近兩年來,隨著人們對健康環境的要求提升,對室內空氣汙染的重視,具有能夠淨化空氣功能的建築裝飾材料受到越來越多的重視,在建築裝飾材料中,能夠誘生負離子產生的功能性瓷磚,得到了廣泛的研究和關注。以廣東芬芳陶瓷有限公司等為代表的一批陶瓷企業,在能夠誘生空氣負離子陶瓷的研究和生產上,取得了豐碩的成果,並且已經有成熟的產品在市面上銷售,實際應用效果顯著。
一般室內空氣汙染主要有以下幾種:
1)、苯及其同系物:苯及其同系物主要存在於油漆塗料中,對人體危害大,不過苯一般都在表面,加上苯及其同系物揮發得快,一般釋放期是六個月~3年,所以,苯及其同系物也是室內檢測的主要汙染物。
2)、氡:一般不用檢測,因為氡主要來自石材和瓷磚,而一般市面上銷售的石材,除了個別紅色石材外,其餘98%以上的石材都是達標的,也就是說室內氡和放射性超標的情況極其少,所以一般不用檢測。
3)、氨:氨主要存在於防凍液中,一般北方冬季施工需要使用,不過自從2001年之後,國家已經明令禁止了,所以目前樓體內一般不會有氨超標,而裝修一般不會帶來氨超標,所以家庭和公司裝修後,氨一般不必檢測。
4)、醛類(主要是甲醛):甲醛是室內的主要汙染源,甲醛主要存在於膠類、油漆中,具有對人體危害大、釋放周期長等特點,一般密集釋放期是3~5年,真正釋放期是10~15年,而且家庭中用到膠的地方都有可能存在,比如家具(柜子)、牆等,對人體危害最大,一般需要檢測。
5)、TVOC:總揮發有機物,除了甲醛和苯及其同系物以外的各類對人體有危害的有機物,統稱TVOC,一般釋放量不大。
因此,解決室內空氣汙染,最重要的是能夠清除(分解)甲醛和苯及其同系物。實驗研究表明,空氣負離子能夠有效地分解甲醛和苯及其同系物,那麼其原理到底是什麼呢?在此,首先需要說明的是,能夠誘生空氣負離子的瓷磚去除有害氣體,並不是吸附於瓷磚內,而是通過瓷磚表面誘導產生空氣負離子後,空氣負離子分解有害氣體,起到淨化室內空氣的作用。
首先,讓我們了解一下,空氣負離子到底是如何產生和包含哪些類型。空氣負離子是指氣體中帶有負電荷的分子或分子團。用於產生空氣負離子的常見氣體包括氮氣、氧氣、二氧化碳、水蒸氣、稀有氣體單組分氣體或由這些單組分氣體混合得到的多組分氣體,各種空氣負離子是通過氣體中的活性、中性分子與電子結合以及一系列後續的離子分子反應而形成的,各種典型空氣負離子的具體形成過程如下圖所示,可以看出電子的能量對空氣負離子的形成影響較大。根據各種空氣負離子所含元素種類及原子個數的不同,且形成的空氣負離子容易與水分子形成加合離子,按分子通式將空氣負離子的統計分類如下:O-·(H2O)n,O2-·(H2O)n,O2H-·(H2O)n,O3-·(H2O)n,OH-·(H2O)n,CO3-·(H2O)n,HCO3-·(H2O)n,CO4-·(H2O)n,HCO4-·(H2O)n,NO2-·(H2O)n,NO3-·(H2O)n,HNO3-和NO3-·(HNO3)等。當所用氣體中混有微量氣體比如SO2,NH3等氣體時,由於此類反應活性較強氣體的加入,會引發一系列更加複雜的分子離子反應,從而產生出種類更加繁多的空氣負離子形態。
各種空氣負離子的形成過程示意圖
研究表明,空氣負離子與室內汙染物可能的反應機理如下表所示,不同類型的室內有機汙染物有著其特定的規律。醛類化合物通常在負離子的作用下生成酸根負離子。然而,對於一些含有羥基和α-H的醛類化合物,會產生多種中間產物,這些活性位點也會參與反應形成相應的負離子。對於苯同系物類與空氣負離子反應體系,在氧自由基的作用下,苯同系物上烷基被氧化生成羥基,形成的羥基在脫氫下形成相應的中間產物離子。然而,這種規律並不適合對二甲苯,可能是由於對甲基的存在,反應過程生成了酸根負離子。
空氣負離子與室內汙染物可能的反應機理
從上表可以看出,空氣負離子和醛類、苯及其同系物的反應,主要是將其氧化分解為無害化的基團、CO2等物質,並且不會產生二次汙染,是非常理想的有害氣體處理介質。
由此可知,能夠誘生空氣負離子的瓷磚,其通過電離空氣或其他物質,產生電子,形成各種類型的空氣負離子,進而起到分解甲醛和苯及其同系物的作用,從而能夠起到淨化室內空氣的效果。
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