【摘 要】本研究設計了一種家具內部空氣凈化器。通過樣機的設計制作以及測試得出數據，較短的時間內對TVOC的凈化清除率達到10%~24.9%，說明以臭氧發生燈和活性炭為核心設計的家具內部空氣凈化器對TVOC的凈化能力比較顯著，為家具內部空氣凈化器的發展提供參考。
【關鍵詞】家具內部空氣凈化器；臭氧發生燈；活性炭；TVOC
A furniture interior air purifying device on reducing concentrations of TVOC in air
Sheng Chao,Yan Hui-ting,Li Sha
(School of Textile,Tianjin Polytechnic University Tianjin 30016)
【Abstract】A effective interior air purifying device is designed in this research. The removal efficiencies of TVOC were tested,andthe data showed that the TVOC clearance rates were about 10~24% in the short time.The ozone generator combined activated carbons was demonstrated as the core design of furniture internal air purifier. Since their ability of purifying TVOC were very significant. As a conclusion,the new design of furniture interior air purifying device is very useful for TVOC removal.
【Key words】Furniture interior air purifier;Ozone generator;Activated carbon;TVOC
1. TVOC的來源和危害
室內空氣品質研究人員通常把他們采樣分析的所有室內有機氣態物質稱為VOC，它是Volatile Organic Compound三個詞第一個字母的縮寫，各種被測量的VOC被總稱為總揮發性有機化合物TVOC（Total Volatile Organic Compounds）。像衣柜、壁櫥等家具，一般都處于封閉狀態，不能通過常年開柜門通風來有效消除污染物，釋放出的甲醛、VOC及苯系物等污染物會長期影響家具內部的空氣，進而影響室內空氣的品質，威脅人體的健康。有關甲醛的凈化實驗已經做完，本文是針對TVOC的凈化測試情況［1］［2］。
TVOC是影響室內空氣品質中三種污染中影響較為嚴重的一種。TVOC是指室溫下飽和蒸氣壓超過了133.32Pa的有機物，其沸點在50℃至250℃，在常溫下可以蒸發的形式存在于空氣中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味性，會影響皮膚和黏膜，對人體產生急性損害。
室內的TVOC主要來源于燃煤和天然氣等燃燒產物、吸煙、采暖和烹調等的煙霧，建筑和裝飾材料，家具，家用電器，清潔劑和人體本身的排放等。有近千種之多。室內裝飾和家具制造過程中，油漆，涂料和膠粘劑等也產生TVOC。
2. 凈化原理和樣機制造
家具內部空氣凈化器的主要凈化部件是由臭氧發生燈和活性炭過濾器組成。
臭氧發生燈既產生紫外線，又釋放臭氧。臭氧的化學性質極為活潑，它在游離時的能量在瞬間產生強力的氧化作用，進行殺菌、消毒、解毒工作。細菌、病毒與臭氧結合后會改變分子結構或能量轉移，導致細菌病毒死亡，不再形成新病菌，能有效去除各種細菌、病毒、異味及新家具油漆釋放的有毒氣體(甲醛、TVOC、苯等)。 由于臭氧為彌漫氣體，消毒無死角，故消毒殺菌效果好。同時，臭氧在高溫下能迅速分解，形成氧氣，故不存在二次污染問題。紫外線也能凈化空氣，消除霉味。
活性炭過濾器的使用對凈化空氣起著重要作用。活性碳內部有發達的空隙結構和豐富的微孔組織，這些微孔組織具有強大的吸附力場，當空氣中的有毒有害氣體與活性炭接觸時，活性炭微孔強大的吸附力場，能將有毒氣有害體的分子吸附到微孔內。為了使污染空氣能充分與活性炭接觸，常采用強制對流的方式使污染空氣通過活性炭層［3］［4］［5］［6］。
根據我們的專利（專利號碼ZL 2008 2 0075226.8），購買了核心的凈化材料，由凈化材料外形和尺寸設計了樣機的外觀，并制作了樣機，如圖1。
3. 測試方法和數據整理
通常都采用氣相色譜法檢測TVOC含量，也有采用傅里葉變換紅外光譜法、熒光光譜法、離子色譜法和反射干涉光譜法等。我們采用TVOC檢測儀，其原理為氣相色譜法。圖2為 TVOC測量儀，首先在居民家中新家具中進行測試如圖3。數據如表1。
在居民家中測試的一小時零十五分鐘內，TVOC含量從關上柜門時開始上升，當樣機啟動后逐漸下降，但降幅不大，只有10%。為了更好的看出濃度的變化，借到一個放有大芯板的試驗箱，在操作口處貼了一層透明的塑料膜，以便觀察測量讀數，經過兩小時多十五分鐘的測試，降幅達到24.9%，如表2和圖6。
4. 分析和結論：
不管是新家具還是試驗箱，剛開始測試都發現其TVOC含量不斷升高，當打開樣機時，其含量并沒有立即下降但也沒有上升，說明家具和試驗箱內大芯板TVOC的釋放量和樣機吸收凈化TVOC量近似達到平衡狀態，然后才緩慢下降，說明樣機在起作用。由于時間和條件的限制，家具內部空氣凈化器的樣機沒有經過長時間的測試，但通過數據和直觀圖表可以看出其對家具內部空氣的凈化作用達到10%~24.9%。
由于新家具的板材會釋放出濃度較高TVOC， 所以需要很長一段時間的治理才可達到標準。樣機的效果在短時間里不是非常突出，分析其原因有可能是 ： (1)樣機的風量太小，短時間內家具內部空氣的循環次數少。
(2)測試時間太短，所選家具為普通新家具和新的大芯板，揮發的TVOC濃度高于國家標準。
(3)樣機活性炭過濾器太小，和空氣充分全面接觸需要較長的時間，且容量小，很容易達到飽和。
參考文獻
［1］ 孫軍世葉翠平.室內裝修污染及空氣凈化［J］.山西建筑，2009，35(9):348~349.
［2］ 丁照兵. 室內空氣凈化技術研究綜述［J］. 微量元素與健康研究,2008,25(2):63~65.
［3］ 徐江興,姜安璽, 王琨. 臭氧引起的室內化學污染［J］ . 哈爾濱建筑科技大學學報,1999 ,32 (6) :74 ~77.
［4］ 程琰,尹華強,劉勇軍, 等. 多孔炭材料在室內空氣污染控制中的應用［J］ . 林產化學與工業,2004 ,24 (2):92~ 97.
［5］ 陳益武 相里梅琴.室內顆粒狀污染物與空氣過濾器的確定［J］.潔凈與空調技術，2006(1):26~28.
［6］ 中華人民共和國國家標準《室內空氣質量標準》.
［文章編號］1006-7619（2011）12-23-153
【關鍵詞】家具內部空氣凈化器；臭氧發生燈；活性炭；TVOC
A furniture interior air purifying device on reducing concentrations of TVOC in air
Sheng Chao,Yan Hui-ting,Li Sha
(School of Textile,Tianjin Polytechnic University Tianjin 30016)
【Abstract】A effective interior air purifying device is designed in this research. The removal efficiencies of TVOC were tested,andthe data showed that the TVOC clearance rates were about 10~24% in the short time.The ozone generator combined activated carbons was demonstrated as the core design of furniture internal air purifier. Since their ability of purifying TVOC were very significant. As a conclusion,the new design of furniture interior air purifying device is very useful for TVOC removal.
【Key words】Furniture interior air purifier;Ozone generator;Activated carbon;TVOC
1. TVOC的來源和危害
室內空氣品質研究人員通常把他們采樣分析的所有室內有機氣態物質稱為VOC，它是Volatile Organic Compound三個詞第一個字母的縮寫，各種被測量的VOC被總稱為總揮發性有機化合物TVOC（Total Volatile Organic Compounds）。像衣柜、壁櫥等家具，一般都處于封閉狀態，不能通過常年開柜門通風來有效消除污染物，釋放出的甲醛、VOC及苯系物等污染物會長期影響家具內部的空氣，進而影響室內空氣的品質，威脅人體的健康。有關甲醛的凈化實驗已經做完，本文是針對TVOC的凈化測試情況［1］［2］。
TVOC是影響室內空氣品質中三種污染中影響較為嚴重的一種。TVOC是指室溫下飽和蒸氣壓超過了133.32Pa的有機物，其沸點在50℃至250℃，在常溫下可以蒸發的形式存在于空氣中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味性，會影響皮膚和黏膜，對人體產生急性損害。
室內的TVOC主要來源于燃煤和天然氣等燃燒產物、吸煙、采暖和烹調等的煙霧，建筑和裝飾材料，家具，家用電器，清潔劑和人體本身的排放等。有近千種之多。室內裝飾和家具制造過程中，油漆，涂料和膠粘劑等也產生TVOC。
2. 凈化原理和樣機制造
家具內部空氣凈化器的主要凈化部件是由臭氧發生燈和活性炭過濾器組成。
臭氧發生燈既產生紫外線，又釋放臭氧。臭氧的化學性質極為活潑，它在游離時的能量在瞬間產生強力的氧化作用，進行殺菌、消毒、解毒工作。細菌、病毒與臭氧結合后會改變分子結構或能量轉移，導致細菌病毒死亡，不再形成新病菌，能有效去除各種細菌、病毒、異味及新家具油漆釋放的有毒氣體(甲醛、TVOC、苯等)。 由于臭氧為彌漫氣體，消毒無死角，故消毒殺菌效果好。同時，臭氧在高溫下能迅速分解，形成氧氣，故不存在二次污染問題。紫外線也能凈化空氣，消除霉味。
活性炭過濾器的使用對凈化空氣起著重要作用。活性碳內部有發達的空隙結構和豐富的微孔組織，這些微孔組織具有強大的吸附力場，當空氣中的有毒有害氣體與活性炭接觸時，活性炭微孔強大的吸附力場，能將有毒氣有害體的分子吸附到微孔內。為了使污染空氣能充分與活性炭接觸，常采用強制對流的方式使污染空氣通過活性炭層［3］［4］［5］［6］。
根據我們的專利（專利號碼ZL 2008 2 0075226.8），購買了核心的凈化材料，由凈化材料外形和尺寸設計了樣機的外觀，并制作了樣機，如圖1。
3. 測試方法和數據整理
通常都采用氣相色譜法檢測TVOC含量，也有采用傅里葉變換紅外光譜法、熒光光譜法、離子色譜法和反射干涉光譜法等。我們采用TVOC檢測儀，其原理為氣相色譜法。圖2為 TVOC測量儀，首先在居民家中新家具中進行測試如圖3。數據如表1。
在居民家中測試的一小時零十五分鐘內，TVOC含量從關上柜門時開始上升，當樣機啟動后逐漸下降，但降幅不大，只有10%。為了更好的看出濃度的變化，借到一個放有大芯板的試驗箱，在操作口處貼了一層透明的塑料膜，以便觀察測量讀數，經過兩小時多十五分鐘的測試，降幅達到24.9%，如表2和圖6。
4. 分析和結論：
不管是新家具還是試驗箱，剛開始測試都發現其TVOC含量不斷升高，當打開樣機時，其含量并沒有立即下降但也沒有上升，說明家具和試驗箱內大芯板TVOC的釋放量和樣機吸收凈化TVOC量近似達到平衡狀態，然后才緩慢下降，說明樣機在起作用。由于時間和條件的限制，家具內部空氣凈化器的樣機沒有經過長時間的測試，但通過數據和直觀圖表可以看出其對家具內部空氣的凈化作用達到10%~24.9%。
由于新家具的板材會釋放出濃度較高TVOC， 所以需要很長一段時間的治理才可達到標準。樣機的效果在短時間里不是非常突出，分析其原因有可能是 ： (1)樣機的風量太小，短時間內家具內部空氣的循環次數少。
(2)測試時間太短，所選家具為普通新家具和新的大芯板，揮發的TVOC濃度高于國家標準。
(3)樣機活性炭過濾器太小，和空氣充分全面接觸需要較長的時間，且容量小，很容易達到飽和。
參考文獻
［1］ 孫軍世葉翠平.室內裝修污染及空氣凈化［J］.山西建筑，2009，35(9):348~349.
［2］ 丁照兵. 室內空氣凈化技術研究綜述［J］. 微量元素與健康研究,2008,25(2):63~65.
［3］ 徐江興,姜安璽, 王琨. 臭氧引起的室內化學污染［J］ . 哈爾濱建筑科技大學學報,1999 ,32 (6) :74 ~77.
［4］ 程琰,尹華強,劉勇軍, 等. 多孔炭材料在室內空氣污染控制中的應用［J］ . 林產化學與工業,2004 ,24 (2):92~ 97.
［5］ 陳益武 相里梅琴.室內顆粒狀污染物與空氣過濾器的確定［J］.潔凈與空調技術，2006(1):26~28.
［6］ 中華人民共和國國家標準《室內空氣質量標準》.
［文章編號］1006-7619（2011）12-23-153
