空气净化器内部结构对其净化效率的影响研究

　近年来，随着人们对居室环境要求的提高，大量的新型建筑和装饰材料进入住宅和公共建筑，加之现代化建筑物的密闭性，造成建筑物室内空气污染问题日益突出，已严重地危害到了人体健康，从而受到社会各界的普遍关注。

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　　为了改善室内空气质量，人们提出了很多办法，如控制污染源、加室内新风量等。但有些地方（如医院、已装修的带污染材料的建筑），这种局部控制污染源的方法已是不可能的；另外增加建筑新风量，却加了室内取暖、通风、空调的额外费用，且这种方法只是对污染物起到稀释作用，并不能完全根除。研究一种空气净化设备，来大幅度消除室内各种污染物和细菌，且不破坏原有建筑物结构，一直是人们研究的一个方向。纳米光催化氧化技术的出现，为人们研制这种净化设备提供了思路。北京工业大学在光催化氧化去除室内污染物方面做了很多有意义的工作，对光催化氧化作用下室内甲醛、苯、氨、氮氧化物、二氧化硫等污染物的降解特性进行了深入的研究，取得了很好的结果。将光催化氧化技术产业化是国内外同行研究的最终目的，它需要考虑的因素很多，其中光催化反应器的结构设计是一个主要的影响因素。多年来，这项技术一直难以产业化，一个主要原因是净化器的净化效率低，运行费用篼。净化器运行效率直接与其内部结构相关，因此，净化器内部结构的研究，就成为光催化空气净化器研制的一个核心问题。本文从净化器结构影响效率-费用方面对净化器内部结构进行优化设计。

净化器结构设计光催化氧化去除室内污染物的基本原理是：当紫外光的能量大于或等于半导体Ti02的禁带能量时，价带上的电子被激发进入导带，同时在价带上产生相应的空穴。光致电子和空穴与催化剂表面吸附的水（h2o）和氧气（02）发生反应，生成具有强氧化性的羟基官能团，与污染物发生作用，从而达到去除污染物的目的。：2002-12-11；修订日期：2003~01-14基金项目：“十五”国家医学科技攻关资助项目；中国博士后基金资助项目从光催化原理分析可知，合理的净化器结构应该满足：在净化器内部，活性光子、固体催化剂与污染气流应紧密、有效地接触，且光子利用率高。从净化器运转的费用分析可知，风机及光能能耗量是决定净化器运转的总年费用（RMB/yr），因此，净化器设计必须考虑：（1）以最小的动力驱动室内污染气流以一定的速度通过净化器，即气流通过净化器进出口的压降低；（2）光源发出的光子能够被有效利用。光子的有效利用包括两方面的内容，一是光源产生的光子全部被用来激发生成光致电子与空穴，这样光源的辐射场分布就成为净化器内部结构设计必须考虑的一个参素；二是必须保证光致电子和空穴被充分利用，即必须有足够的污染气流发生作用来阻止光致电子与孔穴的复合，这样，流过净化器内部的污染物流场和浓度场也就成为净化器设计必须考虑的另一个参数。以上分析可见，合理的净化器内部结构应该充分考虑气流通过净化器进出口压降、辐射场、流场和浓度场的影响。