0前言
随着人们健康和环保意识的不断加强，空气净化器的应用越发广泛。空气净化器又称空气清洁器、空气清新机、有害气体脱除机，是指能够滤除或杀灭空气污染物、有效提高空气清洁度的产品，是空气净化技术发展的产物[1]。
1 起源与发展
1.1 空气净化器的起源
空气净化器源于消防用途。1823年，约翰和查尔斯-迪恩发明了一种可使消防队员在灭火时避免烟雾侵袭的新型烟雾防护装置。1854年，约翰斯-滕豪斯通过向空气过滤器中加入能过滤有害、有毒气体的木炭，使这种防护装置取得更新的进展。但是，在过滤和吸附过程中，这种物理方法会失去效力，需要不定期的更换过滤网，不然就会带来二次污染。随后，空气净化器逐渐从工业向家庭转化，并且在原有只能去除空气中的恶臭、有毒化学品和有毒气体方面，新增了去除霉菌孢子、病毒或细菌的功能，还增加了静电除尘、电子集尘、负离子发生器、臭氧发生器灭菌等功能。
1.2 空气净化器的发展
在2013年前后，雾霾对我国空气净化器的发展起到了爆发式增长的促进作用。随后全球大气污染防治力度加强，致使雾霾天气逐渐减少，从而使空气净化器的市场购买力在一定期间内出现了下滑趋势。但随着2020年突如其来的新冠肺炎疫情在全球扩散蔓延，又再一次促进了消费市场上对空气净化器的销量。与之前不同的是，在新冠肺炎疫情影响下，传统的空气净化器已经不能满足消费者日益多元的生活和健康需求，具有净化、杀菌消毒等功能，对居家疫情防控和保障用户健康能起到关键作用的空气净化器备受消费者关注[2]。
随着空气净化器的使用越来越普遍，国家出台了第一版空气净化器能效检测标准GB36893-2018《空气净化器能效限定值及能效等级》[3]。空气净化器能效等级分为三级。I类空气净化器指仅宣称具有颗粒物净化能力或其宣称具有净化能力的任意一种气态污染物的净化效率实测值低于50%。II类空气净化器指宣称同时具有颗粒物和气态污染物的净化能力，并且宣称具有净化能力的任意一种气态污染物的净化效率实测值均不低于50%。
目前，流通领域的空气净化器大多同时具有颗粒物和气态污染物的净化能力，气态污染物50%的净化效率很容易达到。将空气净化器分成I类和II类，方便区分产品是否具有气态污染物(如甲醛)的净化能力。
2 空气净化原理
当前室内空气净化技术发展的主要方向是复合争化技术，它通过各种空气净化手段的综合运用达到空气洁净的效果。一般来说，室内空气净化的主要手段有：通风换气式、过滤式、吸附式、光催化式、静电以及负离子式等。虽然运用各种空气净化手段所开发的室内空气争化装置的种类、功能不尽相同，但追根溯源，其工作原理主要有被动吸附过虑式和主动式两种。
2.1被动吸附过滤式空气净化
被动式的空气净化，是用风机将空气抽入机器，通过内置的滤网过滤空气，主要能够起到过滤粉尘、异味、消毒等作用。这种滤网式空气净化器多采用HEPA滤网+活性炭滤网+光触媒(冷触媒、多远触媒)+紫外线杀菌消毒+静电吸附滤网等方式来处理空气。其中HEPA滤网有过滤粉尘颗粒物的作用，其它活性炭等主要是吸附异味的作用。
2.2主动式空气净化
主动式的空气净化与被动式空气净化的根本区别在于，主动式空气净化器摆脱了风机与滤网的限制，不是被动等待室内空气被抽入净化器内进行过滤净化，之后再通过风机排出，而是有效、主动地向空气中释放净化灭菌因子，通过空气弥漫性的特点，达到对室内各个角落的空气无死角净化效果，在技术上比较成熟的主动净化技术主要是利用负氧离子和利用臭氧作为净化因子处理空气。
被动式吸附净化技术大多采用风机+滤网的模式进行空气净化，风利用空气的流动难免存在死角，净化空气的范围和效率都有一定局限性。利用空气弥漫性特点将净化因子送到空间各个角落的主动式空气净化技术在空气能够弥漫到的地方均可以达到净化效果；被动式的净化模式对直径小于25微米的细小颗粒物显得无能为力，PM2.5等小微粒能轻易透过滤网、活性炭等物质，重新进入空气中危害人体健康。基于主动式空气净化原理的负离子空气净化技术不仅能够轻易去除空气中的小颗粒物，而且对于直径小于0.01微米、在工业上难以除去的微粒飘尘，有百分百的沉降去除效果；被动式空气净化原理下，如果滤网孔径足够小也只能得到干净的空气，而负离子净化技术不仅能够有效的去除空气中的颗粒污染物、分解甲醛等有害气体，向室内环境提供干净的空气，还可以提供对人体疗养保健有着高效作用的空气负离子，使室内空气质量达到健康空气的标准。其详细效果对比如下表所示：
表1被动式和主动式空气净化原理比较
3 空气净化器的分类
空气净化器主要分为被动式净化、主动式净化和双重净化三类。
被动式净化类：用风机将空气抽入机器，通过内置的滤网过滤空气，起到过滤粉尘、异味、有毒气体和杀灭部分细菌的作用。
主动式争化类：主动向空气中释放净化灭菌因子，通过气体弥漫性的特性、使净化因子到达室内的各个角落对空气进行无死角净化。根据产品的主动杀菌原理可分为银离子技术、负离子技术、低温等离子技术、光触媒技术、净离子群离子技术和纳米铂金技术。主动式净化与被动式净化的根本区别就在于是否向空气中释放净化灭菌因子。
双重净化类：将被动式净化技术与主动净化式技术相结合，既有滤网强效除菌又有多种离子净化技术，能够更加高效的去除各类细菌和病毒[4]。
市场上被动式净化类和双重净化类空气净化器使用夹炭布作为主要滤材[5]，具有较好的过滤效果和去除甲醛的能力，但是滤网长期使用后，各种污染物的长期富集以及改性活性炭对甲醛的催化分解产生的某些物质[6]，在密闭的室内环境下散发出异味，进而影响人们的日常生活。实验表明：在活性炭的改性过程中或滤网的成型工艺中使用了醋酸类物质对滤网进行杀菌处理在实验舱内，用玻璃胶作为污染物，使其自然挥发，乙醇或乙醛在氧气的作用下，与滤网中的催化剂发生氧化反应，产生乙酸。
4 空气净化器应用研究
4.1净化器对挥发性有机物的净化研究
宋学瑞[7]等人，在2016年利用空调系统的风道式空气净化器，以甲醛为目标污染物，并在密闭环境舱进行实验。结果表明，甲醛的去除率与光照度呈正相关；甲醛的转化率和反应速率也随光照强度的增大而提高。在强光的照射下，甲醛的净化率80N-85N之间，属于A级净化器范围。
朱亚璟[8]等人，在2021年利用VOC环境舱、气体采样泵、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、高效液相色谱(HPLC)对VOC中苯系物和醛酮类物质进行了吸附净化试验。结果表明，化学分解类型空气净化器对苯系物质的综合净化效果最好，尤其是对苯乙烯，达到了完全净化；其次是活性基吸附型；再次则为负离子型。三种净化器都能达到40%以上的净化效率。对于醛酮类物质，3种类型车载空气净化器净化效果均在70%以上，尤其是化学分解类型净化器，净化效率均达到了95%以上。此外，3种类型的净化器对丙烯醛的净化效果均达到了100%。
4.2 净化器对颗粒物的净化研究
韩德顺[9]等，2021年在实验舱内利用三级空气过滤系统，循环净化由香烟产生的PM2.5和PM1O的颗粒物，实验过程中为自然扩散40分钟。其中从香烟点燃，20分钟颗粒物浓度到达顶峰，之后打开排风系统，10分钟后颗粒物浓度回到初始值。净化作用实验，开启净化器能使 PM10 最高浓度降低且能使颗粒物的浓度迅速下降，50分钟以后颗粒物几乎全部被去除。结果表明，开启净化系统能有效减低PM10的最高浓度，并能在污染物浓度达到峰值后很快的下降。同时表明颗粒物直径较大的PM10 比颗粒物直径较小的PM2.5浓度下降更快。可见，空气净化器对于粒径大的颗粒物净化效果更明显。李国建[10]等人，2021年在房间中部点燃蚊香，开启风扇(使室内颗粒浓度场尽量均勾)，15分钟后熄灭蚊香，停止风扇，静待五分钟使室内细颗粒浓度场稳定在75ug/m3左右。分别在使用和关闭打印机的情况下，打开空气净化器，经过45分钟净化以后，室内颗粒物浓度均小于世界卫生组织标准设定的标准值。
4.3净化器对食品保鲜应用冷库中乙烯的净化研究
乙烯是一种植物内源激素，其生理功能主要是促进果实、籽粒成熟，促进叶、花、果脱落，也有诱导花芽分化、打破休眠、促进发芽、抑制开花、矮化植株及促进不定根生成等作用。高等植物的所有部分，如叶、茎、根、花、果实、块茎、种子及幼苗在一定条件下都会产生乙烯，当积累到一定浓度(0.1mg/kg)时，便会促进果蔬成熟。当果蔬在贮藏的过程中，内源乙烯的浓度就会迅速升高，开始时慢慢促进果蔬成熟，但贮藏时间足够长时，所产生的乙烯就会加快果蔬腐烂、变质。在果蔬贮藏的环境中，二氧化碳和乙烯同步作用会导致果蔬的代谢紊乱，所以在果蔬贮藏过程中，有效降低贮藏环境中的乙烯浓度在延长果蔬保鲜期、防止果蔬代谢紊乱上有很重要的意义[11]。刘传珍等人[12]的研究发现,贮藏环境温度越高或果蔬所受机械损伤越重，乙烯释放量越多。因此果蔬在贮藏过程中应及时通风换气，尽量降低贮藏环境的乙烯含量。目前广泛用于去除乙烯的主要有两种技术：吸附法和高锰酸钾氧化法。
5总结与展望
目前国内的空气净化器渗透率不高，市场起步较晚，但随着人们健康和环保意识的不断提升，空气净化器在现代居家、医疗、工业、商业等领域必将有着更为广阔的应用前景。兼具空气质量监测功能的智能空气净化器的出现，预示着空气净化器的功能与性能将针对不同场景，朝更加多元化的方向发展。
参考文献
[1]丁萌萌.空气净化器检测用环境试验舱研制及应用研究.
[2]李珊珊,闫凌.近年我国空气净化器出口数据分析,轻工标准与质量[J].2021年第2期.
[3]牛道森,倪斌,成诚,等.空气净化器能效检测技术研究[J].应用研究,2021年7月.
[4]郭姿宇.空气净化器异味产生机理分析与实验研究[J].技术创新,2021年6月.
[5]邱麦平.空气净化器的分类[J].现代家电,2014,(14):22-23.
[6]吕晓飞,刘兵兵,等,空气净化器甲醛净化性能研究[J].洁净与空调技术,2018,(3):66-68.
[7]宋雪瑞,郑洁,刘鹏.风道式空气净化器降解甲醛的性能[J].环境工程学报,2016年第10卷第8期.
[8]朱亚璟,王龙.多种车载空气净化器对车内 VOC 净化效果及净化原理研究[J].云南化工,2021年7月第48卷第7期.
[9]韩德顺,侯雯琪,何松,孙畅.香烟在室内燃烧产生颗粒物的扩散以及控制研究[J].洁净与空调技术,2021年6月第2期.
[10]李国建,袁倩,刘聪,何宇航.空气净化器对室内细颗粒净化效果的实验研究[J].建筑热能通风空调,2021年第40卷第9期.
[11]王秀英,赵军良,李改珍,等.大白菜贮藏保鲜技术[J].上海蔬菜,2020(2):68-70.
[12]刘传珍,李涛,张衍河.大白菜贮藏保鲜技术[J].科学种养,2008(1):53-54.33.