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《卫生间空气污染净化技术的研究进展》论文发表

公司 内蒙古三众科技 | 外宣组 ADMIN | 2018-09-26

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摘要:本文介绍了目前卫生间里的空气污染现状、特点及其危害,指出了卫生间的污染源和主要污染物,如挥发性有机污染物VOC、氨气、人为活动产生的污染物、可吸入颗粒等。阐述了部分目前空气污染的净化技术,及其针对性净化的空气污染物。最后,对卫生间的空气净化提出了新思路,总结出昂玛源头内吸法是一种未来的主流空气净化方法,对未来的卫生间空气净化进行了展望。

关键词:空气净化、卫生间污染、净化技术、昂玛源头内吸法

Research Progress on cleaning technology of air pollution in toilet

Ji Wenwen , Li GuangWang XilongZhao Yun, Sun Kai

(Inner Mongolia san zhong Technology Co., Ltd., Hohhot, 010000)

 

AbstractThis  paper  introduced  something  about the toilet, including  its present, characteristics  and  harm  of  our  pollution  Meanwhile, it  points  out  the  pollution  sources  and  main  pollutants  of  toilet  .such  as  volatile  organic  pollutants  ammonia  ,pollutants  produced  by  human  activities  and  inhalable  particles. Then  some  current  technologies  for  our  pollution  purification  and  the  targeted  decontamination  of  air  pollutants  are  offered . Finally,  the  author  put  forward  a  new  method  for  our  purification  in  toilet  and  also  makes  the  prospect  forecast! the ONMA is a mainstream air purification method in the future, and looks forward to the future toilet air purification.

背景:随着环境问题的日益凸显,空气污染越来越被人们所重视,所以在保护环境的同时,人们对于室内空气的过滤净化也在同步进行,目前空气净化在国内市场拥有着广泛的空间。虽然绝大多数企业都投入到了空气净化的市场中,但是依然是被动的进行着空气净化,而不是主动的采取防治与控制的方法,总体来说是一种先污染了才去治理的思路。所以,我们对此进行了思路上的转变,提倡从源头控制空气污染,并对净化过滤技术进行技术性的结合,提倡对污染空气进行综合净化。

1卫生间空气污染

1.1卫生间空气污染现状

世界厕所组织统计过,人的一生约有3年时间在厕所里度过的,这是按照一个人每天上七次厕所计算的[1]。卫生间是人生活中非常重要的一个活动空间,洗澡、洗漱、洗衣服等许多活动基本都会在卫生间进行。所以,卫生间的空气污染问题,比家里其他空间更严重且突出。卫生间作为最容易被污染的空间,卫生间的空气质量对人的身体健康有很大的影响。一些流行病学研究资料说明[2]~[4],空气中颗粒物浓度的提升,更容易使人患上呼吸道疾病及其他疾病,而卫生间以往人们通过排风扇进行排湿排臭,很容易使颗粒物漂浮于空气中,进而污染了屋内的空气。虽然,人们已经注意到了卫生间是空气污染的重灾区,但依然处于探索阶段,没有实际的综合治理方法。

1.2 卫生间空气污染的主要特征

卫生间的空气污染区别于室外和室内其他空间的空气污染特征有以下几个方面:一是污染源多,污染物浓度较室内其他空间高。二是空间狭小,有些卫生间通风较差,空气污染后久久难以散去。三是卫生间空气较室内其他空间,潮湿度更高,不及时排潮气,或者不及时过滤空气,一些微生物菌会很容易附着在牙刷、毛巾及其他卫生间用品上。四是不好清理,卫生死角多,容易产生总挥发性有机化合物TVOC。五是卫生间的空气携带有很多容易使人生病的病菌[1]、[5]比室内其他空间高。六是人们如厕会产生臭气,污染卫生间空气,有时候还会在卫生间吸烟。终上所述,可以得出卫生间是非常易受污染的室内空间。

1.3 国家规定室内部分空气污染物的活度和浓度的限值

我国目前的家装污染很严重,有的住宅或者工作场所超标非常严重,甚至致人生病死亡的事情也时有发生,例如白血病、心血管病、肺病等[6]。同样卫生间也处在这样的环境之中,而且因为卫生间的特质潮湿、人们活动集中度高、容易产生气味不易排散,因大部分卫生间光照不足导致大量病菌存在于空间中,因此卫生间更是被污染的重灾区。

1为我国规定的室内部分空气污染物在室内的浓度和活度的极限值。

 

1  卫生间污染物及其相应活度、浓度限值表 

污染物名称

  活度、浓度限值

氡             

游离甲醛        

苯             

氨               

TVOC             

≤200(Bq/m3)

 ≤0.08(mg/m3)

 ≤0.09(mg/m3)

≤0.2(mg/m3)

   ≤0.5(mg/m3)

1.4卫生间的污染源

卫生间的污染源,主要有建筑装饰材料污染、人为活动污染、清洁剂污染、下水马桶洗手池反味儿等。

1.5卫生间主要污染物

 卫生间的主要污染物有总挥发性有机污染物TVOC、氨气、人为活动产生的污染物、可吸入颗粒、细菌微生物、碳化物、硫化物、放射性物质(氡)等。

 总挥发性有机化合物(TVOC)按其化学结构的不同,可以进一步分为8类:烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他,这些化合物在50℃—250℃之间[7]。其在空间里的含量虽然不高,但却是非常严重的污染物。 

主要来源:(1)具有挥发性的有机液体、洗涤剂等。(2)装修材料,泡沫板、塑料板、纤维等。(3)通风系统设计不合理。(4)燃烧物不充分。(5)人体排泄物及人为活动产生的气味。

1.6 卫生间空气污染对人体的危害

刺激性气味、烟尘、可吸入微颗粒、以及一些细菌微生物等,会造成人的呼吸系统疾病,甚至诱发其他疾病,比如心血管病、精神类疾病、头痛等[8]

  一些烃类物质(带香味的芳香烃类物质)、放射性物质(如氡)、金属微粒有诱发癌症的可能性[9]

2 室内空气污染净化技术

2.1活性炭吸附空气净化技术

活性炭净化原理:活性炭是一种吸附性很强的物质[10],可以被做成微孔组合来增大表面积,使其与空气大面积接触。其吸附性在于特殊的结构形态,内部空间结构有益于一定湿度的空气及杂质附着在里面或表面。但是,活性炭具有一定的容积气体的能力,超过一定的容积反而会释放掉其中的污染物到室内空间。

 活性炭净化优点︰空气净化所使用的活性炭可以有效地吸附去除异味,配合其他净化技术将污染物进行分解。它主要的净化对象有产生的氨气,释放到空间的甲醛、硫化物、苯类物等[11]

2.2 臭氧空气净化技术

臭氧净化技术原理:臭氧具有很强的氧化性,能和很多有机物发生化学反应[12],且生成物不对环境构成再次污染。因为臭氧的氧化能力,其对一些病毒、细菌等微生物杀伤力很强,而且反应速度快,灭菌也较为彻底。虽然臭氧灭菌技术非常成熟,是一种环保型的空气净化方式,但是如果控制不好产生的臭氧数量,其本身具有的强氧化性也会对人体肺细胞、呼吸道等组织结构造成破坏[13]。所以,如果臭氧大量发生,通常人们需要在臭氧发生以后的40分钟左右再进入臭氧发生的场所,这样相对安全。臭氧目前作为成熟的空气净化技术已经被广泛的应用于空气净化领域。

 臭氧净化空气优点:杀菌性很强,对空气净化非常彻底,操作简单方便,使用成本低。臭氧可以与苯、甲醛,及其他碳氧化物发生化学反应,把这些高致病性的污染物,分解成为二氧化碳和水。所以不会留下化学残留,无毒害作用,相比过去,这是非常绿色的一种净化方式,不会对环境造成二次污染。[14]

2.3 负离子空气净化技术

负离子净化原理:负离子是释放到空气中的电子无法长时间停留在空气中,当电子释放后会与空气中的氧气结合而形成负离子。负离子虽然可以对空气经行净化,去除微尘和气味,但是却无法分解污染物,也无法杀灭病毒和细菌。负离子能够清新空气,对人体尤其是脑细胞有很好的保健作用[15] ~[17]

负离子净化优势:安全可靠、净化率高、净化无需关窗、净化无污染、不需要耗材、维护成本合理、噪音小。

2.4 静电空气净化技术

静电除尘空气净化技术:气体分子在高压直流电场中被电离,电离后会分成离子和电子。电离后的离子和分子通过电场力的作用向两极移动,移动过程中离子和电子会与气流中的粉尘颗粒和细菌结合为荷电颗粒[18]。结合后的颗粒由于电场力的作用,向自身电荷相反的极板做运动。随着电压增高,电场强度不断增大,离子、电子的运动速度就越快,离子的运动会形成极间电流,空气中的自由离子开始时很少,所以电流产生的较少。当电压升高到一定值之后,放电极周围的离子会获得较高速度和能量,高速运动的离子撞击空气中的中性原子时,会被分解成正、负离子,这种分解中性原子的现象称为空气电离。空气电离后会发生连锁反应,使离子数大大增加[19]。离子在极间运动形成极间电流(称之为电晕电流),空气成为导体,附带的细菌颗粒会被高强电压瞬间导电击穿由蛋白质组成的细胞壁,从而达到杀灭细菌,吸附除尘的效果。

 静电除尘净化的优点:(1)可净化较大气量的污染空气(2)结构简单,气流速度低,压力损失小,除尘效率高(3)能够除去的颗粒范围广(4)可远距离操作。

2.5紫外线杀菌技术

紫外线净化灭菌:遗传信息核酸DNA 和RNA存在与细菌的细胞中 ,当紫外线照射核酸(DNA和RNA)时,核酸会大量吸收紫外光,并在体内部形成间二氮杂苯和间二氮杂苯的异构体[20]。这种异构体物质会令细菌的新陈代谢机能出现损坏,最终导致细菌的遗传性发生改变,紫外线连续照射,将导致细菌群体的快速死亡[21]

 紫外线杀菌技术的优势:因杀灭菌非常高效且稳定,紫外线灭菌技术被广泛的应用,且菌类被杀灭后不会复活。紫外线装置容易控制,便于模块化生产,应用范围广。

2.6二氧化钛光触媒净化技术

二氧化钛光触媒净化技术:在紫外光的作用下二氧化钛光触媒发生物理反应,价带上的电子(eˉ)跃迁到导带上。跃迁后产生相对应的空穴(h+),产生具有超强氧化作用的超氧离子自由基、超氧羟基自由基、羟基自由基。这些产生物不但可以将甲醛、甲苯、苯、二甲苯、TVOC、氨等有毒害气体分解成无害的CO2H2O。还能将其他污染物,比如臭气、细菌等污染物进行除臭灭菌[22] 二氧化钛的催化净化具有高效广谱的消毒性能,很多常见的致病菌都能被这种技术很好的抑制和杀灭。光触媒可以将细菌遗体和细菌体内残留毒素完全分解,彻底消毒杀菌。有科学实验研究证明, 光触媒对多种菌类有杀灭作用,包括大肠杆菌、绿脓杆菌、白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、芽杆菌、沙门氏菌和曲霉等[23]、[24]。二氧化钛光触媒净化技术可以有效的净化空气中有毒害气体,同时可有效抑制细菌和病毒对人的感染,能抑制细菌繁殖[25]

二氧化钛光触媒净化优势: 二氧化钛光触媒本身不发生变化和损耗,只为反应过程提供反应的场所。它具有使用时间长,持续作用稳定,安全无污染的优点。二氧化钛光触媒净化空气方法,是目前世界公认的绿色环保无污染的一种净化空气的方法。

2.7过滤网过滤技术

过滤网的滤料主要有四种类型:无纺布、合成纤维、玻璃纤维、活性炭过滤网。活性炭过滤棉在空气净化中最长被用到,可以有效的去除空气中的异味。过滤网往往需要配合独立的过滤器一起使用。

过滤棉的优势:一般置于净化系统的出入口,能配合其他净化方式净化空气,比如光触媒过滤网可以配合紫外线进行空气净化,污染物分解等。因活性炭过滤棉成本低,加工方便,耐湿,形状随意等优点,被广泛应用于空气过滤中的除尘、除味、配合其他净化方式等。

2.8市场主流空气净化技术对比

  通过对比表2各净化技术可以发现,列举的各净化技术各有优势,而实际净化中人们往往采取的是综合性过滤法,将各种过滤技术配合起来使用以使过滤效果达到人们想得到结果。

2  市场主流空气净化技术作用对比

杀菌方式

过滤棉

紫外线杀菌灯

臭氧发生器

静电滤尘器

高效催化活性炭

光触媒

为整个环境空间提供净化

 

不是

不是

整个空间的灭菌率超过90%

 

不是

不是

不一定

不是

不是

对霉菌是不是有杀灭作用

 

不是

不一定,要看相对湿度

不是

不是

不一定

杀菌的广谱性

不是

不是

不是

不是

不是

减少异味

不是

不是

不是

对人员是不是有伤害

 

不是

不是

不是

不是

对设备是不是有腐蚀作用

 

不是

不是

不是

不是

不是

较低的安装费

 

不是

不是

不是

不是

较低的使用成本

 

不是,耗电大

不是

不是

大范围有效

不是

不是

不是

不是

3  昂玛源头內吸法(ONMA)

昂玛源头內吸法ONMA (ONMA:取自臭氧群Ozone group、纳米活性棉Nano-active cotton、微孔活性炭Microporous activated carbon、负离子群Negative ion cluster的第一个字母,现将所有的综合净化空气方法统称为ONMA)是一种源头除味,综合性过滤除味灭菌的思路和方法。其优势在于改变以往等气味扩散后才去净化的处理办法,而是直接在气味产生的源头,经行气体收集,然后过滤除味灭菌。这样不仅能避免先污染再治理的不足,而且过滤效果更好,更彻底,更安全。这种解决问题的办法和思路,对于人们处理现有的和未来的空气净化问题,提供了思维上的改变,实践性的经验和理论上的支持。

昂玛源头内吸法其主要原理在于在源头收集污染源空气,然后通过通气管道进入过滤器过滤。过滤器里包含的装置由臭氧灭菌装置、活性棉过滤网、微孔活性炭、负离子净化装置、二氧化钛光催化氧化装置等几大净化方式组成。经过过滤器集中处理后将过滤后的无味、干净的空气排出到空间中。昂码源头内吸法为空间内空气净化提供了源头控制、多重净化、高效安全的新方案,不限于居民家庭使用,在工厂或其他场景中都可应用此思路方法。

昂码源头内吸法由马助理发明人冀文文首次提出,并应用于实际生产中,目前生产制造出的马助理空气净化器利用昂码源头内吸法在控制卫生间如厕时产生的臭气上,效果显著,不仅从源头除去了如厕时的气味,还对空气进行了过滤灭菌,将干净的空气排出,避免了因臭气而造成的污染,对人们的身体健康起到了从污染源头就保护的作用。目前,马助理空气净化器受到了市场的关注和消费者的认可,为提升卫生间品质做出了贡献。

3.1昂玛源头内吸法净化器在卫生间除臭的优势

当人们在卫生间如厕时,往往会打开排风扇。人们认为这样可以把臭气排出去,通过实验发现,排风扇并不能及时有效的把臭气排出室外。当关着门如厕时,空气的排出口可以将室内空气排出去,但是进气口却因为关着门而被封闭了。因此会把下水道或者其他跟下水相连的管道中有空气流动的气体吸入卫生间,不仅无益于臭气的排出,还会造成下水反味儿等后果。所以,开排风扇时要考虑空气的进气口,最好开着门排气,使空气形成循环流通。但是,开着门又容易将卫生间异味散发到室内其他空间。所以使用昂玛源头内吸法直接从源头收集污染气体过滤,就很容易控制和防治这一问题。

当卫生间的马桶配备专门的使用昂玛源头内吸法的空气净化器之后,利用源头除臭技术直接在排便臭气没散发之前就及时的吸收净化了,从而无需开排风扇,也就避免了卫生间返恶臭的问题。而且对于卫生间空气有清洁的效果。

3.2昂玛源头内吸法净化器与非源头除臭空气净化器对比

通过表3对比发现,臭豆腐气体释放到整个空间中,净化器需要30分钟的时间对整个空间进行过滤净化,只有把整个空间内的空气全部过滤,才能达到净化效果,但依然有很多有机气体没有被除掉,附着或者依然在空气中滞留。

 

表3   昂玛源头内吸法净化器与非源头除臭空气净化器对比

 

30m³密闭空间

模拟人排泄物气味(等量)

净化率

所需净化时间

非源头除臭空气净化(出风量10.5MPH)

空间循环净化

置于马桶中的臭豆腐气体

95%

30分钟

昂玛源头內吸法

(出风量10.5MPH)

源头瞬间净化为主

置于马桶中的臭豆腐气体

95%

30秒

 

     使用昂玛源头内吸法从源头净化,污染气体来不及扩散就被瞬间吸收净化了,实验表明,20秒之内就基本上被吸收净化完全了。

 

 

 

 
图1  昂玛源头内吸法净化器实验图

以上事实证明,源头除臭,综合过滤的昂码源头内吸法是一种高效可行、安全简单的实用方法。

利用昂码源头内吸法通过从源头控制绝大部分污染物的扩散,可以有效的集中处理有害污染气体,比如总挥发性有机物TVOC,同时对周围空气中有害的碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物、可吸入微颗粒都具有过滤净化的良好作用。从源头收集气体在不同的情况下是不一样的,比如马助理空气净化器,主要收集的就是排便时产生的臭气,通过溢水孔将产生的臭气直接吸走净化。不同的物体与场景需要不同的源头收集气体的方法,利用昂码源头内吸法这种思想,可以在很多场景中以最好的效果控制防治空气污染。

4  总结与展望

从源头控制防治污染被越来越多的人们所认可,其先进性表现在不对环境产生污染就及时控制并消除了污染。对比以往先污染,再治理的方法,有着绝对优势。一是污染气体没有来的及大量扩散,就被收集净化了,集中程度高,过滤净化效果好,环境不受污染,或受污染较低。二是大大缩短了空气净化所需的时间,以往的方法因为污染气体已经扩散了,稀释程度高,所以需要大量的时间一点点净化。浪费资源和能源,而且不利于人们的活动和生活,比如净化时无法开窗透气。三是以往的解决办法,空间已被污染气体污染,即使净化也已对环境和人产生了危害,利用昂码源头内吸法的原理可以很好的避免这一问题。

昂码源头内吸法这种从源头入手,利用臭氧灭菌装置、活性棉过滤网、微孔活性炭、负离子净化装置、二氧化钛光催化氧化装置等技术综合过滤的方法,具有非常优良的效果和实用的社会价值,为空间污染治理提出了理想的解决方法。

未来研究发展从源头收集污染气体,经行集中净化将会成为新的趋势。不污染就治理的理念,将被广泛应用。

 

 

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