第２３卷第５期２００９年１０月制冷與空調ＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎａｎｄＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ、，０１．２３Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２００９．８５～８８文章編號：１６７１．６６１２（２００９）０５．０８５．０４功能性空調過濾器材料的性能實驗研究唐易達（西南科技大學綿陽【摘要】６２１０１０）開創性地把光催化技術和微膠囊相變材料技術有機地結合起來，開發了納米微膠囊相變功能型空調過濾器材料，在對它的殺菌效果和調溫等性能研究的基礎上，分析了空調過濾器的過濾機理，設計了實驗流程，參照ＡＮＳＩ／ＡＨＡＭＡＣ—１．１９８８標準建造了實驗室，對功能型空調過濾器過濾效率進行了實驗。最后對實驗結果進行了一定的分析，并展望了功能型空調過濾器材料的應用前景。【關鍵詞】中圖分類號光催化；微膠囊相變材料；功能型空調過濾器；過濾效率ＴＢ３４文獻標識碼ＡＳｔｕｄｙｏｆＮａｎｏｍｅｔｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅＰｈａｓｅＣｈａｎｇｅＡｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｎｉｎｇＦｉｌｔｅｒＭａｔｅｒｉａｌｓ乃ｎｇＹｉｄａ（ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＩｎｓｔｉｔｕｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ，６２１０１０，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｏａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｎｉｎｇｆｉｌｔｅｒｓ．ＲｅｓｅａｒｃｈｅｄｔｈｅＮａｎｏ—ｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｆｕｎｃｆｏｎＭｆｉｌｔｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｂａｓｅｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｉｒｏｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｅｓｔ［ｅｃｌａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｎｄｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎａｌｙｚｅｄｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｆｉｌｔｅｒ，ｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｏｎ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｈｅＳｔａｎｄａｒｄＡＮＳＩ／ＡＨＡＭｆｉｌｔｅ娼．ＡｔＡＣ一１－１９８８，Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｈｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｄｔｈｅｆｉｌｔｅｒｏｆｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＭｕｌｔｉｆｕｎｅｔｉｏｎａｌｆｕｔｕｒｅｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｎｉｎｇｌａｓｔ，ａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｒｅｓｕＲＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｎｉｎｇｆｉｌｔｅｒｓ，ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｆｉｌｔｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄＳＯｏｎ．［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］Ｎａｎｏ—ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ：Ｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｎｉｎｇｆｉｌｔｅｒｓ；Ａｉｒ０引言近年來，室內空氣品質成為科學研究的一個熱點，開發一種在去除顆粒物的同時更能殺死空氣中的細菌、病毒、去除ＶＯＣｓ并具有良好過濾效率的功能犁空調過濾器材料，成為當前研究的前沿課題…。光催化凈化技術是近年來興起的一種高科技前成對環境無二次污染的無機小分子，從而達到凈化空氣的目的。為了增大納米材料的比表面積，使得納米的光催化能力和吸收環境能量的能力增強，產生更多的羥自由基和活性氧離子，增加納米光催化殺菌的效果。本文將納米光催化技術和微膠囊相變技術進行有機結合ｆ４】，并應用于空調過濾器上，成為一種新型的納米微膠囊相變功能型空凋過濾器材料（簡稱功能型空調過濾器材料）。功能型空調過濾器是指具有某些特殊的、不同于一般的空調過濾器所固有的性能，能滿足特定行業、領域對空氣過濾材料特殊功能需求的過濾器ｌ川。沿凈化技術【２兒３１，在紫外線照射下，半導體納米粒子能夠發生電子躍遷，產生活潑的價帶空穴和導帶電子，這種電子、空穴對和周圍的水、氧氣發生作用后，能產生有高氧化性能的自由基，能直接分解空氣中的甲醛、苯、氨等污染物，同時能夠殺死細菌、病毒等具有蛋白質結構的微生物，并將其分解本實驗的功能型空調過濾器材料由微膠囊相交材作者信息：唐易達（１９７６一），男，碩士，講師。收稿日期：２００９．０２．２５萬方數據究其原因有如下幾點：1.個人品味不高。2.利益驅動，為了獲取傭金，將次品推薦給讀者。3.沒有精品，為了換取好的排名而以多取勝，商品數量直追淘寶網商城。違背了導購的初衷。?８６?制冷與空調２００９盔料、納米氧化鋅（ＺｎＯ）作為基本成分，其中微膠囊相變材料濃度分別以６０９ＦＬ、１２０９／Ｌ作為實驗濃度；選用滌綸針刺氈作為過濾材料的基材（微觀結構見圖１），經過后浸漬法把微膠囊相變材料與納米ＺｎＯ復合的功能性材料處理到滌綸上，經過功能性整理后，得到以滌綸針刺氈為基材的納米ＺｎＯ微膠囊相變空凋過濾器材料，即功能型空調過濾器材料（微觀結構見圖２）。圖ｌ普通空調過濾器材料的ＳＥＭ圖圖２功能型空調過濾器材料的ＳＥＭ圖本文在對功能犁空調過濾器材料的制備、殺菌和去除ＶＯＣｓ等性能實驗研究的基礎上怕１，通過實驗，研究此過濾材料對空氣過濾效率的影響。１過濾效率測試用試驗室及其設備目前國際上測量空調過濾器（潔凈機）的過濾效率的標準主要有ＡＮＳＩ／ＡＨＡＭＡＣ．１—１９８８，ＡＮＳＩ／ＡＳＨＲＡＥ５２．１一１９９２，ＪＩＳ９６１５，ＪＥＭｌ４６７等一川Ｊ。ＡＮＳＩ／ＡＨＡＭＡＣ一１為美國家電制造協會所定的空氣潔凈機測試標準。ＡＨＡＭＡＣ一１為測量空氣潔凈機濾網及送回風設計所造成的整體潔凈效率，并以ＣＡＤＲ（ＣｌｅａｎＡｉｒＤｅｌｉｖｅｒｙＲａｔｅ）量化不同窀氣潔凈機間的性能，ＣＡＤＲ差異可知其性能優劣，這為歐美廠家廣泛采用的空氣潔凈機性能測試方法，也是本實驗參照的標準。實驗用主要設備見表１。萬方數據表１實驗用主要設備一覽表材繁≯型號及尺寸參照標準原位聚合法實訾小２ｘ２ｘ１．６米（自建）ＡＮＳＩ，ＡＨＡＭＡＣ．１．１９８８標準實驗裝置大金（改裝）ＡＮＳＩ，ＡＨＡＭＡＣ．１．１９８８標準測量儀Ａｅｍ８０１Ｍ８５０２ｎＯｉｔｏ。Ｍｏｄｅｌ循環風扇ＫＹＴ３０一Ｌ１（美的）風速小于１５ｍ／ｓＡＮＳＩ，ＡＨＡＭ測量塵香煙中２．微５１ａ粒ｍ和１０¨ｍＡＣ．１．１９８８標準１．１建造試驗室參照美國家電協會ＡＮＳＩ，ＡＨＡＭＡＣ．１—１９８８圖３建造的試驗室１．２實驗裝置及流程設計圖４空氣潔凈機依據ＡＮＳＩ／ＡＨＡＭＡＣ．１—１９８８標準，為了評標準。我們建造的試驗室尺寸為２ｘ２ｘ１．６米。為了減少試驗氣體對的吸附作用，室內四周用不繡鋼板，外面用木板包覆。為了方便觀察，在旁邊開了一個透明的觀察窗，采用密封性能很好的門，這樣使空氣泄漏率小于０．０５／１１。實驗室結構如圖３所示。價空氣清新機的空氣潔凈機濾網及送回風設計所造成的整體潔凈效率，我們使用了一臺大金的空氣清新機作為實驗的基本設備（見圖４）。根據實驗流程設計要求，我們對該空氣清新機進行改裝，改第２３卷第５期唐易達，等：功能性空調過濾器材料的性能實驗研究?８７?裝成具有初過濾，靜電除塵，功能性過濾材料，紫外燈等結構的空調過濾器材料實驗裝置（流程見圖５）。在做實驗時，把預過濾去掉，關閉靜電除塵器，這樣就只有過濾器材料和紫外燈這兩音骼分工作，測得的除塵效果就是過濾器材料的除塵效果。圖５潔凈機內的實驗流程１．３測塵儀圖６測塵儀空氣污染物濃度的測定用美國ＴＳＩ公司的ＡｅｒｏｓｏｌＭｏｎｉｔｏｒＭｏｄｅｌ８５２０測塵儀（見圖６）。它是便攜式的，激光光度計式的數字空氣微粒濃度的檢測儀。該儀器有一個可連接管子的進氣口，在測試的過程中，能夠實現實驗人員在實驗室外進行操作，完成空氣采樣和數據記錄的要求。在顆粒物性質一定的條件下，顆粒物的散射光強度正比于質量濃度的理論，該儀器首先檢測到顆粒物的散射光強，然后將散射光強度轉換成轉換成脈沖計數即可測定出顆粒物的相對質量濃度。１．４試驗塵ＡＮＳＩ／ＡＨＡＭＡＣ．１～１９８８標準里規定了香煙和花粉作為試驗塵。本實驗采用香煙作為試驗塵源。香煙的成分非常復雜，粒徑從０．３～ｌｏ∥ｍ之間。我們測定了香煙中２．５Ⅳｍ和１叩ｍ的塵埃。１．５實驗裝置的布置本實驗參照ＡＮＳＩ／ＡＨＡＭＡＣ．１．１９８８的標準，對普通過濾器材料和功能型過濾材料咐過濾效率進行檢驗，驗證經過功能性處理后的過扔基材料的過濾性能是否有所提高。該標準規定在做實驗時，把實驗裝置放在實驗室的中間。為了減少短路系數，把循環風扇對著實驗裝置的出風口，把渙哺塵儀放在實驗裝置的出風口的旁邊，方便更好地澳嘎出過濾效果１１２１。實驗布置如圖７所示。萬方數據圖７實驗室內裝置的布置２過濾效率的實驗步驟及結果分析２．１實驗步驟（１）自然濃度衰減：在試驗室內點燃香煙，當室內的香煙的濃度達到約０．６ｍｇ／ｍ３時，熄滅香煙；打開循環風扇，讓香煙在室內均勻分布；一分（２）自然濃度衰減結束后，用過濾器過濾室內的空氣，直到室內微粒的濃度小于Ｏ．Ｏｌｍｇ／ｍ３為（３）在實驗室內點燃香煙，當室內香煙的濃（４）分別把裝有普通過濾材料和功能型過濾（５）打開循環風扇，讓香煙在室內均勻分布；（６）開啟裝有過濾材料的空氣潔凈機，打開重復上述的實驗３次，每次實驗結束后，都要在過濾香煙中ＰＭ２．５微粒的實驗中，功能型（ｎｏｒｍａｌ），而功能型空調過濾器材料中ＰＣＭ的濃鐘后，關閉風扇，測塵儀每兩分鐘讀一次數據，共采樣ｌＯ個數據。止，然后用蒸餾水沖洗實驗室，避免有氣體吸附在實驗室的四壁。度達到約０．６ｍｇ／ｍ３時，熄滅香煙。材料的空氣潔凈機放在實驗室的中央，旁邊放除塵儀和循環風扇。實驗裝置布置如圖７所示。一分鐘后，關閉風扇。紫外燈，空氣的風量確定在４２０ｍ３／ｈ，每兩分鐘讀取一次數據，共采樣１０個數據。用過濾器過濾室內空氣，讓室內香煙塵的濃度小于Ｏ．Ｏｌｍｇ／ｍ３，且用蒸餾水沖洗實驗窀。２．２實驗驗結果與分析２．２．１實驗結果空調過濾器材料的過濾效率（ＺｎＯ＋ＰＣＭ６０９／Ｌ和ＺｎＯ＋ＰＣＭｌ２０９／Ｌ）明顯高于普通的過濾器材料度對去除ＰＭ２．５微粒基本沒影響（見圖８）：在過濾香煙中ＰＭ２．５微粒的實驗中，功能型空調過濾器材料的過濾效率（ＺｎＯ＋ＰＣＭ６０９／Ｌ和ＺｎＯ＋ＰＣＭｌ２０９／ｌ＿，）略高于普通的過濾器材料（ｎｏｒｍａｌ），?８８?制冷與空調２００９缸功能型空調過濾器材料中ＰＣＭ的濃度對去除ＰＭｌ０微粒也沒大的影響（見圖９）。同時發現，在實驗的前段時間里，不同過濾器材料的過濾效果基本相同，但是經過的時間越長，功能型空調過濾器的過濾效果就越顯著地體現出來。８５４３一Ｅｇ，２１０～、；№如弧玨齠＊Ｔ州‘ｍ‘ｎｌ圖９不同空調過濾器材料去除ＰＭｌ０效果２．２．２結果分析通過空氣過濾效率實驗，我們發現：（１）功能型空調過濾器材料影響了空氣過濾材料的填充率，提高了慣性效率和攔截效率；（２）功能型空調過濾器材料中的氧化鋅在紫外光的作用下，產生了大量的電子和空穴，這些電子和空穴與空氣中的水和氧氣發生發應，生成過氧化氫自由基（Ｈ０２．）和氫氧自由基（．ＯＨ），過氧化氫自由基、氫氧自由基和揮發性有機化合物發生發應生成水和氫氣，即：將ｖｏＣｓ分解成為對環境無二次污染的無ＣＬｄ，分子；（３）在添加了微膠囊相變材料后，增加了納米ＺｎＯ的比表面積，有效地提高了納米ＺｎＯ的光催化效果，從而使納米ＺｎＯ降解ＶＯＣｓ和除塵的能力加強。總結以上３點，得出功能型空調過濾器比普通空調過濾器具有更好的過濾效果，功能型過濾材料中的ＰＣＭ濃度對過濾器的除塵效果沒有大的影響，但它對殺菌和分解ＶＯＣｓ具有增強效果（是純納米氧化鋅的７—８倍左右）．【引。３結束語納米光催化技術和微膠囊相變技術有機結合起來，開發出的納米微膠囊相變功能型空調過濾器材料，在基本不影響過濾器其它性能的基礎上，具萬方數據有強勁的抗、殺菌及分解ＶＯＣｓ效果，并且對空調過濾器的過濾除塵能力也有所增強，能有效地提高室內的空氣品質。本復合材料的造價便宜，在宅氣調節領域具有廣泛的應用價值。參考文獻：【１】沈晉明．室內空氣品質的評價［Ｊ】．暖通空調，１９９７，２７（４）：４—８．［２】Ｖ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