（1成都航空职业技术学院  2 西南交通大学 610061）
    【摘 要】 随着经济的发展和社会的进步，室内空气的污染已引起人们广泛的关注。针对现有室内空气净化器产品的净化局限性，无法达到提高室内空气品质的需要，本文将 TiO2/ACF 光催化氧化技术与传统的空气过滤器相结合，提出了新型室内空气净化器的设计方案。
        1 引言
     随着经济的发展和社会的进步，室内环境发生了巨大的变化。但由于通风不好及所用的装饰材料散发出的一些化学物质等原因，使得室内积聚了大量的污染物，造成了室内空气的污染。而绝大多数污染物都是借助于空气传播，通过人的呼吸和皮肤对人体造成危害[1]。因此，如何通过净化技术改善室内空气污染成为当今的研究热点。
     用于室内空气净化的方法，按作用原理可分为：通风换气式、过滤式、吸附式和催化净化式等。这些净化技术都有其自身的缺陷，采用单一技术对室内空气中的各种污染物进行处理，难以取得令人满意的效果。在还没有找到一种可行的新技术能解决各种污染问题的情况下，集中几种现有技术的优点，扬长避短将成为目前的重点研究方向之一。
    2 室内空气净化器的净化技术及材料研究
     室内空气净化器的出现，给人们带来了极大的舒适感，特别是以能耗低、噪音低、安全可靠、价格便宜，成为现代化设施的重要组成部分。空气净化器是指从空气中分离和去除一种或多种污染物的设备。使用空气净化器，是改善室内空气质量、创建健康舒适的办公室和住宅环境十分有效的办法，在冬季供暖、夏季使用空调期间效果更为显著，这也是最节约能源的空气净化方法之一。因此在欧美的一些发达国家，具有暖通空调系统的建筑物内，也是用空气净化器进一步提高室内空气质量[5]。
     目前，在世界范围内室内净化技术发展较迅速的是日本，其生产的净化器大都不是采用单一技术手段而均采用复合式。针对所需去除污染物的种类，将各种净化技术进行了优化组合。我国市场上也有各种各样的空气净化器，如静电式、机械式（过滤）、物理吸附式、化学吸附式、负离子式等不同种类。
     2．1 光催化净化技术
     许多研究表明，光催化是降解室内空气挥发性有机物 VOCs 非常有效的途径。由于光催化技术在常温常压的条件下，能将空气中的低浓度的有害气体和异味彻底分解为无臭、无害产物，无二次污染、能耗低、操作简单，该项技术在污染治理中具有广阔的应用前景。用于光催化的纳米 TiO2同时还具有杀灭微生物细菌的功能。
    目前在净化器中采用光催化技术的基本方法是将 TiO2 颗粒粘附于传统的空气过滤网上。虽然TiO2纳米材料对 VOCs 有一定的降解作用，但应用时普遍存在的问题是速度慢、效率低，不能解决室内空气中的悬浮物及危害很大的细微颗粒物问题，同时催化剂微孔容易被灰尘和颗粒物等堵塞而导致催化剂失活，并且由于粉末 TiO2催化剂难以分离回收。因此，将催化剂固定化，并提高其催化效果是光催化过程亟待解决的问题之一[4]。开发出既能高效杀除病菌细菌，又能快速深度降解 VOCs 的空气净化材料将是有广阔应用前景的。
    2．2    TiO2/ACF 复合体光催化净化材料
      决定净化器工作效能也是体现其技术水平的主要是滤材这部分。分析现有的滤材，包括中效、高效净化材料、活性炭、分子筛等每种滤材都有各自的特性和局限性，致使净化器的实用效果并不令人满意。这些空气净化器，虽然能改变室内空气的某些特性，但其作用范围和程度都很小。有些甚至谈不上消除空气中的尘毒，达不到净化空气的目的。为此，需要大力研发一些新型复合滤材，来提高室内空气净化效果。
     目前，文献报道的以 TiO2为光催化剂的研究虽然很多，但对于在空气净化器中采用以 TiO2/ACF复合体光催化净化空气的研究却鲜有报道。针对目前净化材料的净化局限性，利用最新的光催化+吸附净化技术，设计出一种能消除异味、灭滤细菌、吸除尘埃、分解吸收有害气体等多功能于一身的空气净化装置，从而提高实用效果，就能达到改善室内空气品质的目的。
    3 光催化净化器的设计方案
    3．1 TiO2/ACF 光催化净化器的结构原理
    一般而言，室内空气净化器是由壳体、滤材部分（净化系统）、风机（送风系统）、电控四个部分组成。本文中把二氧化钛涂覆到活性碳纤维表面，制成 TiO2/ACF 复合体光催化剂，再把这种净化材料应用于空气净化器中。
    这种室内空气净化器主要由预过滤层和光催化反应器两部分组成：有害气体先通过进风口处设置的栅格滤除较大的灰尘杂物，由风机送入一预过滤层，滤除掉较小的颗粒物、细菌等，再进入TiO2/ACF 光催化反应器，对各种污染物质包括有害异味气体进行吸附净化。预过滤器在一定程度上减轻了光催化反应器的负担，能除掉粗细不同的尘埃，而且能防止大小尘埃混杂而淤塞光催化反应器，所以二者结合的装置可以较大提高效率。室内空气净化装置的结构原理见图 1 所示。
                  
    净化装置中的光催化反应器结构形式采用圆筒状，管壁上附着一层 TiO2/ACF 复合体光催化剂，管内均匀布置一排紫外线杀菌灯作为光源，并且使光源与催化剂层尽量靠近，以充分利用光源发出的光子。这种布置形式可以将光直接照射到负载在管壁上的催化剂层上，反应气体在催化剂外部流动并与催化剂作用，减少了反应器和反应气流对光的吸收和散射。由于活性碳纤维的加入，增加了传递到二氧化钛表面的有机反应物的量，从而有效地提高了光催化降解有害污染气体的速率。
    3．2     TiO2/ACF 光催化净化器的特点
    这种净化器属于绿色健康光催化产品，具有以下特点：
    （1）在过滤收集尘埃的方式上，采用了由粗到细分步到位的办法，能防止大小尘埃混杂而淤塞高效光催化过滤器。既提高了净化效果，又延长了滤器的使用周期；
    （2）特别是使用 TiO2/ACF 复合体为光催化材料，利用 ACF 的吸附功能和 TiO2的光催化协同效应，将反应的中间副产物吸附并转移到 TiO2使污染物完全净化，无二次污染，从而提高了空气的质量；
    （3）由于净化器中被吸附的污染物在光催化剂的作用下参与氧化反应，因此 ACF 经光催化氧化而去除吸附的污染物后得以原位再生，不用经常更换主要净化材料，从而延长了空气净化器的使用周期；
   （4）通过具有比表面积大，吸附能力强的 ACF对残余的有毒有害气体进一步清除，既能杀灭微生物同时除尘，进一步提高了空气的质量。
    4 结论
    针对目前室内空气中存在的有害污染物种类多、性质各异的特点，这种集消除异味、杀灭细菌、分解吸收有害污染物、释放负离子等多功能的光催化净化器有效地调控了室内空气质量，不仅可以应用于宾馆、大厦、写字楼、公寓和住宅等各种场所装修后室内空气的净化，而且可广泛适用于其他原因，如人员的活动、现代化办公设备等造成的室内空气污染的场所。总之，这种新型高效多功能光催化净化器的研制和开发，对于消除各种 VOCs 和净化空气具有非常重要的意义。
    参考文献
    [1] 刘晓红,周定国.室内环境污染研究现状与展望.木材工业.2003.3.17-2
    [2] 尹维东,刘来红,乔惠贤.室内空气污染物的净化.环境污染治理技术与设备.2002.2.3-2.
    [3] 龚圣,黄肖容,隋贤栋.室内空气净化技术. 环境污染治理技术与设备.2004.4.5-4.
    [4] 李佑稷,李效东,李君文.活性炭复合体对罗丹明B的光催化降解.环境化学.2004.11.23-6.
    [5] 崔九思.室内空气污染监测方法.第一版.北京:化学工业出版社.2003.1－14,22－24,230