汽車(chē)尾氣造成的城市空氣污染問(wèn)題,已日益受到重視;但是對(duì)于汽車(chē)內(nèi)部的空氣質(zhì)量問(wèn)題,目前的關(guān)注還不多,對(duì)于車(chē)內(nèi)污染的研究資料還很有限。一般而言,城市空氣問(wèn)題的研究者,通常把目光集中在城市空氣污染以及它對(duì)車(chē)外人員的危害上。然而隨著城市車(chē)輛的增長(zhǎng)和出行的需要,人們?cè)谲?chē)內(nèi)度過(guò)的時(shí)間也越來(lái)越多,車(chē)內(nèi)污染已成為對(duì)人體健康產(chǎn)生影響的一個(gè)重要因素。
2012年3月1日,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27630-2011《乘用車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》正式開(kāi)始實(shí)施,但是,該標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)無(wú)司乘人員的靜態(tài)車(chē)輛的,主要目的是要求汽車(chē)制造廠家應(yīng)用環(huán)保材料,并不適用于行駛中的動(dòng)態(tài)車(chē)輛。
1 車(chē)內(nèi)空氣動(dòng)態(tài)凈化技術(shù)
在車(chē)內(nèi)采用動(dòng)態(tài)凈化技術(shù)的目的在于保證汽車(chē)動(dòng)態(tài)行駛時(shí),車(chē)內(nèi)空氣新鮮度高、司乘人員導(dǎo)致的異味和煙霧少、通過(guò)泄漏等途徑帶入的碳?xì)浠衔锬鼙挥行艋?/span>
下面是幾種常見(jiàn)的車(chē)內(nèi)空氣凈化器原理:
(1)濾網(wǎng)式車(chē)廂空氣凈化器
采用風(fēng)扇強(qiáng)制換氣,利用多孔性濾材,如無(wú)紡布、濾紙、纖維、泡棉等,對(duì)空氣中的懸浮顆粒、有害氣體進(jìn)行吸附,從而凈化空氣。
(2)靜電集塵式車(chē)廂空氣凈化器
靜電濾網(wǎng)是在無(wú)紡布纖維內(nèi)植入正負(fù)向永久性電荷,使布面上充滿(mǎn)高伏特?cái)?shù)的強(qiáng)力靜電,用來(lái)吸附空氣中的懸浮粒子,使有害人體的分子在通過(guò)濾網(wǎng)時(shí)被吸附在濾網(wǎng)內(nèi)。
(3)臭氧車(chē)廂空氣凈化器
臭氧消毒是屬于用車(chē)內(nèi)的空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行消毒的方式,使用專(zhuān)用的消毒液進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng),可將車(chē)內(nèi)的異味除去,有一定的消毒除菌作用,特別是針對(duì)胺、煙堿、細(xì)菌等。
(4)納米光催化車(chē)廂空氣凈化器 (也稱(chēng)光觸媒技術(shù))
光觸媒是將附著在有效介質(zhì)上的納米級(jí) TIO2顆粒通過(guò)特定光源的照射,產(chǎn)生一種“電子一空穴”對(duì)(一種高能粒子),這種“電子一空穴”對(duì)和周?chē)乃⒀鯕獍l(fā)生作用后具有極強(qiáng)的氧化—還原能力,能將空氣中甲醛、苯等污染物直接分解成無(wú)害無(wú)味的物質(zhì),以及破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁,殺滅細(xì)菌并分解其絲網(wǎng)菌體,從而達(dá)到消除空氣污染的目的。
2.低溫等離子體凈化技術(shù)
2.1 低溫等離子體概念與分類(lèi)
通常,物質(zhì)的狀態(tài)分為固、液、氣三態(tài)。但若對(duì)氣體使以某種手段如:放電、放熱、輻射等使氣體分子電離和離解,當(dāng)產(chǎn)生的帶電粒子達(dá)到一定數(shù)值時(shí),物質(zhì)狀態(tài)出現(xiàn)了新變化,此時(shí)的電離氣體已不再是原來(lái)的氣體,而應(yīng)稱(chēng)作等離子體。等離子體是物質(zhì)存在的第四種狀態(tài),它是電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組成的集合體。
等離子體的狀態(tài)主要取決于它的組成粒子、粒子密度和粒子溫度。通常,我們令電子溫度為T(mén)E,離子溫度為T(mén)I,中性粒子為T(mén)G,考慮到“熱容”,等離子體的宏觀溫度當(dāng)取決于重粒子的溫度。依據(jù)等離子體的粒子溫度,可以把等離子體分為兩大類(lèi),即熱平衡等離子體和非熱平衡等離子體。
當(dāng)TE=TI時(shí),稱(chēng)為熱平衡等離子體,簡(jiǎn)稱(chēng)熱等離子體。這類(lèi)等離子體不僅電子溫度高,重粒子溫度也高。由于等離子體輻射的緣故,各種粒子的溫度幾乎近似相等(TE≈TI≈TG),組成也接近平衡組成的等離子體。
當(dāng)TE≥TI時(shí),稱(chēng)為非平衡態(tài)的等離子體。其電子溫度高達(dá) 104K以上,而離子和原子之類(lèi)的重粒子溫度卻可低到300K~500K,按其重粒子溫度也叫做低溫等離子體或冷等離子體。相對(duì)熱平衡等離子而言,非平衡態(tài)的等離子體的電子具有足夠高的能量使反應(yīng)物分子激發(fā)、離解和電離,同時(shí)反應(yīng)體系又可保持低溫,乃至接近室溫。
2.2 低溫等離子體技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
低溫等離子體中最具活力的是高能電子,通過(guò)高能電子的作用,一方面可使空氣中的懸浮顆粒荷電、有毒有害氣體分解、離解,空氣微生物氧化,進(jìn)而達(dá)到凈化空氣的目的。另一方面可使電負(fù)性高的氣體分子(如氧分子、氮分子)帶上電子成為負(fù)離子,從而達(dá)到清新空氣的目的。這兩方面的綜合結(jié)果顯示,低溫等離子技術(shù)不僅可以?xún)艋諝?,同時(shí),還可以清新空氣,這是其他任何技術(shù)無(wú)法比擬的。
2.3 低溫等離子體技術(shù)的凈化原理
當(dāng)電極間加上電壓時(shí),電極空間里的電子從電場(chǎng)中獲得能量加速運(yùn)動(dòng)。電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中和氣體分子發(fā)生碰撞,結(jié)果使得氣體分子電離,激發(fā)或吸附電子成負(fù)離子。電子在碰撞過(guò)程中,產(chǎn)生三種可能的結(jié)果:第一種是電離中性氣體產(chǎn)生離子和衍生電子,衍生電子又加入到電離電子的行列維持電離的繼續(xù);第二種是與電子親和力高的分子(如O2,H2O等)碰撞,被這些分子吸收形成負(fù)離子;第三種是和一些氣體分子碰撞使其激發(fā),激發(fā)態(tài)的分子極不穩(wěn)定,很快回到基態(tài)輻射出光子,具有足夠能量的光子照射到電暈極上有可能導(dǎo)致光電離而產(chǎn)生光電子,光電子對(duì)放電維持有貢獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)電子碰撞后的氣體分子,形成了具有高活性的粒子,這些活性粒子形成等離子場(chǎng)。等離子場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生大量的羥基、高能自由基和高能紫外光子,通過(guò)持續(xù)的電暈放電和流光放電,使通過(guò)其中的細(xì)菌、病毒和有害氣體被直接電離、擊穿和氣化、使經(jīng)過(guò)其中的VOCS成份中的H、C、F等化學(xué)鍵發(fā)生置換反應(yīng),從根本上使空氣得到凈化。
下圖1是國(guó)內(nèi)某款采用低溫等離子體技術(shù)、具有獨(dú)立空氣循環(huán)系統(tǒng)的車(chē)用動(dòng)態(tài)空氣凈化裝置;圖2為空氣凈化裝置在車(chē)內(nèi)安裝位置。
圖1 空氣凈化裝置
圖2 空氣凈化裝置安裝位置示意圖
1-出風(fēng)口 2-等離子體處理部件3-空調(diào)處理系統(tǒng)4-等離子體處理部件 5-外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口 6-風(fēng)扇7-等離子體處理部件 8-內(nèi)循環(huán)進(jìn)風(fēng)口
如上圖2所示,當(dāng)打開(kāi)外循環(huán)時(shí):空氣從外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入車(chē)內(nèi),經(jīng)過(guò)等離子體處理將空氣中的塵埃粒子沉降,進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng);再通過(guò)低溫高電壓放電形式形成等離子場(chǎng),等離子場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生大量的羥基、高能自由基和高能紫外光子,通過(guò)持續(xù)的電暈放電和流光放電,使通過(guò)其中的細(xì)菌、病毒和有害氣體被直接電離、擊穿和氣化、使經(jīng)過(guò)其中的 VOCS成份中的H、C、F等化學(xué)鍵發(fā)生置換反應(yīng),從根本上使空氣得到凈化。
當(dāng)打開(kāi)內(nèi)循環(huán)時(shí),空氣凈化裝置將車(chē)內(nèi)空氣中可吸入顆粒物及甲醛等污染物去除,并產(chǎn)生負(fù)離子,從而使空氣得到凈化。
3.動(dòng)態(tài)空氣凈化裝置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析
通過(guò)從某款剛下線的新車(chē)取樣后,將樣品送到第三方檢測(cè)中心檢測(cè)。由于主要污染物為甲醛和苯,因此只對(duì)這兩種污染物進(jìn)行嚴(yán)格跟蹤檢測(cè),并以此來(lái)檢驗(yàn)新型動(dòng)態(tài)空氣凈化裝置的凈化效果。采樣環(huán)境及結(jié)果如下表1、2所示:
表1 車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)記錄
表2 新型車(chē)用動(dòng)態(tài)空氣凈化裝置檢測(cè)記錄(單位MG/M3)
注:此初始值為靜態(tài)凈化后的污染物濃度
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 27630-2011《乘用車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》的“車(chē)內(nèi)空氣中有機(jī)物濃度要求”:苯的濃度≤0.11MG/M3,甲醛的濃度≤0.10MG/M3。比較兩者甲醛和苯的濃度值,明顯可以看出等離子體凈化器的優(yōu)越凈化效果。甲醛從0.14MG/M3降低到0.03 MG/M3,僅為國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)限值的三分之一;苯的濃度值也從0.25 MG/M3降為0.04 MG/M3,也大大低于標(biāo)準(zhǔn)限值的0.11 MG/M3。
4.車(chē)用動(dòng)態(tài)空氣凈化裝置凈化效果
目前此款車(chē)用動(dòng)態(tài)空氣凈化裝置已落實(shí)到若干車(chē)型,經(jīng)過(guò)除煙霧試驗(yàn)、感官試驗(yàn)及空氣凈化測(cè)試,凈化效果明顯:處理前甲醛濃度0.131MG/M3,超出國(guó)家室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)<0.1MG/M3;處理后甲醛濃度僅0.088MG/M3,滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
5.結(jié)論
車(chē)用動(dòng)態(tài)空氣凈化裝置凈化效果明顯,可以有效控制車(chē)內(nèi)有害物質(zhì),如甲醛,苯等。
車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量已成為汽車(chē)品質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)指標(biāo),直接影響汽車(chē)的銷(xiāo)售。汽車(chē)企業(yè)只有創(chuàng)造安全、健康的車(chē)內(nèi)環(huán)境,才可使其產(chǎn)品具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。