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| 室内空气净化材料应用及发展趋势 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-05-05 14:24:41 浏览次数： |
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一、室内装修材料污染源分析
（中国粉体技术网/班建伟）室内环境污染的来源很多，其中有相当一部分是由于装修过程中所使用的材料不当造成的，包括甲醛、苯系物、室内总挥发性有机物（TVOC)、氨气以及微量放射性元素氡等有害气体。
1. 室内甲醛存在来源及危害
目前，我国主要室内装修、装潢使用的人造板材（胶合板、细木工板、中密度纤维板、刨花板和实木制造的家具）、纺织品、纸制品、地毯、涂料、泡沫塑料等大多利用脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂等作为粘合剂，我国脲醛胶树脂的年产量为40万t,人造板(胶合板、刨花板和纤维板)所使用粘合剂的量占到总产量的80%，因此在室内装修中大量人造板材的使用使得甲醛成为一种普遍存在的挥发性室内污染物。
2. 室内环境中苯及苯系物的来源及危害
室内环境中苯系物（苯、甲苯、二甲苯）的来源主要在涂料、发泡材料、防水材料、隔热材料地毯、皮革制品、洗涤剂、化妆品等。长期接触苯系物可引起骨髓和遗传损害，同时，会伴有痛、欲呕、步态不稳、昏迷、抽搐及心律不齐。
3. 室内TVOC 的来源及危害
TVOC是指在常压下，沸点50 ～260℃的各种有机化合物。室内的TVOC与苯系物的来源大致相同，属于共生共存化合物。或者可以说，除苯系物之外的不明有机挥发物都可以认为是TVOC。人长期居住在TVOC浓度过高的环境中，会产生全身无力、嗜睡、皮肤瘙痒等症状。TVOC尤其对儿童健康的影响更为严重，是造成儿童神经系统、血液系统、后天心脏疾病的罪魁祸首之一；另外，造成孕妇体内胎儿畸形的几率大增，并且有可能对婴儿出生后的智力发育造成影响。
4. 室内氨气的来源及危害
室内氨气主要是由建筑墙体材料的防冻剂中挥发释放而产生，近年来由于严格控制墙体材料防冻剂的加入，室内氨气的浓度有了明显降低。但是，如果人长期在室内夹杂着氨气的环境下生活，氨气会慢慢进入肺泡与血红蛋白结合破坏血液的输氧功能。
5. 室内放射性氡的来源及危害
室内放射性稀有气体——氡的来源很广泛：如建筑材料、石材、天然气燃烧、下水管道等。氡的放射性可引发人类患上肺癌、皮肤癌、白血病和其他呼吸道疾病或死亡。世界卫生组织把它列为19种主要环境致癌物质之一,国际癌症研究机构( I A R C )也认为氡是重要的致癌物质。
二、室内空气净化材料的分类
应用在室内空气净化方面比较普遍的材料当属“光触媒材料”，但光触媒材料在很大程度上会依赖紫外线的能量激活光生电子跃迁，产生氧化性很强的羟基自由基和过氧化自由基，尽管目前有很多自然光响应的掺杂纳米二氧化钛（TiO2）光触媒产品和所谓无光光触媒产品等，但是在治理过程中仍然达不到理想的效果。室内空气净化工程实际上是系列空气净化材料和科学治理工艺的统一体。
2.1 室内环境空气化学净化材料
上述从源头上做好各种装饰材料和装修材料的无害化处理非常必要，然而原材料的无害化实施起来很困难，国家质检部门对此非常重视，但是监管上还很困难。即使一些装饰材料达到了环保要求，但用于室内装修的材料还要进行再加工，必然会产生有害物质的释放。尽管这些装饰装修材料和家具等符合环保指标，放到室内小空间由于释放富集还是会造成有害物质的超标危害人体健康。因此，新房装修后，必须要进行进一步的空气治理。
（1）物理吸附材料
室内吸附净化技术是依靠吸附材料巨大的比表面积，吸附处理有害气体，常用的吸附剂有颗粒活性炭、活性炭纤维、凹凸棒和分子筛混合物等，其中又以颗粒活性炭和活性炭纤维最常用。由于这种固体吸附方法是静态的吸附作用，因此，净化有害气体的效果不太明显，用于小范围例如抽屉、柜子等。这个吸附作用是一种可逆的物理作用，吸附饱和后就会原位释放，反而造成更大的污染。因此，如何让活性炭、活性炭纤维等与纳米活性材料结合，对于有害物质的反应变为不可逆，达到“吸附—降解—消除”的效果，成为目前有效处理室内环境污染的一个重要研究方向。
将活性炭纤维和纳米TiO2复合在一起，要比单一材料的效果好，弥补了活性炭纤维的吸附饱和不降解的缺点。
（2）化学氧化材料
早期媒体报道了日本室内环境污染治理材料多采用化学氧化和中和药剂，通常使用的有二氧化氯、次氯酸、过氧乙酸、尿素和三聚氰胺复合物等。这些药剂处理过后会产生二次污染并且很容易产生反弹现象，因此，近年不为人们采用。
（3）植物及中草药提取物净化材料
国外最早进行植物净化室内空气污染研究的是美国航天局W o l v e r t o n博士，他在20世纪60年代就已经开始关注太空空间站这样一个密闭环境中的空气污染问题。
Wolverton博士从1984-1989年间进行了一系列的相关研究，目的是了解植物净化室内空气污染的效果，以便能够解决空间站内的空气污染问题。利用植物和中草药对大气污染的吸收能力以及降解和转化的机理和特性，提取出一系列的酶活性物质，如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶、过氧化氢酶、非酶抗氧化剂维生素C、维生素E等。一种生物酶净化剂（梁红明C N 201210413439）是将大豆提取物作为空气净化剂的主要成分，并制成4种剂型：催化酶、分解酶、吸附酶和液钛酶。其功能为主动结合空气中的有害物质，清除异味并能分解空气中的细菌、甲醛、苯系物、TVOC、氨和异味，可以高效清除病毒霉菌。这些从天然植物提取的活性物质在净化室内空气中非常安全环保,但是，这种纯天然活性物提取材料对去除室内重度有害气体污染的功效还有待进一步提高。
（4）纳米氧化钛复合天然植物抗菌净化剂
河南济世药业有限公司研发了一种天然抗生素——冬凌草提取物和载银、铜、锌、稀土微量元素的纳米TiO2复合材料，不仅可以凝聚沉降室内PM2.5细颗粒物以及预防和杀灭细菌病毒，而且还可以消除降解室内有害气体，是一种应用十分广泛的复合功能型材料。
（5）室内纳米TiO2 催化剂及可见光催化材料
近些年来，纳米TiO2光催化剂在室内空气净化中的应用比较普遍。国内生产厂家很多，为了规范市场上这类产品的质量，由国家环保产品质量监督检验中心、福州大学光催化研究所、中国标准化研究院等单位起草了《净化空气用光催化剂GB/T 27870-2011》国家标准，并于2012年实施。这种材料在紫外光照射下用于室外净化有害气体的效果很好，但是，由于室内没有紫外光的存在，效果不甚理想，在一定程度上影响了这种材料的广泛应用，因此，将这种材料的光响应范围扩展到可见光区和提高其总量子效率始终是科技界十分活跃的研究课题。这种新材料在可见光或微弱光线下能够持久地对甲醛释放进行催化降解，其有效期理论上能达到15年之久。
中国科学院长春应用化学研究所“一种用于室内空气净化的催化剂及其制备方法”的专利（杨向光、李静、肖德海、张兴文C N 200810051706）披露这种催化剂的组成为：铂（P t）负载于氧化铝（Al2O3）或TiO2和Al2O3的复合载体上，助剂为氧化锰（MnO2）等金属氧化物。此催化剂用于新的室内空气净化装置的吸附系统和催化燃烧系统，将有害物质矿化为无害的二氧化碳和水，在一个甲醛浓度为1.4m g / m3的50m3的房间运行此装置24h后用酚试剂法检测甲醛浓度为0.06m g / m3，低于中国室内空气污染物标准的0.10mg/m3。
实验发现一系列钛酸盐（BaTi6O13、Bi 6Ti5WO22、Bi 10Ti3W3O30）具有优良的催化性能，在可见光下能够分解有害物质，这类材料用于室内空气净化有望开辟出一个新的应用领域。纳米TiO2液相合成中加入铈化合物构成了一种TiO2纳米带宽度为50 ～200n m、厚度为20 ～40n m、氧化铈纳米颗粒的直径为4 ～8n m的表面异质结构光催化剂，所得到的光催化剂材料具有比较大的比表面积，容易捕捉污染物分子，可以显著抑制光生电子空穴的复合，提高了材料的紫外—可见光催化性能。一种新的纳米TiO2负载二氧化硅（SiO2）的合成工艺的特点是：第一步，合成大孔径SiO2泡沫负载体；第二步，采用孔道内水解的方法，水解钛酸四丁酯把TiO2负载在泡沫型氧化硅的孔道内，制备出量子点TiO2负载SiO2光催化剂材料。负载体SiO2材料为大孔径泡沫孔道结构，TiO2在5n m以下，为量子点尺寸，且均匀分散于SiO2孔道内部，比表面积为431m2/g，孔容为1.20cm3/g，孔径为11.1nm左右。
一种进行三元共掺杂的催化剂材料采用溶胶-凝胶法，以纳米TiO2为载体掺杂磷、氮和钼，在可见光下显示出了优异的光催化性能，无论对染料还是不吸收可见光的有机物均有良好的降解效果。这种可见光响应的催化剂成本比较低，对于室内空气净化很有应用前景。
由于室内装修和装饰材料的复杂性、装修存在的隐蔽工程、家具油漆的表干和实干不彻底等问题，经典的室内空气净化产品仍普遍存在的问题，即使一个好的净化产品，也不一定将治理净化对象完全去除。就像一种处方药剂，对同一种发病人群不一定都会奏效。因此，净化材料对于室内空气净化来说相当重要，与合理科学的治理净化工艺结合才可以理想地完成室内环境的净化和治理。
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