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【摘 要】本研究是设计一种家具内部空气净化器。通过样机的设计制作以及测试得出数据，2小时对甲醛净化清除率达到28%，说明以臭氧发生器和活性炭为核心设计的家具内部空气净化器对甲醛的净化能力很显著，为家具内部空气净化器的发展提供参考。
【关键词】家具内部空气净化；臭氧发生灯；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
随着人们生活品质的改善，对室内装饰的要求也越来越高，各种高档家具进入我们的生活时，家具的材料和涂料产生的污染也成了室内空气污染的重要部分。由于家具，如衣柜、壁橱等，一般都处于封闭状态，不能通过开门通风来消除污染物，释放出的甲醛、苯系物及VOC等污染物会长期影响室内的空气，潜在威胁人体的健康。现在确实存在多种空气处理机，但都是用于室内，不适于在家具内部放置，对家具内部空气净化处理的设备目前尚未见相关报道。随着人们对空品质的认识不断提高，需要可放置在家具内部的小型空气净化器，来消除其污染物［1］［2］。
本文设计了一种小型家具内部空气净化器，通过样机的制作以及测试得出对甲醛的净化作用，说明以臭氧发生器和活性炭为核心设计的家具内部空气净化器对甲醛的净化能力显著。为家具内部净化空气净化器的进一步研发提供参考。
2. 净化原理和样机制作
2.1 净化原理。
家具内部空气净化器的主要净化部件是由臭氧发生器和活性炭过滤器组成。
臭氧是世界公认的广谱、高效杀菌剂。臭氧具有
2.1.1 杀菌功能：它可迅速杀灭使人和动物致病的各种病菌，病毒及微生物。臭氧是一种氧化性非常强的物质，利用它的氧化性，可以在较短时间内破坏细菌、病毒和其它微生物的生物结构，使之失去生存能力。臭氧与一般杀菌剂不同，因为多余的臭氧可以很快分解成氧气，而氧气对人体有益无害。
2.1.2 解毒功能：臭氧能通过氧化反应有效去除有毒气体，如甲醛、苯系物等污染气体。
2.1.3 除臭、除异味：臭氧可以与其它异味气体发生化学反应将其氧化分解为无毒、无臭的物质，从而达到除臭的效果。臭氧虽然是分解空气中多种污染物的高手，但也是温室气体之一，臭氧浓度的增高会引起温室效应的加强，这是对人类的不利作用。本产品正是因为考虑到这一点，将臭氧发生器和活性炭过滤器结合起来，活性炭过滤器不仅起着初步处理空气的作用，而且还起着吸收剩余臭氧的作用。不会使臭氧外泄到家具内部中，保持家具内部空气的清新［3］［4］［5］［6］。
活性碳内部有发达的空隙结构和丰富的微孔组织，这些微孔组织具有强大的吸附力场，当空气中的有毒有害气体与活性炭接触时，活性炭微孔强大的吸附力场，能将有毒气有害体的分子吸附到微孔内。为了使污染空气能充分与活性炭接触，常采用强制对流的方式使污染空气通过活性炭层［7］［8］。
2.2 样机制作。
根据我们的专利（专利号码ZL200820075226.8），购买了核心的净化材料，由净化材料外形和尺寸设计了样机的外观，并制作了样机，如下图1。
3. 甲醛检测方法和测试数据分析
3.1 甲醛检测方法。
目前，国内外居室、纺织品、食品中甲醛检测方法主要有分光光度法、电化学检测法、气相色谱法、液相色谱法、传感器法等［9］。根据现有的条件选择了分光光度法中的酚试剂法，通过家具内部空气的抽样来确定家具内部空气中甲醛的含量。检测仪器如下图2。图1 样机设计图（单位为mm）
图2 MJI-AIII测试仪器
表1 酚试剂法测试家具内部空气的甲醛含量
数据mg/m3
时间 10：30 11：30 12：30
第一组 0.38 0.31 0.24
第二组 0.36 0.28 0.31
第三组 0.41 0.33 0.28
平均值 0.383 0.306 0.276
3.2 酚试剂法测试。
由于设备限制，在样机置入家具（新买衣柜）前对家具内部空气抽样一次，测试其甲醛值。然后放入并开启样机，每隔一个小时对家具内部空气进行一次抽样，观察家具内部空气中甲醛含量的变化。原始测试数据如表1。
从表里数据可以直观地看到甲醛含量在降低。通过数据可以看出新家具内部空气的甲醛含量值远高于国家标准值0.08 mg/m3 ［10］；经过2小时甲醛去除率约为28%，样机起到了比较显著的作用，但是由于实验测试处理时间很短，还没有达到国家的标准。
图3 ppm甲醛测量仪
表2 ppm甲醛测量仪测试数据
时间甲醛（ppm）时间甲醛（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（开样机） 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
根据这次测试，发现酚试剂法抽样时间太长，不太适于测试家具内部空气中的甲醛含量，于是采用可放入家具内部即时读数的ppm甲醛测量仪，如图3。
3.3 ppm甲醛测量仪测试。测试前家具一直敞开着，关闭家具门，开启测量仪器，先测家具内部空气中甲醛的含量，等数据相对稳定后开启样机净化并进行测试，每五分钟计一次数。数据如表2，根据数据直观的画出甲醛浓度变化的情况，如图4。
图4 ppm甲醛测量仪甲醛含量变化
由甲醛含量变化曲线，可以直观看出，实验刚开始家具门从敞开到关闭时，甲醛含量较低。由于柜门紧闭，家具散发出来的甲醛得不到及时扩散，积聚在家具内，所以内部的甲醛含量逐渐升高，以0.2的斜率逐渐上升，当达到一个比较稳定的值时，我们开启样机，开机15分钟后曲线趋于水平，说明家具内部甲醛释放量和样机的吸收量接近平衡，然后曲线开始下降，说明样机对甲醛的吸收净化作用开始大于家具内部甲醛的产生量，清除率达到27.7%。对家具内部空气的净化起到了较大的作用。
4. 分析
由于在实际住户家测试，测试时间较短，但样机在短时间内对甲醛的去除起到了比较显著的作用。经过两次测试可以总结出，目前家具的板材确实释放出浓度较高的甲醛，要想达到国家的标准需要一段较长时间的治理。所设计的家具内部空气净化器样机，经过测试，虽然有较大的净化作用，但是短时间内并没有达到国家标准，分析其原因有以下两个 ：
4.1 样机的风量比较小，家具内部空气需要较长时间才能充分经过处理。
4.2 净化材料的截面积小，使吸收有限。
5. 结论
通过设计家具内部空气净化器样机，并通过不同仪器测试，实际测试得出臭氧及活性炭纤维层对家具内部空气中甲醛的去除率达到28%。为今后家具内部空气净化器的研究设计提供了借鉴。
由于测试条件有限，本研究在是否设置多层活性炭过滤器以及如何增加样机风量方面有待于进一步的深入探讨。
参考文献
［1］ 孙军世叶翠平.室内装修污染及空气净化［J］山西建筑，2009，35(9):348~349.
［2］ 丁照兵. 室内空气净化技术研究综述［J］ 微量元素与健康研究,2008,25(2):63~65.
［3］ 邢协淼,唐明德,易义珍,等. 低浓度臭氧对室内空气中部分污染物的影响［J］ . 中国公共卫生, 1997 , 13 (3):182.
［4］ 徐江兴,姜安玺, 王琨. 臭氧引起的室内化学污染［J］ . 哈尔滨建筑科技大学学报,1999 ,32 (6) :74 ~77.
［5］ 孔凡真. 臭氧灭菌的原理和优点［J］. 肉类研究，2002(2):51~52.
［6］ 汪耀珠 ，唐明德 ，易又珍，等. 低浓度臭氧净化空气中甲醛效果的实验性研究［J］，适用预防医学，2002，9(1):28~29.
［7］ 程琰,尹华强,刘勇军, 等. 多孔炭材料在室内空气污染控制中的应用［J］ 林产化学与工业,2004 ,24 (2):92~ 97.
［8］ 陈益武 相里梅琴.室内颗粒状污染物与空气过滤器的确定［J］.洁净与空调技术，2006(1):26~28.
［9］ 甲醛监测方法.北京化达高科室内环境研究所.http://www.ierm.net.cn/jcjc/2009/1111/158.html.
［10］ 中华人民共和国国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》.
【关键词】家具内部空气净化；臭氧发生灯；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
随着人们生活品质的改善，对室内装饰的要求也越来越高，各种高档家具进入我们的生活时，家具的材料和涂料产生的污染也成了室内空气污染的重要部分。由于家具，如衣柜、壁橱等，一般都处于封闭状态，不能通过开门通风来消除污染物，释放出的甲醛、苯系物及VOC等污染物会长期影响室内的空气，潜在威胁人体的健康。现在确实存在多种空气处理机，但都是用于室内，不适于在家具内部放置，对家具内部空气净化处理的设备目前尚未见相关报道。随着人们对空品质的认识不断提高，需要可放置在家具内部的小型空气净化器，来消除其污染物［1］［2］。
本文设计了一种小型家具内部空气净化器，通过样机的制作以及测试得出对甲醛的净化作用，说明以臭氧发生器和活性炭为核心设计的家具内部空气净化器对甲醛的净化能力显著。为家具内部净化空气净化器的进一步研发提供参考。
2. 净化原理和样机制作
2.1 净化原理。
家具内部空气净化器的主要净化部件是由臭氧发生器和活性炭过滤器组成。
臭氧是世界公认的广谱、高效杀菌剂。臭氧具有
2.1.1 杀菌功能：它可迅速杀灭使人和动物致病的各种病菌，病毒及微生物。臭氧是一种氧化性非常强的物质，利用它的氧化性，可以在较短时间内破坏细菌、病毒和其它微生物的生物结构，使之失去生存能力。臭氧与一般杀菌剂不同，因为多余的臭氧可以很快分解成氧气，而氧气对人体有益无害。
2.1.2 解毒功能：臭氧能通过氧化反应有效去除有毒气体，如甲醛、苯系物等污染气体。
2.1.3 除臭、除异味：臭氧可以与其它异味气体发生化学反应将其氧化分解为无毒、无臭的物质，从而达到除臭的效果。臭氧虽然是分解空气中多种污染物的高手，但也是温室气体之一，臭氧浓度的增高会引起温室效应的加强，这是对人类的不利作用。本产品正是因为考虑到这一点，将臭氧发生器和活性炭过滤器结合起来，活性炭过滤器不仅起着初步处理空气的作用，而且还起着吸收剩余臭氧的作用。不会使臭氧外泄到家具内部中，保持家具内部空气的清新［3］［4］［5］［6］。
活性碳内部有发达的空隙结构和丰富的微孔组织，这些微孔组织具有强大的吸附力场，当空气中的有毒有害气体与活性炭接触时，活性炭微孔强大的吸附力场，能将有毒气有害体的分子吸附到微孔内。为了使污染空气能充分与活性炭接触，常采用强制对流的方式使污染空气通过活性炭层［7］［8］。
2.2 样机制作。
根据我们的专利（专利号码ZL200820075226.8），购买了核心的净化材料，由净化材料外形和尺寸设计了样机的外观，并制作了样机，如下图1。
3. 甲醛检测方法和测试数据分析
3.1 甲醛检测方法。
目前，国内外居室、纺织品、食品中甲醛检测方法主要有分光光度法、电化学检测法、气相色谱法、液相色谱法、传感器法等［9］。根据现有的条件选择了分光光度法中的酚试剂法，通过家具内部空气的抽样来确定家具内部空气中甲醛的含量。检测仪器如下图2。图1 样机设计图（单位为mm）
图2 MJI-AIII测试仪器
表1 酚试剂法测试家具内部空气的甲醛含量
数据mg/m3
时间 10：30 11：30 12：30
第一组 0.38 0.31 0.24
第二组 0.36 0.28 0.31
第三组 0.41 0.33 0.28
平均值 0.383 0.306 0.276
3.2 酚试剂法测试。
由于设备限制，在样机置入家具（新买衣柜）前对家具内部空气抽样一次，测试其甲醛值。然后放入并开启样机，每隔一个小时对家具内部空气进行一次抽样，观察家具内部空气中甲醛含量的变化。原始测试数据如表1。
从表里数据可以直观地看到甲醛含量在降低。通过数据可以看出新家具内部空气的甲醛含量值远高于国家标准值0.08 mg/m3 ［10］；经过2小时甲醛去除率约为28%，样机起到了比较显著的作用，但是由于实验测试处理时间很短，还没有达到国家的标准。
图3 ppm甲醛测量仪
表2 ppm甲醛测量仪测试数据
时间甲醛（ppm）时间甲醛（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（开样机） 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
根据这次测试，发现酚试剂法抽样时间太长，不太适于测试家具内部空气中的甲醛含量，于是采用可放入家具内部即时读数的ppm甲醛测量仪，如图3。
3.3 ppm甲醛测量仪测试。测试前家具一直敞开着，关闭家具门，开启测量仪器，先测家具内部空气中甲醛的含量，等数据相对稳定后开启样机净化并进行测试，每五分钟计一次数。数据如表2，根据数据直观的画出甲醛浓度变化的情况，如图4。
图4 ppm甲醛测量仪甲醛含量变化
由甲醛含量变化曲线，可以直观看出，实验刚开始家具门从敞开到关闭时，甲醛含量较低。由于柜门紧闭，家具散发出来的甲醛得不到及时扩散，积聚在家具内，所以内部的甲醛含量逐渐升高，以0.2的斜率逐渐上升，当达到一个比较稳定的值时，我们开启样机，开机15分钟后曲线趋于水平，说明家具内部甲醛释放量和样机的吸收量接近平衡，然后曲线开始下降，说明样机对甲醛的吸收净化作用开始大于家具内部甲醛的产生量，清除率达到27.7%。对家具内部空气的净化起到了较大的作用。
4. 分析
由于在实际住户家测试，测试时间较短，但样机在短时间内对甲醛的去除起到了比较显著的作用。经过两次测试可以总结出，目前家具的板材确实释放出浓度较高的甲醛，要想达到国家的标准需要一段较长时间的治理。所设计的家具内部空气净化器样机，经过测试，虽然有较大的净化作用，但是短时间内并没有达到国家标准，分析其原因有以下两个 ：
4.1 样机的风量比较小，家具内部空气需要较长时间才能充分经过处理。
4.2 净化材料的截面积小，使吸收有限。
5. 结论
通过设计家具内部空气净化器样机，并通过不同仪器测试，实际测试得出臭氧及活性炭纤维层对家具内部空气中甲醛的去除率达到28%。为今后家具内部空气净化器的研究设计提供了借鉴。
由于测试条件有限，本研究在是否设置多层活性炭过滤器以及如何增加样机风量方面有待于进一步的深入探讨。
参考文献
［1］ 孙军世叶翠平.室内装修污染及空气净化［J］山西建筑，2009，35(9):348~349.
［2］ 丁照兵. 室内空气净化技术研究综述［J］ 微量元素与健康研究,2008,25(2):63~65.
［3］ 邢协淼,唐明德,易义珍,等. 低浓度臭氧对室内空气中部分污染物的影响［J］ . 中国公共卫生, 1997 , 13 (3):182.
［4］ 徐江兴,姜安玺, 王琨. 臭氧引起的室内化学污染［J］ . 哈尔滨建筑科技大学学报,1999 ,32 (6) :74 ~77.
［5］ 孔凡真. 臭氧灭菌的原理和优点［J］. 肉类研究，2002(2):51~52.
［6］ 汪耀珠 ，唐明德 ，易又珍，等. 低浓度臭氧净化空气中甲醛效果的实验性研究［J］，适用预防医学，2002，9(1):28~29.
［7］ 程琰,尹华强,刘勇军, 等. 多孔炭材料在室内空气污染控制中的应用［J］ 林产化学与工业,2004 ,24 (2):92~ 97.
［8］ 陈益武 相里梅琴.室内颗粒状污染物与空气过滤器的确定［J］.洁净与空调技术，2006(1):26~28.
［9］ 甲醛监测方法.北京化达高科室内环境研究所.http://www.ierm.net.cn/jcjc/2009/1111/158.html.
［10］ 中华人民共和国国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》.