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每年3月到5月是裝修旺季,不少人都計劃在這個時間將愛屋翻修一新。然而,裝修后室內(nèi)久久難以散去的味道,讓很多業(yè)主憂心忡忡。
其實,除了裝飾裝修材料和新家具,烹飪、清潔、消毒等日常生活行為以及人體和寵物代謝等也會產(chǎn)生室內(nèi)環(huán)境異味。如何消除異味、凈化室內(nèi)環(huán)境,成為人們當(dāng)下關(guān)注的熱點。
隨著新成果不斷涌現(xiàn),多種室內(nèi)凈味技術(shù)正在逐步走向應(yīng)用,助力打造清新宜居空間。
物理吸附:把吸附質(zhì)請入專屬“房間”
日常生活中,如果室內(nèi)有異味,不少人會選擇購買活性炭包?;钚蕴磕芪叮康氖俏锢砦阶饔?。
“物理吸附過程就好比磁鐵南北極相吸的過程。”北京室內(nèi)及車內(nèi)環(huán)境凈化協(xié)會副理事長劉文秀介紹,吸附質(zhì)(吸附過程中的吸附目標物,如甲醛等)與吸附劑(吸附吸附質(zhì)的物質(zhì),如活性炭等)之間存在弱相互作用力,氣體分子被吸附劑所吸引,附著到其表面,從而達到去除室內(nèi)環(huán)境異味的效果。
除了活性炭,還有很多物質(zhì)可以作為吸附劑。比如硅藻泥,其粒子表面有眾多微小孔穴,吸附效率較高;又如活性氧化鋁,它是一種多孔性、高分散度的固體材料,表面活性、熱穩(wěn)定性強,吸附性能好;再如沸石分子篩,人們可通過調(diào)控其孔徑大小,使其選擇性地吸附不同物質(zhì)。其中,硅藻泥等已經(jīng)在較大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。
劉文秀進一步補充,已經(jīng)有不少科技工作者通過化學(xué)改性和開發(fā)復(fù)合材料,顯著提升了傳統(tǒng)吸附劑的吸附能力及其選擇性。例如金屬—有機框架復(fù)合材料,它內(nèi)部有大量孔隙,這些空隙如同有眾多“房間”,可供吸附質(zhì)“入住”,極大提升了吸附能力。同時,研發(fā)人員可以根據(jù)不同吸附質(zhì)的尺寸和形態(tài),精準調(diào)控金屬—有機框架復(fù)合材料的孔隙大小與形狀,就像為不同“客人”定制專屬“房間”一樣。
“不過,物理吸附僅適用于去除低濃度污染物,對去除高濃度污染物的效果有限。除此之外,吸附劑容易達到飽和狀態(tài),需要定期更換?!眲⑽男阊a充,“未來,物理吸附技術(shù)將朝多功能復(fù)合方向發(fā)展。研發(fā)人員利用催化分解等技術(shù),可能開發(fā)出具備高吸附容量、抗菌性強等特征的復(fù)合吸附劑?!?/p>
凈味分解:精準“拆解”異味分子化學(xué)鍵
為了去除室內(nèi)異味,不少人會選擇購買除臭劑,其主要成分是二氧化氯。
“二氧化氯可以與異味物質(zhì)快速發(fā)生反應(yīng),達到除臭的效果?!苯ㄖ牧瞎I(yè)氣味與環(huán)境評價測試中心主任關(guān)紅艷解釋,這種利用化學(xué)材料與異味物質(zhì)發(fā)生快速反應(yīng)以去除異味的技術(shù),被稱為凈味分解技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。如衛(wèi)生間中主要異味來自氨,這是一種堿性物質(zhì),可以用諸如二氧化氯之類的酸性物質(zhì)將其分解。剛裝修好的房子可能存在甲醛、苯等有害氣體,可以利用臭氧的強氧化性,分解這些有害氣體。
那么,這些化學(xué)物質(zhì)是如何去除異味的呢?奧秘在于它們能夠精準找到異味分子的化學(xué)鍵,并將化學(xué)鍵打開,進而將其分解。
“由于成本低、見效快,凈味分解技術(shù)在室內(nèi)環(huán)境治理領(lǐng)域應(yīng)用較多?!眲⑽男阊a充,“但由于室內(nèi)環(huán)境污染物組成復(fù)雜,化學(xué)反應(yīng)存在無法持久、反應(yīng)產(chǎn)物成分復(fù)雜等問題,這種方法可能更適用于去除污染物來源單一的異味,比如寵物排泄區(qū)散發(fā)的氨類化合物、廚房油煙等。”
未來,隨著人工智能與材料科學(xué)的深度融合,凈味分解技術(shù)有望實現(xiàn)“一空間一策略”的個性化服務(wù)。目前科學(xué)家們正在開發(fā)的人工智能氣味圖譜系統(tǒng),能夠分析百萬級氣味分子數(shù)據(jù),并根據(jù)具體環(huán)境自動生成最優(yōu)凈化方案。在此基礎(chǔ)上,該系統(tǒng)還可以主動識別并清除異味。這種技術(shù)的發(fā)展將極大提升室內(nèi)異味管理的精準度和個性化水平,為去除不同空間異味提供定制化解決方案。
熱催化氧化:無需高溫也能凈味
空氣凈化器是幫助人們?nèi)コ覂?nèi)異味的“好幫手”。一些新型空氣凈化器采用熱催化氧化技術(shù),達到凈化室內(nèi)空氣的目的。
“熱催化氧化技術(shù)雖然是比較成熟的技術(shù),但其在空氣凈化領(lǐng)域的應(yīng)用還是最近幾年的事。該技術(shù)可基于催化劑的作用,在一定溫度下促使室內(nèi)異味污染物發(fā)生氧化反應(yīng)?!眲⑽男憬榻B。
在熱催化氧化反應(yīng)中,催化劑的核心功能在于顯著降低反應(yīng)活化能?!皞鹘y(tǒng)氧化反應(yīng)需要借助高溫條件來解離污染物的化學(xué)鍵,進而分解異味分子。而催化劑的加入可大幅降低反應(yīng)活化能,使原本需要較高能量才能發(fā)生的氧化過程能在相對溫和的溫度下完成。”劉文秀說。
劉文秀補充,目前熱催化氧化反應(yīng)的催化劑主要有鉑、鈀等貴金屬催化劑和氧化錳等非貴金屬催化劑兩大類。前者活性強、穩(wěn)定性好,但成本相對較高;后者成本較低,但性能需要根據(jù)具體污染物和工況進一步優(yōu)化。
“目前,熱催化氧化技術(shù)已經(jīng)在室內(nèi)甲醛凈化等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。隨著人們對室內(nèi)空氣質(zhì)量關(guān)注度的不斷提升,該技術(shù)有望被進一步推廣?!眲⑽男阏f。
可見光催化氧化:將有害物“剪”成無害物
光催化氧化技術(shù)是利用“人造光合”材料,在光照下將異味分子“剪”成無害物質(zhì)的一種技術(shù)。近年來,這種技術(shù)開始在空調(diào)濾網(wǎng)、家具表面上發(fā)揮作用。
與熱催化氧化技術(shù)相似,光催化氧化技術(shù)也是一種利用氧化還原催化反應(yīng)的凈味技術(shù),光催化劑在其中起重要作用。不同之處在于,光催化氧化技術(shù)是以光能驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)的。當(dāng)具有特定波長的可見光照射在光催化劑表面上,催化劑會被激發(fā)產(chǎn)生高活性的電子和空穴。這些電子和空穴就像“化學(xué)剪刀”,能夠?qū)⒖諝庵械乃肿雍脱鯕狻凹簟背删哂袕娧趸缘淖杂苫?。這些自由基可以高效分解各種致味物質(zhì)。
“除了改性二氧化鈦,目前典型的可見光催化劑還有氮化碳、氧化鋅、硫化鎘等半導(dǎo)體材料?!眲⑽男阊a充,“不過,二氧化鈦類材料更常用。二氧化鈦基光催化劑以其高催化活性、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、高性價比、對有機物降解無選擇性等優(yōu)點,成為目前國際公認的最佳室內(nèi)異味凈化材料之一?!?/p>
目前科學(xué)家們正著力研發(fā)和規(guī)?;慨a(chǎn)性價比更高的二氧化鈦基光催化劑,讓光催化劑在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。