。其最大的特点是不会生成任何残留物及二次污染。但采用这种技术对居室进行治理时,人要暂时离开房间,避免臭氧中毒。
  (3)高压电离技术:高压电负离子方法是利用高压电离分解苯、甲醛等有害气体的办法,主要是用一种产生高压电的仪器,使苯、甲醛等有害气体经高压电离,快速氧化成负离子,与空气结合后,还原成氧气、水和二氧化碳。这种办法有见效快,无污染,不留死角的特点。可以定期采用,作为定期集中治理室内空气超标问题的选择。
  (4)化学反应技术:采用“化学品”对室内空气中的有害气体进行分解,“化学品”虽然每次使用成本低,但对TVOC的消除率不足40%,时效性极短,叠加成本很高。大量反复使用还会对人体造成新的二次污染。
  (5)植物生态技术:在居室内放一些抗污染的花草,也能起到“空气净化器”的作用。如:常青藤能让90%的苯消失;吊兰能“吞食”室内96%的一氧化碳、86%的甲醛和过氧化氮等;天南星的苞叶能吸收80%的苯、50%的三氯乙烯,仙人球、芦荟等都具有空气净化功能。
  (6)光触媒净化技术:日本在1973年发明的“光触媒”净化技术对消除室内各种有害气体来说,可以称为一次技术革命。“光触媒”的工作原理是:纳米级的二氧化钛(TiO2)通过紫外线催化,产生游离电子及空穴,进而产生极强氧化作用的氢氧自由基,它可氧化分解各种有机化合物和部分无机物。氧化大多数有机污染物的结果是,使之分解成为无害的C02、H20和矿物酸,起到净化环境作用。选择合适的“光触媒”对重度污染具有治理见效快的显著特点。但是,光触媒在进行光合作用,发生化学反应过程中,有可能产生少量二次污染,对壁纸、木制家具的油漆表面等会有所影响,是需要慎重选择和采用的原因。另外,目前市场上的光触媒价格也较高。
  采用光催化技术吸附家具中的甲醛,针对室内空气的甲醛、氨、苯等有害气体,利用风力流动的原理,通过一种吸附设施使室内空气产生流动,气流从而通过吸附材料将空气中的有毒有害气体吸附,将有害气体控制在不危害人的身体健康指标之内。半导体光催化材料的氧化活性与导带/价带的氧化-还原电位有关,其催化效率与材料颗粒大小有关。
  长期以来,Ti02光催化材料在实际应用时遇到了两大技术问题,一是必须有波长小于400nm的紫外光的存在,二是光催化效率仍较低、性能不稳定。“光触媒”在晚上无光照和家庭室内存在光照不足时,就会对某些有害气体分解不充分,形成新的对人体更为有害的中间体。纳米TiO2光催化材料的研制开发为克服了上述制约因素提供了解决方案。近年来已国内外已有多个报道,开发出了可在可见光和弱光条件下使用的纳米Ti02.纳米级的TiO2光触媒由于比表面积很大,吸附物质和吸收光子的能力比普通TiO2有显著提高。
  纳米TiO2在环境净化方面的开发主要有涂料、喷剂等建筑装饰产品。缺点是:施工困难,需要粘合剂。如玻璃表面必须采用磁控溅射方法才可施工。应用纳米TiO2必须解决涂料成膜载体的研制。如果选择高分子成膜物质,则一定要解决其被氧化分解的问题,以保持光催化膜的稳定性。光触媒可用于瓷砖、浴室、手术室的抗菌,玻璃的防雾、户外建筑物的防污、灯罩和汽车反光镜的保洁,也可用于制造光触媒型空调滤网。
  (7)“空气触媒”净化技术:2002年由日本大板市立研究所发明,是光触媒的升级替代产品,是室内空气污染治理技术的又一次质的突破。“空气触媒”的成份是纳米级磷酸二氧化钛,原液状态下的平均直径为0.01um~0.02um的氢氧根络化物,存在状态呈低聚体状态。钛化物喷射到物体表面后,伴随着水分的蒸发钛化物出现脱水缩合,48小时内形成透明坚固的多孔质无机物聚合物薄膜(厚度为0.05um~0.5um的非结晶体)。当多孔质无机物聚合物薄膜与空气中的水及氧气接触时,在空气中生成大量氧原子和氢氧游离基。氢氧游离基具有从有机物中夺取氧的强大力量,可有效分解各种有害气体,抑制细菌生长,除臭、防霉变,保持空气的持久清新。
  “空气触媒”的特点就是在无光照的条件下就能对各种装饰污染起到分解作用,对甲醛等有害气体的分解效果达到90%以上,效果远远高于其它产品。并且施工方便,不需要粘结剂就可以附着在各种物体的表面,不会因为使用粘结剂(有机溶剂)造成空气的二次污染。依据日本JIS标准进行一万次反复摩擦及一百次洗涤的试验,证明该产品具有极强的附着力和耐擦洗性,可喷涂在家具、餐桌、厨柜、玻璃、不锈钢、窗帘等各种物体的表面。这层膜具有优良的自洁性,拒油、拒尘,有效减少污染物的附着,能长期保持物体表面的清洁,可用于防污自洁。
  “空气触媒”不损坏施工材料的颜色,通过对纤维、树皮、树脂等材料施工后的实验表明,实验物品的变褪色(级)都小于5,可判断为几乎无颜色变化。“空气触媒”只对空气中的氧和水分子进行催化,本身不参与反应,效果性在理论上有永久效果。在选择污染治理产品时,空气触媒是理想的选择,但目前的市场价格较高。
  预测:室内空气治理行业至2008年每年将达到近300亿元的市场规模。“空气触媒”将会成为人们办公、居家生活的必备品。
  3、室内致病菌污染的解决方案
  由于中央空调的普遍使用,加剧了室内空气的微生物污染,一是把外界空气中的细菌送人了室内,二是将室内的细菌随浮尘重新扬起。污染源主要是积存在空调系统过滤器和风道、风口的细菌。SARS流行期间,大规模、频繁地喷洒消毒液是消灭传染源的应急措施,但是一般消毒剂强烈的刺激气味又使人们难以接受。
  目前,家电厂家研制开发具有空气过滤功能和净化功能的健康空调,可以起到一定的作用。其原理是多级多功能过滤网的使用和抗菌壳体材料的采用。例如,第一级前置滤网用于捕捉漂浮于空气中之较大微粒(大于5微米),进而延长后段滤材之使用寿命,第二级医疗级HEPA滤网可阻挡花粉、霉菌、孢子、二手烟等,第三级吸收有毒化合物及腐蚀性气体,第四级“触媒氧化作用”破坏及消除有毒气体及臭味,第五级紫外线结合触媒杀菌模块在纳米触媒滤网上杀菌消毒,第六级负离子及活氧作用可保室内空气清净,改善睡眠品质。
  亚铁盐空调过滤网:这种过滤网的工作原理是利用纳米超微粒子亚铁盐的超强磁性和渗入到过滤材料中的空气触媒来发挥作用的。亚铁盐的粒度约lOnm,当带有中央风道里繁殖的500~10000nm的病原体的气体和带有各种有害污染气体通过过滤网时,病原体就会切割亚铁盐产生的磁力线,根据法拉第电磁感应定律,病原体自身产生涡电从而被杀灭,通过过滤材料的各种有害气体在无光条件下被空气触媒有效分解,从而起到净化室内空气的作用。这种过滤网在空气中能发挥作用,在水中也同样有效。由于健康空调已成为生产厂追逐的“卖点”,国家有关部门正在制定相关标准,以规范该类产品的性能。
  另外,利用天然产物的杀菌性能解决室内微生物污染问题也有作用:首先,从桉树、茶树、檀香树和缬草中提取出植物精油(植物的次生代谢物,萜烯和萜类化合物);再以植物精油为原料,制成空气净化剂浓缩液;使用时将浓缩液经水溶解,放人空气健康机,该机开动后植物精油中被激活的成分便可分布到室内空气中,对空气中的致病微生物,如流感病毒、金黄色葡萄球菌、结核杆菌、溶血性链球菌等起杀灭作用。同时,散发到空气中的负离子水滴还可以被吸附到烟雾、粉尘等悬浮颗粒物上,使之沉淀降落,从而起到清除室内异味、清洁空气的作用。
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