【摘 要】本研究是設計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(shù)據(jù)，2小時對甲醛凈化清除率達到28%，說明以臭氧發(fā)生器和活性炭為核心設計的家具內部空氣凈化器對甲醛的凈化能力很顯著，為家具內部空氣凈化器的發(fā)展提供參考。
【關鍵詞】家具內部空氣凈化；臭氧發(fā)生燈；活性炭，甲醛
A furniture interior air purifying device on reducing concentrations of formaldehyde in air
Lan Jin,Sha Li ,Huiting Yan ,Sheng Chao
(School of Textile,Tianjin Polytechnic University Tianjin 300160 )
【Abstract】A effective interior air purifying device is designed in this research. The removal efficiencies of formaldehyde were tested, andthe data showed that the formaldehyde clearance rates were about 28% in the first 2 hours.The ozone generator combined activated carbons was demonstrated as the core design of furniture internal air purifier. Since their ability of purifying formaldehyde were very significant. As a conclusion, the new design of furniture interior air purifying device is very useful for formaldehyde removal.
【Key words】Furniture interior air purifier;Ozone generator,Activated carbon;Formaldehyde
1. 前言
隨著人們生活品質的改善，對室內裝飾的要求也越來越高，各種高檔家具進入我們的生活時，家具的材料和涂料產(chǎn)生的污染也成了室內空氣污染的重要部分。由于家具，如衣柜、壁櫥等，一般都處于封閉狀態(tài)，不能通過開門通風來消除污染物，釋放出的甲醛、苯系物及VOC等污染物會長期影響室內的空氣，潛在威脅人體的健康。現(xiàn)在確實存在多種空氣處理機，但都是用于室內，不適于在家具內部放置，對家具內部空氣凈化處理的設備目前尚未見相關報道。隨著人們對空品質的認識不斷提高，需要可放置在家具內部的小型空氣凈化器，來消除其污染物［1］［2］。
本文設計了一種小型家具內部空氣凈化器，通過樣機的制作以及測試得出對甲醛的凈化作用，說明以臭氧發(fā)生器和活性炭為核心設計的家具內部空氣凈化器對甲醛的凈化能力顯著。為家具內部凈化空氣凈化器的進一步研發(fā)提供參考。
2. 凈化原理和樣機制作
2.1 凈化原理。
家具內部空氣凈化器的主要凈化部件是由臭氧發(fā)生器和活性炭過濾器組成。
臭氧是世界公認的廣譜、高效殺菌劑。臭氧具有
2.1.1 殺菌功能：它可迅速殺滅使人和動物致病的各種病菌，病毒及微生物。臭氧是一種氧化性非常強的物質，利用它的氧化性，可以在較短時間內破壞細菌、病毒和其它微生物的生物結構，使之失去生存能力。臭氧與一般殺菌劑不同，因為多余的臭氧可以很快分解成氧氣，而氧氣對人體有益無害。
2.1.2 解毒功能：臭氧能通過氧化反應有效去除有毒氣體，如甲醛、苯系物等污染氣體。
2.1.3 除臭、除異味：臭氧可以與其它異味氣體發(fā)生化學反應將其氧化分解為無毒、無臭的物質，從而達到除臭的效果。臭氧雖然是分解空氣中多種污染物的高手，但也是溫室氣體之一，臭氧濃度的增高會引起溫室效應的加強，這是對人類的不利作用。本產(chǎn)品正是因為考慮到這一點，將臭氧發(fā)生器和活性炭過濾器結合起來，活性炭過濾器不僅起著初步處理空氣的作用，而且還起著吸收剩余臭氧的作用。不會使臭氧外泄到家具內部中，保持家具內部空氣的清新［3］［4］［5］［6］。
活性碳內部有發(fā)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［7］［8］。
2.2 樣機制作。
根據(jù)我們的專利（專利號碼ZL200820075226.8），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，如下圖1。
3. 甲醛檢測方法和測試數(shù)據(jù)分析
3.1 甲醛檢測方法。
目前，國內外居室、紡織品、食品中甲醛檢測方法主要有分光光度法、電化學檢測法、氣相色譜法、液相色譜法、傳感器法等［9］。根據(jù)現(xiàn)有的條件選擇了分光光度法中的酚試劑法，通過家具內部空氣的抽樣來確定家具內部空氣中甲醛的含量。檢測儀器如下圖2。圖1 樣機設計圖（單位為mm）
圖2 MJI-AIII測試儀器
表1 酚試劑法測試家具內部空氣的甲醛含量
數(shù)據(jù)mg/m3
時間 10：30 11：30 12：30
第一組 0.38 0.31 0.24
第二組 0.36 0.28 0.31
第三組 0.41 0.33 0.28
平均值 0.383 0.306 0.276
3.2 酚試劑法測試。
由于設備限制，在樣機置入家具（新買衣柜）前對家具內部空氣抽樣一次，測試其甲醛值。然后放入并開啟樣機，每隔一個小時對家具內部空氣進行一次抽樣，觀察家具內部空氣中甲醛含量的變化。原始測試數(shù)據(jù)如表1。
從表里數(shù)據(jù)可以直觀地看到甲醛含量在降低。通過數(shù)據(jù)可以看出新家具內部空氣的甲醛含量值遠高于國家標準值0.08 mg/m3 ［10］；經(jīng)過2小時甲醛去除率約為28%，樣機起到了比較顯著的作用，但是由于實驗測試處理時間很短，還沒有達到國家的標準。
圖3 ppm甲醛測量儀
表2 ppm甲醛測量儀測試數(shù)據(jù)
時間甲醛（ppm）時間甲醛（ppm）
15：30 0.05 16：10 0.15
15：35 0.06 16：15 0.16
15：40 0.06 16：20 0.17
15：45 0.08 16：25（開樣機） 0.18
15：50 0.10 16：30 0.18
15：55 0.11 16：35 0.18
16：00 0.13 16：40 0.14
16：05 0.14 16：45 0.13
根據(jù)這次測試，發(fā)現(xiàn)酚試劑法抽樣時間太長，不太適于測試家具內部空氣中的甲醛含量，于是采用可放入家具內部即時讀數(shù)的ppm甲醛測量儀，如圖3。
3.3 ppm甲醛測量儀測試。測試前家具一直敞開著，關閉家具門，開啟測量儀器，先測家具內部空氣中甲醛的含量，等數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定后開啟樣機凈化并進行測試，每五分鐘計一次數(shù)。數(shù)據(jù)如表2，根據(jù)數(shù)據(jù)直觀的畫出甲醛濃度變化的情況，如圖4。
圖4 ppm甲醛測量儀甲醛含量變化
由甲醛含量變化曲線，可以直觀看出，實驗剛開始家具門從敞開到關閉時，甲醛含量較低。由于柜門緊閉，家具散發(fā)出來的甲醛得不到及時擴散，積聚在家具內，所以內部的甲醛含量逐漸升高，以0.2的斜率逐漸上升，當達到一個比較穩(wěn)定的值時，我們開啟樣機，開機15分鐘后曲線趨于水平，說明家具內部甲醛釋放量和樣機的吸收量接近平衡，然后曲線開始下降，說明樣機對甲醛的吸收凈化作用開始大于家具內部甲醛的產(chǎn)生量，清除率達到27.7%。對家具內部空氣的凈化起到了較大的作用。
4. 分析
由于在實際住戶家測試，測試時間較短，但樣機在短時間內對甲醛的去除起到了比較顯著的作用。經(jīng)過兩次測試可以總結出，目前家具的板材確實釋放出濃度較高的甲醛，要想達到國家的標準需要一段較長時間的治理。所設計的家具內部空氣凈化器樣機，經(jīng)過測試，雖然有較大的凈化作用，但是短時間內并沒有達到國家標準，分析其原因有以下兩個 ：
4.1 樣機的風量比較小，家具內部空氣需要較長時間才能充分經(jīng)過處理。
4.2 凈化材料的截面積小，使吸收有限。
5. 結論
通過設計家具內部空氣凈化器樣機，并通過不同儀器測試，實際測試得出臭氧及活性炭纖維層對家具內部空氣中甲醛的去除率達到28%。為今后家具內部空氣凈化器的研究設計提供了借鑒。
由于測試條件有限，本研究在是否設置多層活性炭過濾器以及如何增加樣機風量方面有待于進一步的深入探討。
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］ 邢協(xié)淼,唐明德,易義珍,等. 低濃度臭氧對室內空氣中部分污染物的影響［J］ . 中國公共衛(wèi)生, 1997 , 13 (3):182.
［4］ 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.
［5］ 孔凡真. 臭氧滅菌的原理和優(yōu)點［J］. 肉類研究，2002(2):51~52.
［6］ 汪耀珠 ，唐明德 ，易又珍，等. 低濃度臭氧凈化空氣中甲醛效果的實驗性研究［J］，適用預防醫(yī)學，2002，9(1):28~29.
［7］ 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(chǎn)化學與工業(yè),2004 ,24 (2):92~ 97.
［8］ 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.
［9］ 甲醛監(jiān)測方法.北京化達高科室內環(huán)境研究所.http://www.ierm.net.cn/jcjc/2009/1111/158.html.
［10］ 中華人民共和國國家標準《居室空氣中甲醛的衛(wèi)生標準》.
【關鍵詞】家具內部空氣凈化；臭氧發(fā)生燈；活性炭，甲醛
A furniture interior air purifying device on reducing concentrations of formaldehyde in air
Lan Jin,Sha Li ,Huiting Yan ,Sheng Chao
(School of Textile,Tianjin Polytechnic University Tianjin 300160 )
【Abstract】A effective interior air purifying device is designed in this research. The removal efficiencies of formaldehyde were tested, andthe data showed that the formaldehyde clearance rates were about 28% in the first 2 hours.The ozone generator combined activated carbons was demonstrated as the core design of furniture internal air purifier. Since their ability of purifying formaldehyde were very significant. As a conclusion, the new design of furniture interior air purifying device is very useful for formaldehyde removal.
【Key words】Furniture interior air purifier;Ozone generator,Activated carbon;Formaldehyde
1. 前言
隨著人們生活品質的改善，對室內裝飾的要求也越來越高，各種高檔家具進入我們的生活時，家具的材料和涂料產(chǎn)生的污染也成了室內空氣污染的重要部分。由于家具，如衣柜、壁櫥等，一般都處于封閉狀態(tài)，不能通過開門通風來消除污染物，釋放出的甲醛、苯系物及VOC等污染物會長期影響室內的空氣，潛在威脅人體的健康。現(xiàn)在確實存在多種空氣處理機，但都是用于室內，不適于在家具內部放置，對家具內部空氣凈化處理的設備目前尚未見相關報道。隨著人們對空品質的認識不斷提高，需要可放置在家具內部的小型空氣凈化器，來消除其污染物［1］［2］。
本文設計了一種小型家具內部空氣凈化器，通過樣機的制作以及測試得出對甲醛的凈化作用，說明以臭氧發(fā)生器和活性炭為核心設計的家具內部空氣凈化器對甲醛的凈化能力顯著。為家具內部凈化空氣凈化器的進一步研發(fā)提供參考。
2. 凈化原理和樣機制作
2.1 凈化原理。
家具內部空氣凈化器的主要凈化部件是由臭氧發(fā)生器和活性炭過濾器組成。
臭氧是世界公認的廣譜、高效殺菌劑。臭氧具有
2.1.1 殺菌功能：它可迅速殺滅使人和動物致病的各種病菌，病毒及微生物。臭氧是一種氧化性非常強的物質，利用它的氧化性，可以在較短時間內破壞細菌、病毒和其它微生物的生物結構，使之失去生存能力。臭氧與一般殺菌劑不同，因為多余的臭氧可以很快分解成氧氣，而氧氣對人體有益無害。
2.1.2 解毒功能：臭氧能通過氧化反應有效去除有毒氣體，如甲醛、苯系物等污染氣體。
2.1.3 除臭、除異味：臭氧可以與其它異味氣體發(fā)生化學反應將其氧化分解為無毒、無臭的物質，從而達到除臭的效果。臭氧雖然是分解空氣中多種污染物的高手，但也是溫室氣體之一，臭氧濃度的增高會引起溫室效應的加強，這是對人類的不利作用。本產(chǎn)品正是因為考慮到這一點，將臭氧發(fā)生器和活性炭過濾器結合起來，活性炭過濾器不僅起著初步處理空氣的作用，而且還起著吸收剩余臭氧的作用。不會使臭氧外泄到家具內部中，保持家具內部空氣的清新［3］［4］［5］［6］。
活性碳內部有發(fā)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［7］［8］。
2.2 樣機制作。
根據(jù)我們的專利（專利號碼ZL200820075226.8），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，如下圖1。
3. 甲醛檢測方法和測試數(shù)據(jù)分析
3.1 甲醛檢測方法。
目前，國內外居室、紡織品、食品中甲醛檢測方法主要有分光光度法、電化學檢測法、氣相色譜法、液相色譜法、傳感器法等［9］。根據(jù)現(xiàn)有的條件選擇了分光光度法中的酚試劑法，通過家具內部空氣的抽樣來確定家具內部空氣中甲醛的含量。檢測儀器如下圖2。圖1 樣機設計圖（單位為mm）
圖2 MJI-AIII測試儀器
表1 酚試劑法測試家具內部空氣的甲醛含量
數(shù)據(jù)mg/m3
時間 10：30 11：30 12：30
第一組 0.38 0.31 0.24
第二組 0.36 0.28 0.31
第三組 0.41 0.33 0.28
平均值 0.383 0.306 0.276
3.2 酚試劑法測試。
由于設備限制，在樣機置入家具（新買衣柜）前對家具內部空氣抽樣一次，測試其甲醛值。然后放入并開啟樣機，每隔一個小時對家具內部空氣進行一次抽樣，觀察家具內部空氣中甲醛含量的變化。原始測試數(shù)據(jù)如表1。
從表里數(shù)據(jù)可以直觀地看到甲醛含量在降低。通過數(shù)據(jù)可以看出新家具內部空氣的甲醛含量值遠高于國家標準值0.08 mg/m3 ［10］；經(jīng)過2小時甲醛去除率約為28%，樣機起到了比較顯著的作用，但是由于實驗測試處理時間很短，還沒有達到國家的標準。
圖3 ppm甲醛測量儀
表2 ppm甲醛測量儀測試數(shù)據(jù)
時間甲醛（ppm）時間甲醛（ppm）
15：30 0.05 16：10 0.15
15：35 0.06 16：15 0.16
15：40 0.06 16：20 0.17
15：45 0.08 16：25（開樣機） 0.18
15：50 0.10 16：30 0.18
15：55 0.11 16：35 0.18
16：00 0.13 16：40 0.14
16：05 0.14 16：45 0.13
根據(jù)這次測試，發(fā)現(xiàn)酚試劑法抽樣時間太長，不太適于測試家具內部空氣中的甲醛含量，于是采用可放入家具內部即時讀數(shù)的ppm甲醛測量儀，如圖3。
3.3 ppm甲醛測量儀測試。測試前家具一直敞開著，關閉家具門，開啟測量儀器，先測家具內部空氣中甲醛的含量，等數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定后開啟樣機凈化并進行測試，每五分鐘計一次數(shù)。數(shù)據(jù)如表2，根據(jù)數(shù)據(jù)直觀的畫出甲醛濃度變化的情況，如圖4。
圖4 ppm甲醛測量儀甲醛含量變化
由甲醛含量變化曲線，可以直觀看出，實驗剛開始家具門從敞開到關閉時，甲醛含量較低。由于柜門緊閉，家具散發(fā)出來的甲醛得不到及時擴散，積聚在家具內，所以內部的甲醛含量逐漸升高，以0.2的斜率逐漸上升，當達到一個比較穩(wěn)定的值時，我們開啟樣機，開機15分鐘后曲線趨于水平，說明家具內部甲醛釋放量和樣機的吸收量接近平衡，然后曲線開始下降，說明樣機對甲醛的吸收凈化作用開始大于家具內部甲醛的產(chǎn)生量，清除率達到27.7%。對家具內部空氣的凈化起到了較大的作用。
4. 分析
由于在實際住戶家測試，測試時間較短，但樣機在短時間內對甲醛的去除起到了比較顯著的作用。經(jīng)過兩次測試可以總結出，目前家具的板材確實釋放出濃度較高的甲醛，要想達到國家的標準需要一段較長時間的治理。所設計的家具內部空氣凈化器樣機，經(jīng)過測試，雖然有較大的凈化作用，但是短時間內并沒有達到國家標準，分析其原因有以下兩個 ：
4.1 樣機的風量比較小，家具內部空氣需要較長時間才能充分經(jīng)過處理。
4.2 凈化材料的截面積小，使吸收有限。
5. 結論
通過設計家具內部空氣凈化器樣機，并通過不同儀器測試，實際測試得出臭氧及活性炭纖維層對家具內部空氣中甲醛的去除率達到28%。為今后家具內部空氣凈化器的研究設計提供了借鑒。
由于測試條件有限，本研究在是否設置多層活性炭過濾器以及如何增加樣機風量方面有待于進一步的深入探討。
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］ 邢協(xié)淼,唐明德,易義珍,等. 低濃度臭氧對室內空氣中部分污染物的影響［J］ . 中國公共衛(wèi)生, 1997 , 13 (3):182.
［4］ 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.
［5］ 孔凡真. 臭氧滅菌的原理和優(yōu)點［J］. 肉類研究，2002(2):51~52.
［6］ 汪耀珠 ，唐明德 ，易又珍，等. 低濃度臭氧凈化空氣中甲醛效果的實驗性研究［J］，適用預防醫(yī)學，2002，9(1):28~29.
［7］ 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(chǎn)化學與工業(yè),2004 ,24 (2):92~ 97.
［8］ 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.
［9］ 甲醛監(jiān)測方法.北京化達高科室內環(huán)境研究所.http://www.ierm.net.cn/jcjc/2009/1111/158.html.
［10］ 中華人民共和國國家標準《居室空氣中甲醛的衛(wèi)生標準》.
