1、车厢空气净化器原理及应用前景分析一、前言 随着室内空气污染越来越得到市民的关注，汽车室内空气污染影响健康也成为“汽车一族”关注的焦点。人们在购买新车之后，新车气味难闻，特别是装饰材料中含有的甲醛、苯、氨等可以使人体致癌的有机气体，成为司机们的无形杀手。而对于旧车，由于长久的使用，异味、宠物臭味、烟味、汗味、汽油味等也困扰着众多司机和乘客。虽然香水可以暂时覆盖臭味，但是香水的成分中却含有致癌物质甲醛，长期吸入，同样对人体有害。 车内空气污染是指由于车内引入能释放有害物质的污染源或车内环境通风不佳而导致车内空气中有害物质无论是从数量上还是种类上不断增加，并引起人的一系列不适症状。中科国环环境技术研
2、究中心及其广州分中心对 2000 多辆车进行了为期 4 个月的车内空气质量检测，发现 92.5的车辆都存在车内空气质量问题。调查证实，车厢内存在着大量的细菌、病毒以及胺、烟碱等有害物质，这些有害物质会导致乘车人头晕、恶心、打喷嚏，甚至引起更严重的疾病。新车的污染则更加严重，除以上污染外，甲醛及其他有机气体污染较旧车严重，甲醛为最突出者。 调查发现，特别是由于开空调的时候车窗紧闭，空气不能及时流通，致使大约 65的司机驾车时会出现头晕、困倦、咳嗽的现象，使司机感到压抑烦躁、注意力无法集中等不适症状。北京出现的我国首例轿车车内污染案例也显示，由于甲醛严重超标，使一位卢姓的先生产生严重脱发，最后厂家
3、做退货赔款的处理。虽然卢先生赢了官司，但要治愈由此产生的生理和心理身体影响今后还有一段过程。随着汽车保有量的不断增加，汽车车内空气污染问题越来越严重地表现出来。 二、车内空气污染源及其对人体的影响 中科国环环境技术研究中心及其广州分中心的专家们分析认为，汽车内空气污染具有积累性，长期性，多样性三种主要特征。车内空气污染主要来源于以下几个方面： 1.新车内装饰材料中含有的有毒气体，主要包括苯、甲醛、丙酮等有害物质，易使人出现头痛、乏力等症状。专家认为，内部装饰豪华的轿车更容易产生污染，其内部装饰选用真皮、桃木、电镀、金属、油漆、工程塑材等材料处理不当，会释放出有害物质。据国外一项测试发现，新车内
4、有毒气体可挥发 6 个月以上，从而使驾驶员身体不适，甚至酿成车祸。 2.汽车发动机产生的一氧化碳、汽油气味，均会使车厢内的空气质量下降；车用空调易产生胺、烟碱、细菌 、病毒等有害物质弥漫在车内狭小的空间里。 3.人体自身的污染，车内空间较小引起污染。此外，公交车乘客的交叉污染也很严重，人体各类分泌物弥散在车内空气中，玷污在公交车辆拉手、背扶手、车窗等部位上，产生的污染也比较严重。通过有关检测研究发现，当车辆不进行消毒处理时，各类致病菌和病毒均检出 。 “非典”疫情的蔓延非常好地说明了问题的存在。 4.滥用香水和香片。为了清除车内的异味，许多司机就买来空气清新剂或香水放在车内试图来掩盖，其实这对
5、提高空气质量没什么实际作用。香水只能遮盖刺鼻的气味，无法改变有毒气体浓度，更无法消除有害影响，而且一些低档化学性香料反而会加重污染。表1 是关于车内空气的主要污染物及其对人的影响。 三、车厢空气净化器原理 目前市场销售的车厢空气净化器型号很多，按其原理分类主要有以下四种： （一）滤网式车厢空气净化器 采用风扇强制换气，利用多孔性滤材，如无纺布、滤纸、纤维、泡棉等（目前吸附能力最强的滤材为 HEPA） ，也就是医疗界对空气品质所要求标准的高密度空气滤材，对空气中的悬浮颗粒、有害气体进行吸附，从而净化空气滤网式空气净化器可以有效净化悬浮物和少部分有害物质，但对臭味异味、病原菌、病毒、微生物及装饰材
6、料造成的空气污染根本无法消除。其特点结构比较简单。 （二）静电集尘式车厢空气净化器 用纤维状活性炭滤网及静电滤尘网进行净化空气。静电滤网的原理是在无纺布纤维内植入正负向永久性电荷，使布面上充满高伏特数的强力静电，用来吸附空气中的悬浮粒子，使有害人体的分子在通过滤网时被吸附在滤网内，滤网清净效率可从 7%到滤心集尘95%。其结构如图 1 所示。首先，永久性网孔预过滤器将风机带进的脏空气和大型颗粒如毛发和纤维屑网住。其次，空气清洁器的空气净化滤网内的高压电离器使空气中的污染物小到如细菌和病毒这样 0.01 微米的微粒带电，并被吸附在收集盘中， 这样可以阻止有害的刺激物在室内流通。然后，活性炭过滤器
7、吸收异味。最后，净化后的空气又回到了车厢内。通过定期洗涤，可以很方便的更新空气净化滤网。 图 1 静电集尘式空气净化器 （三）臭氧车厢空气净化器 臭氧（又名三子氧） ，分子式 O3，是氧的同素异性体。臭氧是人类已知的仅次于氟的第二位强氧化剂，臭氧在一定浓度下能与细菌、病毒等微生物产生生物化学氧化反应。臭氧有很高的能量，所以很不稳定，在常温、常压下分子结构易变，很快分解成氧（O2）和单个氧原子（O） 。单个氧（ O）具有很强的活性，对细菌、病毒等微生物有较强的氧化作用。 臭氧消毒是属于用车内的空调循环系统进行消毒的方式，使用专用的消毒液进入循环系统，可将车内的异味除去，有一定的消毒除菌作用，特别
8、是针对胺、烟碱、细菌等。臭氧消毒法操作起来较简单，将一根连接着汽车专用消毒机的胶管伸入车厢内，打开汽车专用消毒机，消毒机把通过高压放电产生的高浓度臭氧送到车内的每个角落，如此只需几分钟就可以了。虽然消毒时间很短，但消灭病菌较彻底。美中不足的是，消毒后车厢里会留有一点臭氧味，不过由于臭氧可以很快分解为无色无味的氧气，所以只要将车窗打开一会儿，味道就一点没有了。 （四）负氧离子式车厢空气净化器 空气中的气体分子或原子在某些外界条件作用下形成正负离子。正离子可使人体产生失眠、头痛、血压升高等不良病症；而负离子则对人体健康有益。而负氧离子能改善呼吸道及肺功能，影响人的中枢神经系统和血液循环系统。当人体
9、吸入负氧离子 30 分钟后，肺增加吸收氧气 20%，排出二氧化碳约 14.5%。降低血压，改善心机功能，净化血液，活化细胞，改善睡眠，促进新陈代谢，因此称其为“空气中的维生素” 。 车用负氧离子空气净化器利用高压放电、有选择性地对空气中氧原子进行电离，产生负氧离子。负氧离子具有十分活泼的化学特性，它能迅速与空气中其它化合物结合，使其形成新形态的氧化物，进而使某些气态物质转化为晶态物达到净化空气目的。 负氧离子发生器虽对空气有一定清新作用，但对驱除空气中的有害气体和悬浮颗粒物并无多大功能。 （五）纳米光催化车厢空气净化器 （也称光触媒技术） 光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学
10、反应的物质，就象植物的光合作用中的叶绿素。它是将附着在有效介质上的纳米级 TiO2 颗粒通过特定光源的照射，产生一种“电子-空穴” 对（一种高能粒子） ，这种“电子- 空穴”对和周围的水、氧气发生作 用后具有极强的氧化还原能力，能将空气中甲醛、苯等污染物直接 分解成无害无味的物质，以及破坏细菌的细胞壁，杀灭细菌并分解其丝网菌体，从而达到消除空气污染的目的。其原理如图 2 所示。光触媒在太阳光或室内荧光灯的照射下态产生杀菌、抗毒、除臭、油污分解、防止发霉、防止青苔藻类的产生，起到强大的空气净化作用。 一般来说，光触媒必须在紫外线的照射下才能发挥作用。如果不能获得太阳光照，若想激活光触媒，则必须另
11、外加上紫外灯。紫外灯的选择波长应该在 254nm 或者 365nm 的效果比较好。至于在自然光和日光灯等微弱光源甚至是无光的条件下，普通的光触媒是不能正常发挥功效的。那种所谓的无光条件下发挥作用的“冷触媒”已然失去了“光触媒”的真正含义。 PIP 是一种新型的光触媒，它是采用特殊设备，通过珠击法（Shoot Peening）将金属粉末用接近音速的速度，高速注射在预处理产品表面上，从而形成特殊的具有缺氧倾斜结构层的金属氧化被膜。这就是 PIP 自然触媒的由来。正是由于它的二氧化钛（TiO2）层为一缺氧倾斜结构层，PIP 自然触媒与同类光触媒产品相比，突破了传统的光触媒必须在紫外线的照射下才能反应
12、的弊端，具有在各种条件下反应的能力（电磁波、紫外线、红外线、可见光等） ，甚至在几乎完全黑暗的环境下，也能发生反应。 PIP 自然触媒不但具备传统光触媒杀菌、除臭、防霉、除污、净化空气、自然生成负离子等特点，还因为其特殊的结构，与同类型产品相比拥有超过 500 倍的超强能力。 PIP自然触媒适用范围更加广泛，因为没有使用条件的限制，它可以使用在任何地方。 光触媒作为一种新兴的空气净化产品，主要有以下功能 ： 1.空气净化功能：对甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影响从类身体健康的有害有 机物起到净化作用。 2.杀菌功能：对大肠杆菌、黄色葡萄球菌等具有杀菌功效。在杀菌的同时还能分解由
13、细菌死体上释放 出的有害复合物。 3.除臭功能：对香烟臭、厕所臭、垃圾臭、动物臭等具有除臭功效。 4.防污功能：防止油污、灰尘等产生。对浴室中的霉菌、水锈、便器的黄碱及铁锈和涂染面褪色等 现象同样具有防止其产生的功效。 5.净化功能：具有水污染的净化及水中有机有害物质的净化功能，且表面具有超亲水性，有防雾、易 洗、易干的效能。 四、应用前景 根据中国国家汽车行业“十五”规划研究组预测：2005 年和 2010 年轿车保有量将分别达到 843869 万辆和 14231543 万辆，轿车需求量 110121 万辆和 193220 万辆。到 2020 年，我国轿车保有量将达到 1 亿辆。 在美国，9
14、1的轿车天天要进行消毒杀菌处理；在日本，96的私家车天天使用车内净化产品；在中国，47%的车主用香水掩盖车内各种异味。中国科协工程学会环境专业委员会检测报告指出：中国国内有超过 9 成的车内空气质量超标，汽车车内空气污染问题非常令人担忧。因车内空气的有害物质引起的白血病等案例数以千计。以上的事实和数字读起来索然无味，但却实实在在地告诉我们一种汽车用品的消费趋势正在形成。 综上所述，各种车厢空气净化器各有其优缺点。 对于滤网式普通车厢空气净化器，滤网式空气净化器可以有效净化悬浮物和少部分有害物质，但对臭味异味、病原菌、病毒、微生物及装饰装修造成的空气污染根本无法消除。对于静电集尘式车厢空气净化器
15、，它无法吸附消除臭味、无法分解有毒化学气体、需与其它器材配合才行，滤网效率会随时间递减。相当于滤网过滤空气的 60%效能，清净效率会随着悬浮微粒的累积增加而递减，需经常清洗集尘板以恢复其效率，故维修费用比较高。 利用臭氧车厢空气净化器和负氧离子式车厢空气净化器来讲，这类空气净化器一般还附有其它功能，即所谓的复合型。高效 HEPA 过滤网可以过滤掉 99.9%以上的尘埃微粒、花粉、细微毛发、螨虫尸体、烟雾等，另外吸入适量的臭氧对人预防流行性感冒、肺炎、鼻炎、哮喘等呼吸道疾病也有帮助。但臭氧消毒的臭氧为强氧化剂，其在消毒的同时，不可避免对其他物体有着氧化作用，尤其对橡胶和塑料制品。因此，净化空调系
16、统中密封垫应采用硅橡胶，对净化区内塑料制品应注意保护。在使用时，要适当注意车厢内臭氧的浓度，当车厢内臭氧浓度超过 0.1PPM ，就会引起头痛，浓度超过 0.5PPM 就会引起 呼吸困难，故使用时应特别注意。 与传统的空气净化产品（如喷洒空气清新剂、香水、臭氧消毒器和车载氧吧负离子发生器之类）相比，光触媒产品对车内污染清除得更为彻底。光触媒产品自身又无毒无害无味，不会像有的空气净化产品本身还会带来副作用，而且携带、操作方便。光触媒是在纳米技术上的一个应用，其性能在国际上都得到了普遍认证，国内也开始在多个领域进行了实际运用，并得到了普遍的认可，并成为 21 世纪最有发展潜力的产品之一。在实际应用
17、当中也有很多的实例：比如说非典盛行期间，台湾政府办公楼就用光触媒进行了处理，日本普遍在学校，公共场所，交通工具中使用，日产蓝鸟汽车、国产宇通客车等都进行了光触媒处理，甚至一些医院、采血车等也都进行了光触媒处理，所以，其功效是得到了普遍认可的。它作为一种新兴的高科技产品，具有全方位去除室内环境污染的特点，它不同于传统产品，只能针对造成室内污染的个别污染源进行 治理比如说甲醛清除剂，只能对甲醛有一定的分解作用，而对苯系物污染、 TVOC 等一点作用也没有，更不用说有杀菌作用了。 当然，任何一种技术都不是十全十美的，光触媒也有其缺点。由于其消毒原理是其产生的自由基，所以可能会对针织饰物、油漆家具表面产生一些破坏。另外，光触媒必须在光照条件下才能发挥作用，而且反应速度相对较慢。在产品研制方面，目前各类光触媒产品的生产成本仍较高，市场价格较昂贵，产品加工的工艺也不算成熟。尽管如此，我们还是应该肯定，光触媒的技术优势还是十分明显的。
