摘要： 分析了空氣過濾器目前存在的兩大難題，即阻力和二次污染問題，介紹了駐極體靜電合成纖維、光催化納米氧化鈦和納米銀的主要特性，報(bào)道了合成的納米氧化鈦、納米銀駐極體靜電空氣過濾器的試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果表明，62Pa的低阻力，99.99%的高效率，低廉的價(jià)格，使高效空氣過濾器的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展，為改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，防止疾病的傳播提供了一種實(shí)用的產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞： 高效空氣過濾器 納米氧化鈦 納米銀 駐極體 1. 引言 2003年春天那場席卷全球的SARS疫情給人們留下的不僅僅是教訓(xùn)和警示，更多的則是人類應(yīng)該如何去防御疾病的侵襲，如何去預(yù)防，去醫(yī)治這些危害人類健康生存的疾病。今天，“健康”的概念已經(jīng)進(jìn)入人類生活的方方面面，自然“健康”也成了暖通空調(diào)專業(yè)研究、開發(fā)、制造的重點(diǎn)，空氣凈化技術(shù)受到了人們特別的關(guān)注。 在諸多空氣凈化技術(shù)中，應(yīng)用最廣、最成熟、最無異議的可能就是空氣過濾器。無論是國外，還是國內(nèi)，空氣過濾器已經(jīng)發(fā)展到很高的水平，足以應(yīng)付各種需要，在很多時(shí)候，空氣過濾器成了唯一的最安全的、最有效的防御手段， 這點(diǎn)從SARS疫情傳播期間，以及其后出臺(tái)的一系列文件、措施和標(biāo)準(zhǔn)中就能清楚地看到這一點(diǎn)。但是，目前在使用空氣過濾器的過程中，困擾人們的是，如果要獲得理想的高過濾效率，就不得不付出一定的代價(jià)去對(duì)付高阻力帶來的一系列問題，能耗問題、噪聲問題、風(fēng)機(jī)選型問題等等。另一方面，高效率的空氣過濾器攔截了空氣中的，灰塵、細(xì)菌、病毒和微生物，可是沉積在過濾器上的微生物如果不及時(shí)加以處理，將產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染，因此不得不采取其他措施，由此又產(chǎn)生了一系列新問題。 本文研究的重點(diǎn)，就是企圖從目前國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)入市場的諸多空氣凈化技術(shù)中篩選出若干成熟的、有效的、價(jià)格便宜的技術(shù)組合成一種新型空氣過濾材料，解決上述問題。 2. 空氣過濾器的阻力 根據(jù)空氣過濾器的兩個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)[1，2]，我國空氣過濾器分類可參見表1[3]。 表1給出了各種空氣過濾器的初阻力，在實(shí)際應(yīng)用中，必須考慮空氣過濾器的終阻力，所謂終阻力，即“指在額定風(fēng)量下由于過濾器積塵，而使其阻力上升并達(dá)到規(guī)定值。一般為初阻力的2倍?！盵4]。表2給出了空氣過濾器的終阻力建議值 [5]。 表1 我國空氣過濾器分類 額定風(fēng)量下的效率 （%） 額定風(fēng)量下的初阻力 （Pa） 注 粗效 中效 高中效 亞高效 粒徑≥5μm，80<η≥20 粒徑≥1μm，70<η≥20 粒徑≥1μm，99<η≥70 粒徑≥1μm，99.9<η≥95 ≤ 50 ≤ 80 ≤ 100 ≤ 120 效率為大氣塵計(jì)數(shù)效率 高效 A B C D η≥99.9 η≥99.99 η≥99.999 粒徑≥0.1μm，η≥99.999 ≤ 190 ≤ 220 ≤ 250 ≤ 280 A、B、C三類效率為鈉焰法；D類為計(jì)數(shù)效率 表2 空氣過濾器終阻力的建議值 過濾器類別 建議終阻力（Pa） 粗效 中效 高中效 亞高效 高效與甚高效 100～200 250～300 300～400 400～450 400～600 高中效以上的空氣過濾器，為了延長其使用壽命，一般都需要前置粗效和中效過濾器，由表1和表2可以看出，當(dāng)采用3級(jí)空氣過濾器串聯(lián)時(shí)，空氣過濾器的阻力就相當(dāng)可觀。如果空氣過濾器用于空調(diào)系統(tǒng)，再加上表冷器、加熱器、加濕器等空氣處理設(shè)備和風(fēng)道的阻力，不但導(dǎo)致能耗高、噪聲大，很多時(shí)候連風(fēng)機(jī)選型都有困難。因此空氣過濾器的阻力一直是空調(diào)設(shè)計(jì)人員面臨的一個(gè)難題。 3 空氣過濾器污染問題 在不考慮上述阻力，以及由于阻力過高引起的其他問題時(shí)，現(xiàn)行的空氣過濾器幾乎可以攔截空氣中所有的物質(zhì)，包括灰塵、細(xì)菌、病毒和微生物?？褂鵖ARS疫情期間，美國推出的抗SARS空氣過濾器，對(duì)于0.025～0.027μm的細(xì)菌和病毒完全可以過濾掉，過濾效率高達(dá)99.9%[6]。 最近幾年美國研究人員在進(jìn)行室內(nèi)空氣質(zhì)量研究過程中發(fā)現(xiàn)，沉積在過濾器上的微生物如果不及時(shí)加以處理，將產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染。圖1是全美著名的美國賓夕法尼亞大學(xué)大氣生物工程研究所報(bào)道的空調(diào)機(jī)組內(nèi)空氣過濾器被污染的情況[7]。 目前防止空氣過濾器被污染，基本上都是采用輔助措施，其中紫外線燈是應(yīng)用最廣，也是最成熟，最有效的一種措施[7]。但是隨之產(chǎn)生的一系列問題：① 一次投資增加；②需要有足夠的安裝空間；③ 設(shè)計(jì)計(jì)算方法必須正確；④ 壽命問題（國產(chǎn)管壽命只有2000小時(shí)，進(jìn)口管4000小時(shí)）等都影響到紫外線燈的廣泛使用。最近低溫等離子體也開始在空調(diào)系統(tǒng)中與空氣過濾器一起使用，但是實(shí)際效果如何還有待工程驗(yàn)證，目前價(jià)格過高嚴(yán)重的影響到這一先進(jìn)技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的推廣。因此，尋找防止空氣過濾器二次污染的措施，滅殺沉積在過濾器上的有害微生物是一項(xiàng)值得深入研究的課題。 4 駐極體靜電過濾材料 駐極體靜電合成纖維過濾材料是對(duì)聚丙烯纖維在熔噴制造過程中進(jìn)行靜電充電，使其成為靜電型駐極體熔噴非織造布（濾紙），纖維直徑為2～5μm。這種過濾材料除了利用傳統(tǒng)空氣過濾材料的過濾機(jī)理外，同時(shí)利用荷電纖維的庫侖力去實(shí)現(xiàn)對(duì)微粒的捕獲，因此效率增加，阻力下降[8]。目前國際上有預(yù)防病毒功能（包括SARS病毒）的手術(shù)口罩（N95、N97、N99）中就采用了這種過濾材料，美國2003年4月推出的抗SARS空氣過濾器中也采用了這種材料[7]。 由于這種濾料，效率高、阻力低、價(jià)格便宜，因此，筆者首先將這種材料用于一般空調(diào)通風(fēng)用空氣過濾器中，當(dāng)迎風(fēng)面風(fēng)速為0.5m/s時(shí)，對(duì)0.5μm的灰塵過濾效率可以達(dá)到95%以上，空氣阻力只有40Pa，是傳統(tǒng)的柜式空調(diào)機(jī)組空氣過濾器（一般為尼龍網(wǎng)）無法相比的。這種空氣過濾器已經(jīng)在大型商場、超級(jí)市場、醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用近10年，取得了很好的空氣凈化效果[8]。 對(duì)生產(chǎn)工藝加以全面改進(jìn)，目前已能生產(chǎn)鈉焰法效率達(dá)到99.9999%的駐極體靜電過濾材料，同時(shí)也解決了這種過濾材料存在的均布性較差和強(qiáng)度不高的缺點(diǎn)，為高效空氣過濾器提供了一種理想的過濾材料。駐極體靜電合成纖維過濾材料的產(chǎn)品化很大程度上解決了空氣過濾器效率與阻力的矛盾。