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1、Shaanxi Industrial Technology Research Institute修改者修改日期李爱军作 者11/27/2006 1:42 PM创建日期V0.1版本号文档 1项目部部门名称第 24 页 共 24 页公路收费亭空气净化装置项目可行性研究报告 项 目 名 称 ：公路收费亭空气净化装置研究与开发项目承接单位：陕西工业技术研究院项目协作单位：西安交通大学人居环境与建筑工程学院 陕西奥升环境工程有限公司 项目实施时间：2007/12007/12目录一、立项依据31、国内外本项目领域科技创新发展概况和最新发展趋势32、项目研究的目的、意义103、本项目研究达到的科技水平124
2、、应用推广前景及预测的社会经济效益12二、研究内容和目标151、主要研究内容、技术经济指标152、关键技术、技术创新及研究方法和技术路线153、项目的总目标和阶段目标18三、实现项目预期目标具备的工作基础和条件181、陕西工业技术研究院182、西安交通大学人居环境与建筑工程学院193、陕西奥升环境工程有限公司20四、计划进度与考核指标221、计划进度222、考核指标22五、承担单位、协作单位及分工22六、经费概算及分年度使用计划231、项目资金来源表232、经费使用计划23七、项目主要研究人员24一、立项依据1、国内外本项目领域科技创新发展概况和最新发展趋势本项目是应用汽车尾气处理技术以及空气
3、温度调节技术来对我国公路收费亭的空气净化处理。目前，在汽车尾气处理技术和空气净化处理技术领域都有由新方法新技术出现。空气净化按原理分有三个基本种类（1）机械过滤式采用含化学材料和高密材料的纤维或泡棉，通常为活性碳和高效纤维(HEPA)两层，好的高效纤维既能将细小的颗粒吸附，又能保证足够的风量通过，真正的HEPA更能清除细菌，起到医疗保健作用。这种机器没有电子作用，不用担心受环境气体(易燃易爆)的影响,是家用最理想的选择。（2）电子集尘式通过高压，将灰尘微粒赋予电荷，并使污浊空气通过电极收集板(CELL)，正负吸收，起到净化效果，可定期清洗收集板恢复净化效率。国外大型建筑场所普遍采用这类产品，国
4、产净化产品尚没有采用这种技术，Honeywell F57和90属此类产品。（3）负离子中和式利用高电压针产生负离子，并靠电机（有的甚至没有电机）吹出负离子使之与通常带正电荷的灰尘中和，重量增加后坠落地面达到净化效果，但因本身没有将灰尘吸收，因此会造成周围物体污染变黑，并也会产生大量臭氧，因此这这种净化方法已渐被淘汰，但目前市面上还有一些此类产品，如氧吧1、静电吸附式（电子式）空气净化器的主要部件-静电吸附装置静电吸附式空气净化器的核心部件是静电吸附装置（亦称高压静电场）。静电吸附装置是由放电丝和负极板组成的。在高压发生器的作用下静电吸附装置可产生4KV-8KV的直流高压电压并在静电吸附装置内部
5、形成很强的静电场。当室内空气通过静电吸附装置时，空气中的颗粒物（包括微生物）被迫带上正电荷后被吸附到负板上。试验报到，静电吸附装置能够捕捉直径为0.01m的颗粒物。静电吸附式空气净化器是国内最常见的空气净化器之一。国内外常用的静电吸附装置主要有两类，即两段式静电吸附装置（Two Stage Precipitator) 和蜂窝状静电吸附装置(Beehived Electrostatic Dust Collector)。两段式静电吸附装置是国际上最常用的优秀的静电吸附装置，其优点是不仅提高了除菌和集尘效率而且容易清洗。目前，两段式静电吸附装置深受国内空气净化器生产企业的青睐。蜂窝状静电吸附装置是国
6、内空气净化器生产企业最常用的静电吸附装置。其特点是工艺相对简单而且采用“蜂巢”来提高负极板的面积。蜂窝装静电吸附装置最大的不足点是集尘效率差、清洗困难和产生较多量的臭氧。静电吸附装置实际上是空气过滤器（Electrical filter)的一种。静电吸附装置的优点(Pros)是（1）阻力相对小（2）清洗后可反复使用。静电吸附装置的缺点（Cons)是（1）必须要定期清洗，否则其集尘效率将明显下降。（2）静电吸附装置因采用高压放电，毫无疑问地产生臭氧。2、HEPA空气净化器的主要部件-高效过滤器（HEPA）HEPA式空气净化器的核心部件是高效过滤器(HEPA)。HEPA是High Effieien
7、cy Particulate Air Filter的缩写。美国于1942年成立了专门的过滤器开发组，开发出木纤维，石棉、棉花的混合材料，其过滤效率达到了99.96%,即为现在的HEPA的雏形。随后又开发了玻璃纤维混合滤纸并且在原子技术方面得到了应用，最终确定该材料针对0.3m粒子（DOP测定法，DOP的两组分相接触时就生成了0.3m的尘源）具有99.97%以上的捕集效率，并命名为HEPA过滤器。当时制做滤料的材料是纤维素，但该材料存在耐火性和吸湿性差的问题；其间也曾用石棉作为过滤材料，但石棉会产生致癌性物质，所以现在的高效滤器的滤料则以玻璃纤维为主流。ULPA（Ultra Low Penetr
8、ation Air Filter,ULPA)：随着超规模集成电路的发展，人们又开发出了针对0.1m粒子（尘源仍是DOP）的超高效过滤器，其过滤效率达到了99.99995%以上，命名为ULPA过滤器。ULPA与HEPA相比，滤料结构更紧凑、过滤效率更高。ULPA暂时主要用于电子行业，在制药和医疗部门尚未见到应用的报告。HEPA过滤式空气净化器是国外最常见的空气净化器之一。不过，目前在我国HEPA过滤式空气净化器并不受用户的欢迎。原因之一是，我国空气净化器行业起步较晚，用户只重视空气净化器对空气的除菌（消毒）效果，尚不关心对空气的净化效果。另外，我国尘土比较严重，HEPA的使用寿命可能相对缩短，也
9、就意味着HEPA过滤器需要经常更换。3、光触媒空气净化器主要部件-紫外线灯管紫外线灯管是光触媒空气净化器的核心部件之一（Germicidal Ultroviolet lamp,UV lamp)。人类使用紫外线已经有大约70余年的历史。紫外线是一种波长为100-400nm，介于可见光和X-射线的高能量的电磁波。紫外线根据其波长可分为三种：A波段紫外线（长波紫外线）的波长为315-400nm;B波段紫外线（中波紫外线）的波长为280-315nm；C波段紫外线（短波紫外线）的波长为100-280nm。杀菌作用最强的紫外线的波长是254nm，也就是C波段紫外线，因为微生物吸收最多的就是这个波段的紫外线
10、。当微生物吸收C波段紫外线后，在微生物细胞内引起光化学反应，细胞核中的DNA（去氧核糖核酸）将遭到破坏，使细胞立即死亡或丧失繁殖能力（病毒被灭活）。在医疗行业里，目前普遍使用紫外线灯来消毒室内空气。但紫外线灯的缺点是不能直接照射人体否则会导致人体的损害（如引起皮疹或眼结膜炎）。但是，安劲空气净化器的紫外线灯管是安装在空气净化腔内，并无紫外线泄漏直接照射人体，不会导致人体的损害；结构类似于紫外线空气消毒器（UV air sterilzier)。紫外线空气消毒器（UV air sterilzier)在国外也常见，其基本结构是把紫外线灯管放置在密闭的容器里，利用风机把室内空气强制性地引进并与紫外线接
11、触达到杀菌的作用。单纯紫外线空气消毒器只能杀灭空气中的微生物但不能清除空气中污染颗粒物。因此，单纯的紫外线空气消毒器并不属于空气净化器的范畴。紫外线灯管是以天然水晶为材料之纯石英玻璃管所制造，目前因成本关系与用途不同，也有用高硼砂玻璃管代替的，其特性与效果都有相当之差异。以天然水晶为原料制造之纯石英管，与以高硼砂为原料之高硼砂玻璃管，两者不但效果相差很多，价位也相差数倍，因此应视使用之地方作不同之选择。纯石英管其紫外线穿透率达80%，高硼砂玻璃管的紫外线穿透率为50%。根据以上数据可知，除非对消毒是否完全，视为非重要因素，使用寿命非考虑重点之设备外，都应考虑用石英玻璃管所制造的紫外线灯管。在低
12、压汞蒸气放电灯中，汞蒸气会产生185nm波长之紫外线，此一波长之紫外线可将外界空气中的O2变成O3(臭氧)，臭氧是非常活泼的分子，极易与其它分子起化学变化，造成再分解，转变成氧，达到更新空气，除臭杀菌之目的。经添加特殊成份之石英玻璃管，可有效的控制185nm波长之紫外线逸出，达到控制臭氧多寡之目的。因应各种不同场合之需要，因而有低臭氧(无臭氧)、臭氧、高臭氧等多种产品。一般在有人员活动之时间或空间，不建议使用臭氧灯管，因为空气中臭氧被吸入人体后，将促进血红蛋白的凝结，造成人体供氧不足，发生头晕、恶心的感觉，影响健康。尤其经常在浓度达到0.3ppm (mg/m2)时之环境中工作，将会造成严重的伤
13、害。对附加臭氧灯管之使用者务必特别小心。安劲空气净化器采用无臭氧石英紫外线灯管（波长是254nm），照射强度达到太阳光紫外线强度的500-1000倍。4、光触媒空气净化器-光触媒的作用原理光触媒空气净化器是近年来国内外比较流行的一种空气净化器。光触媒实际上是属于半导体的一种。半导体(Semiconductor)是指其导电率介于导体和绝缘体之间的材料，如TiO2、ZnO和Fe2O3。因为这些半导体在光线的照射下，表现出强大的氧化能力，因此称为光触媒。在空气净化方面常用的光触媒是TiO2。 在光触媒空气净化器里一般都安装了紫外线灯管，其目地是利用紫外线的照射来激发光触媒。当紫外线照射（或强烈的太阳
14、光）光触媒时，光触媒释放带负电荷的电子而光触本身则变为带正电荷的空穴（hole)，电子和空穴呆产生强氧化剂（自由基）。空气中的有害物质接触到光触媒时被分解。什么是自由基（Free radical)？物质是由分子组成的，分子又由原子构成；原子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成的。带正电荷的质子和不带电荷的中子组成原子核。正常情况下，因为质子的正电荷与电子负电荷的总量相等，所以表现出中性。在外界能量的作用下，如果分子或原子失去原有的电子，就成为正离子；而得到额外的电子时，则成为负离子。自由基(Free radical)是指带有一个或多个不配对（奇数）电子的原子、分子、离子等。负离子也可以带电
15、子，但不能称为自由基，因为负离子所带的额外电子都是配对的（偶数）。例如：H2O=H+OH-在这个反应式中H的全部电子都转移到OH-上成为负离子，而H+的电子数为零（偶数），成为正离子。重要的是OH-中额外的电子与O原子中外层的电子配对，电子数为10个（偶数），因此是负离子。自由基只能在很短时间内单独存在。自由基因为带有不配对的电子，总在寻找电子来配对。为了“抢劫”电子，自由基攻击周围稳定的分子时，分子的配对电子被自由基抢去，本身又变为新的自由基。新的自由基又攻击其它分子，这样引起氧化-还原连锁反应，最终导致物质的破坏。目前，光触媒的主要用途是去除空气中的挥发性有机气体（Voltatile Organic Compounds,VOCs)。5、臭氧空气消毒器-臭氧的作用原理臭氧的分子是由三个氧原子组成的。臭氧的化学性质极不稳定，总想分解。O3如果遇到空气中的污染物时，O3中的O立即“冲向”污染颗粒物后引起“爆炸”，从而消灭空气中的污染颗粒物。O3与污染颗粒“同归于尽”后，即变为CO2和H2O，而O3本身还原为O2。臭氧是一种高效的消毒剂。高浓度的臭氧化对人体具有危害，因此，臭氧空气消毒器不能在有人的状态下使用。2、项目研究的
