室内空气污染的催化与治理培训课件

室内空气污染的催化与治理组员：宋怀远

胡扬

線德元室内空气污染与防治技术一、室内空气主要污染源及危害1.1甲醛1.2苯系物1.3氨1.4氡和镭1.5建筑和装饰材料室内污染对人体危害的概况二、室内空气净化技术2.1纤维过滤技术2.2吸附法2.3光催化氧化法2.4静电除尘技术2.5臭氧法2.6负离子法一、室内空气主要污染源及危害近年来的研究表明，室内空气质量不仅受室外大气污染物的渗透、扩散的影响，而且受室内污染源的影响。室内常见有害物质多达数千种，种类复杂，其中建筑、装饰材料中，对人体健康危害最大的是甲醛、氨、苯系物、氡和镭等1.1甲醛理化特性甲醛（HCHO）是一种无色，具有刺激性且易溶于水的气体。甲醛可经呼吸道吸收。甲醛沸点在19℃左右，常温下易溶于水、醇和醚，易挥发。它有凝固蛋白质的作用。含35%~40%甲醛的水溶液通常称为福尔马林，常作为浸渍标本的溶液。

甲醛的来源甲醛主要来自室内装修和装饰材料。用作室内装饰的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等，在加工生产中使用脲醛树脂和酚醛树脂等为粘合剂，其主要原料为甲醛、尿素、苯酚和其他辅料。板材中残留的未完全反应的甲醛逐渐向周围环境释放，成为室内空气中甲醛的主体，从而造成室内空气污染。而生产家具的一些厂家为了追求利润，使用不合格的人造板材，在粘接贴面材料时使用劣质胶水，制造工艺不规范，挥发性有机物含量极高。另外，含有甲醛成分的其他各类装饰材料，如壁纸、化纤地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等，也可能向外界释放甲醛。有关研究表明，人造板材中甲醛的释放期为3—15年。甲醛的危害甲醛是一种无色易溶的刺激性气体，经呼吸道吸收，长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，甚至引起鼻咽癌；高浓度的甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有害。此外，甲醛还有致畸、致癌作用，长期接触甲醛的人，可引起鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道的癌症。1．2苯及苯系物苯及苯系物的性质

苯是一种无色，具有芳香气味的液体，毒性很大，所以专家把它称为“芳香杀手”。苯具有易挥发、易燃、蒸汽具有爆炸性的特点，沸点为80℃，常温下是液态。苯及苯系物的来源

苯系物在各种建筑材料的有机溶剂中大量存在，如：各种油漆和涂料的添加剂、稀释剂和一些防水材料等；劣质家具也会释放出苯系物等挥发性有机物；壁纸、地板革、胶合板等也是室内空气中芳香烃化合物污染的重要来源之一。这些建筑装饰材料在室内会不断释放苯系物等有害气体，特别是一些水包油类的涂料，释放时间可达1年以上。1．2苯及苯系物苯及苯系物的危害

苯为无色具有特殊芳香味的液体，是室内挥发性有机物之一。在通风不良的环境中，短时间内吸人高浓度苯蒸气可引起以中枢神经系统抑制为主的急性苯中毒。轻度中毒会造成嗜睡、头痛、头晕、恶心、呕吐、胸部紧束感等；重度中毒可出现视物模糊、震颤、呼吸短促、心律不齐、抽搐和昏迷等，严重的可出现呼吸和循环衰竭，心室颤动。苯已被有关专家确认为严重致癌物质。1．3氨氨的性质

氨是一种无色气体，具有强烈的刺激性气味，对人体有一定的毒性。并能以任何比例与水相互溶解，沸点为-33.5℃，水溶液呈弱碱性，在室内极易挥发。氨的来源

氨主要来自建筑物本身，即建筑施工中使用的混凝土外加剂和以氨水为主要原料的混凝土防冻剂。含有氨的外加剂，在墙体中随着湿度、温度等环境因素的变化还原成氨气，从墙体中缓慢释放，使室内空气中氨的浓度大量增加。

氨的危害氨是一种五色色而具有强烈烈刺激性臭味味的气体，可可感觉的最低低浓度为5．3×10-6g／m3，氨是一种碱碱性物质，它它对所接触的的组织有腐蚀蚀和刺激作用用。它可以吸吸收组织中的的水分，使组组织蛋白变性性，并使组织织脂肪皂化，，破坏细胞膜膜结构，减弱弱人体对疾病病的抵抗力。。氨浓度过高高时，除腐蚀蚀作用外，还还可通过三叉叉神经末梢的的反射作用而而引起心脏停停搏和呼吸停停止。1.4氡和镭氡和镭主要来来自建筑施工工材料中的某某些混凝土和和某些天然石石材。氡和镭镭是放射性元元素，这些混混凝土和天然然石材中含有有的氡和镭会会在衰变中产产生放射性物物质。这些放放射性物质对对人体的危害害，主要是通通过体内辐射射和体外辐射射的形式，使使人体神经、、生殖、心血血管、免疫系系统及眼睛等等产生危害。。氡还被国际际癌症研究机机构确认为人人体致癌物。1.5建筑和装饰材材料室内污染染对人体危害害的概况1997年据国际有关关组织调查统统计，世界上上30％新建和重修修的建筑物中中发现有害人人体健康的室室内气体，室室内环境专家家提醒人们，，现代人正进进入以“室内内空气污染””为标志的第第三个污染时时期。上海市市有多例婴幼幼儿因住进刚刚装修好的房房屋而导致白白血病的报道道；北京市也也有报道，发发现两例由于于家庭装修而而引发畸形婴婴儿出生［1］。另据报道道：2001年10月，湖南株洲洲一装饰公司司两名油漆操操作工，在刷刷涂油漆时，，晕倒在施工工现场，因被被及时发现才才幸免于难；；1997年5月，湖南冷水水江某化工厂厂两名工人，，在仓库停车车场清洗装过过苯的槽车时时，因通风不不善中毒，造造成一死一伤伤。据EPA估计，美国每每年大约有2000名肺癌死亡者者与建筑和装装饰材料中含含有的氡辐射射有关。另据据世界银行的的一份调查研研究表明，我我国目前每年年由于建筑和和装饰材料导导致室内空气气污染对人体体伤害造成的的损失，如果果按支付意愿愿价值估计，，约为106亿美元。二、室内空气气净化技术进入过滤介质质的粉尘有更更多的机会撞撞击介质，一一旦撞上介质质就会被黏住住。微小粉尘尘相互碰撞会会凝并成容易易沉降的大颗颗粒，所以空空气中粉尘的的颗粒度相对对稳定。室内内粉尘撞击墙墙壁时会留在在那里，时间间长了墙壁和和天花板会褪褪色，气流速速度高的局部部会出现黑渍渍。对过滤材料的要要求：既有效效的拦截尘埃埃粒子，有不不对气流形成成过大的阻力力。非均匀排排布的纤维材材料符合这一一要求，如各各种非织造布布、纸张。杂杂乱交织的纤纤维形成对粉粉尘的无数道道屏障，纤维维间宽阔的间间隙允许气流流顺利通过。。其他透气的的多孔物质也也可以做成过过滤材料，如如细砂、陶瓷瓷、开孔型泡泡沫材料。但但对通风用的的空气过滤器器来说，纤维维材料因其透透气性好、质质量轻、加工工性能好而被被广泛应用。。2.1纤维过滤技术术为了达到良好的过过滤效率，过过滤介质中的的纤维数量要要尽可能的多多，而为了减减小气流阻力力，现为要尽尽可能细，此此外，作为过过滤材料的纤纤维介质应安安全，不易老老化，成本低低廉。在空气气过滤器成为为工业产品后后的近百年间间，人们几乎乎尝试了所有有天然和人造造纤维材料，，经反复筛选选，目前广泛泛使用的材料料有玻璃纤维维、聚丙烯纤纤维、聚酯纤纤维、植物纤纤维等。在矿矿物材料制成成的纤维中，，除玻璃纤维维外的所有其其他材料均因因安全原因而而淘汰。对于于小于10微米的颗粒物物，目前最经经济、最有效效的方法之一一是纤维过滤滤技术。2.2纤维过滤器的过滤滤机理（1）筛滤作用：纤维维过滤层内纤纤维排列错综综复杂，并形形成无数网格格。当微粒粒粒径大于纤维维网孔或沉积积在纤维上的的微粒间孔隙隙时，微粒就就会被阻留于于纤维层上。（2）惯性碰撞：气流流通过纤维层层时，其流线线不断改变。。当微粒质量量较大或者速速度较大的，，由于惯性作作用，微粒来来不及跟随气气流绕过纤维维，因而脱离离流线向纤维维靠近，并碰碰撞在纤维上上而沉积下来来。（3）拦截作用：：当气流接近近纤维时，较较细小尘粒随随气流一起绕绕流，若尘粒粒半径大于尘尘粒中心到纤纤维边缘的距距离，则尘粒粒会因与纤维维接触而被拦拦截。（4）扩散作用：：在气体分子子热运动引起起的碰撞作用用下，细小微微粒像气球分分子一样作不不规律的布朗朗运动，微粒粒尺寸越小，，这种作用越越显著。（5）静电作用：：一般来说，，纤维和微粒粒都可能带有有电荷，俩者者之间遵循同同性相斥、异异性相吸的原原理。若微粒粒与纤维所带带电荷相反，，微粒会吸附附在滤料上；；若微粒与纤纤维所带电荷荷相同，则情情况正好相反反。除了有意意识地使纤维维或微粒带电电外，若是在在纤维处理过过程中因摩擦擦带上电荷，，或因微粒感感应而使纤维维表面带电，，则由于这种种电荷不能长长时间存在，，而且电场强强度也很弱，，所以产生的的吸引力很小小，甚至可以以完全忽略。。2.2纤维过滤器的过滤滤机理（6）重力沉降作作用：粒径和和密度大的尘尘粒，进入过过滤器后，当当气速不大，，做缓慢运动动时，可由重重力作用自然然沉降下来。。由于气流通通过纤维过滤滤器的时间较较短，对于大大多数室内微微粒，因其粒粒径较小，重重力沉降速度度慢，当它还还没有沉降到到纤维时已通通过纤维层，，所以重力沉沉降作用较弱弱。2.2吸附法定义吸附是利用多孔孔性固体吸附附剂处理气体体的混合物，，是其中所含含的一种或数数种组分吸附附于固体表面面上，从而达达到分离的目目的。常用吸附剂及及其物理性质质物理性质活活性炭活活性氧化铝铝沸沸石分子筛筛硅硅胶真密度/（kg/m³）1.9~2.23.0~3.32.0~2.52.1~2.3表现密度/（kg/m³）0.7~10.8~1.90.9~1.30.7~1.3填充密度/（kg/m³）0.35~0.550.49~1.000.60~0.750.45~0.85孔隙率0.33~0.550.40~0.500.30~0.400.40~0.50比表面积/(m²/g)600~140095~350600~1000300~830微孔体积/(cm³/g)0.5~1.40.3~0.80.4~0.60.3~1.2平均微孔径/1020~5040~120——10~140比热容/[J/(g·K)]0.84~1.050.88~1.000.800.92热导率/[kJ/(m·h·K)]0.50~0.710.500.180.50影响吸附剂吸吸附气体的因因素1.操作条件：低低温有利于物物理吸附，适适当升高温度度有利于化学学吸附，增大大气体主体压压力，即增大大吸附质分压压，能加快吸吸附进程。2.吸附质的性质质；3.吸附质的性质质与浓度；4.吸附剂的活性性：1>静活性：是指指在一定温度度下，气体中中被吸附物的的浓度达平衡衡时单位吸附附剂上可能吸吸附的最大吸吸附量。2>动活性：是吸吸附过程还没没有达到平衡衡时单位质量量吸附剂吸附附质的量。气气体通过吸附附剂床层时，，床层中吸附附剂逐渐趋于于饱和。5.接触时间。2.3光催化氧化法法光催化原理当半导体氧化化物TiO2纳米粒子受到到大于禁带宽宽度能量的光光子照射后,电子从价带跃跃迁到导带,产生了电子-空穴对,电子具有还原原性,空穴具有氧化化性,空穴与氧化物物半导体纳米米粒子表面的的-OH反应生成氧化化性很高的OH自由基,活泼的OH自由基可以把把许多难降解解的有机物氧氧化为CO2和H2O等无机物。2.3光催化氧化法法催化技术治理空气气污染具有广广谱性、经济济性、灭菌性性等特点，因因而越来越受受到重视，成成为空气污染染治理技术研研究和开发的的热点。（1）广谱性：迄迄今为止的研研究表明光催催化对几乎所所有的污染物物都具有治理理能力。（2）经济性：光光催化在常温温下进行，直直接利用空气气中的O2做氧化剂，气气相光催化可可利用低能量量的紫外灯，，甚至直接利利用太阳光。。（3）杀菌消毒：：利用紫外光光控制微生物物的繁殖已在在生活中广泛泛使用。2.4静电除尘技术术静电除尘技术术的优点（1）除尘效率高高（2）可以净化较较大气量（3）能够除去的的粒子粒径范范围较宽（4）可净化温度度较高含尘烟烟气（5）结构简单，，气流速度低低，压力损失失小（6）能量消耗比比其他类型除除尘器低（7）电除尘器可可以实现微机机控制，远距距离操作电除尘器的缺缺点（1）一次投资费费用高，钢材材消耗量大（2）除尘效率受受粉尘物理性性质影响很大大，特别是粉粉尘比电阻的的影响更为突突出（3）不适宜直接接净化高浓度度含尘气体（4）对制造和安安装质量要求求很高（5）需要高压变变电及整流控控制设备（6）占地面积较较大三个基本过程程悬浮粒子荷电电高压直流电晕晕带电粒子在电电场内迁移和和捕集连续的电晕电电场（单区电电除尘器）光滑的不放电电的电极之间间的纯静电场场（双区电除除尘器）粉尘从集尘表表面上清除振打除去接地地电极上的粉粉尘层并使其其落入灰斗电除尘器的工工作原理大气污染控制制工程AirPollutionControlEngineering三个基本过程程电除尘器的工工作原理大气污染控制制工程AirPollutionControlEngineering电晕放电机理理电晕电极为负负极，正极接接地，施加负负高压使空气气电离气体分子离子子化的过程又又产生大量电电子－雪崩过过程远离金属丝，，电场强度降降低，气体离离子化过程结结束，电子被被电负性气体体分子捕获，，产生负离子子自由电子和气气体负离子是是粒子荷电的的电荷来源电晕放电大气污染控制制工程AirPollutionControlEngineering电晕区2.5臭氧法臭氧由于其强氧化性，，被广泛应用用于水的消毒毒、空气的消消毒、物体表表面的消毒、、消毒水及环环境的除臭除除味等领域。。随着臭氧技技术发展，臭臭氧技术的研研究及应用已已形成独立的的产业，发展展前景十分广广阔。2.5臭氧法臭氧的性质臭氧具有不稳稳定性和很强强的氧化能力力。臭氧是由由一个氧分子子（O2）携带一个氧氧原子（O）组成，所以以它是氧气的的同素异形体体。但是，臭臭氧与氧性质质存在显著差差异。与氧气气相比，臭氧氧密度大、有有味、有色、、易溶于水、、易分解。臭氧的应用主主要是灭菌消消毒。这主要要是臭氧有很很强的氧化能能力，氧原子子可以氧化细细菌的细胞壁壁，直至穿透透细胞壁与其其体内的不饱饱和键化合而而夺取细菌生生命，它的作作用是即刻完完成的。臭氧发生技术术1.光化学法2电化学法3.电晕放电法4高频陶瓷沿面面放电法臭氧在室内空空气净化中的的应用1.医院灭菌消毒毒2.公共场所灭菌菌消毒3.家庭灭菌消毒毒4.特殊场所灭菌菌消毒5.消毒柜及食品品的灭菌、消消毒、除臭和和保鲜2.6负离子法在自然界中