烟雾净化器

与汽油发动机相比，柴油发动机只需要较少的燃料并释放出较少的二氧化碳，但是它们在美国却非常罕见，这部分缘于此种发动机总是无法达到美国规定的产生烟气污染物的排放量标准。如今，科学家研制出了一种新型的催化式排气净化器，从而使得柴油发动机能够满足上述条件，而无需花费太多。　　据美国《科学》(Science)杂志在线新闻报道，早期的柴油发动机会喷出大量的烟雾。为了解决这一问题，工程师设计的发动机能够吸进比燃烧燃料所需还要多的空气。但这样便会产生一个副作用：排气管中剩余的氧气使得这种发动机很难去除能够形成烟雾的氮氧化物。为了找到从柴油发动机排气管中去除氮氧化物的方法，科学家们可谓绞尽了脑汁。　　一种解决办法就是在催化式排气净化器中添加某种金属，例如钡。钡可以与氮氧化物反应而生成硝酸钡，后者可以在不影响性能的前提下很容易地从发动机中被去除掉。然而这种基于钡的反应仅仅与一种氮氧化物起作用。如果想要去除其他的氮氧化物还需要用铂进行催化，从而使一氧化氮氧化为二氧化氮，最终再由钡将其去除。遗憾的是，铂却是这颗星球上最贵重的金属之一。这便是为什么与它的汽油发动机“兄弟”相比，清洁柴油发动机要更为昂贵的一个重要原因。　　如今黑马出现了。一种名为钙钛矿的廉价金属氧化物可以取代铂，但它通常没有铂的效率高，并且遇到柴油中的硫便容易失效。尽管硫可以通过将催化式排气净化器加热至700多摄氏度的方法加以去除，但这种做法同时也会令钙钛矿分解。　　在这项新的研究中，美国密歇根州沃伦市通用汽车全球研发中心的化学工程师李伟(音译)和同事成功开发了一种混合物，这种混合物由钯——比铂便宜70%——和包含有镧、锶和锰的钙钛矿构成。当一台柴油发动机处于巡航温度下时，这种混合物至少可以像传统的铂催化剂一样去除污染物(但是当发动机冷却后，它的作用就很小了)。更棒的是，这种混合物在清除硫的温度下依然可以在排气系统中工作。研究人员在最近出版的美国《科学》(Science)杂志上报告了这一研究成果。　　在过去的一年中，研究小组一直在持续研制和改进他们的催化式排气净化器设计，并且正打算将其在样车上进行试验。李伟表示：“目前的最大挑战是设法改善这种混合物在低温下的表现。”　　捷克共和国布拉格市化学技术研究所的化学工程师Jan Stepanek预测了另一潜在的问题。他说：“众所周知，由于汽车催化物的降解，道路附近贵金属的浓度将是可观的。”打个比方，目前之所以没有出现环境或健康问题是缘于铂是非常稳定的。但是研究小组的新设计中包含有锶，而锶被认为会阻碍青少年的发育。Stepanek表示，如果锶从一部老化的催化式排气净化器中释放出来，那将更加危险。

家电领域专业市场调查公司预测，2016年中国市场空气净化器零售量将达到602.7万台，同比增长17.1% 销售额将达到152.7亿元，同比增长29.9%。　　来自京东家电方面的统计显示，在2016年双十一期间，销售前10名的空气净化器有7名都是外国品牌，前三名不是欧洲品牌，就是美国品牌。　　在天猫和京东上输入“空气净化器”五个字，首先显示出来的几乎都是飞利浦、霍尼韦尔、布鲁雅尔、夏普、松下这些外国品牌产品，中国品牌产品并不多见。　　绝大多数中国消费者购买空气净化器是为了对付雾霾和甲醛，应对这两大难题，国外品牌产品和中国品牌产品到底谁表现更好呢?　　除霾大比拼　　邱兆云，多年从事空气净化器研发工作，是现行空气净化器国家标准主要起草人之一。为了能寻找到答案，邱兆云将帮我们展开一次比较测试。　　首先我们准备了目前市场上热卖的8台空气净化器，4台外国产品、4台中国产品，价格都在3、4千元。　　4台外国产品分别涵盖了欧洲两个品牌、美国一个品牌和日本一个品牌。　　4台中国产品基本都是大家所熟知的品牌产品。　　在广告宣传中，一些外国产品宣称，它们采用了很多新技术。比如“针对重污染设计，迅速净化” “微护盾技术，通过筛分过滤、惯性碰撞、主动拦截、扩散吸附四个功能，完成对微尘世界的净化过程” “净离子群空间净化技术，四重滤网净化，2.5微米的微小颗粒也能99%捕捉”等等。　　这些空气净化器在实际使用中，是否真像它们所宣称的那样功能强大呢?　　我们请来8位体验者，现场参与试验的全过程。　　这是两个相同大小的玻璃仓，每个大玻璃仓里又放置了两个小玻璃仓，我们在小玻璃仓里分别摆放了一蓝一红两只小熊作为参照物。这个试验主要模拟的是在家庭环境中，净化空气经常会有墙壁和家具的阻隔。　　我们将8台中外产品分成4组，采用两两PK的方式进行比赛，分别把它们放进大玻璃仓内，红色小熊这边是中国产品，蓝色小熊这边是美国产品。然后请体验者戴上口罩，领取打火机和5个相同数量的专用烟饼，在小玻璃仓里点燃。　　当烟雾充分弥漫至整个小玻璃仓时，体验者再打开小仓盖子，开启空气净化器，由技术人员用专业仪器测量固定时间段里的空气质量，比较这些空气净化器的净化效果。　　我们看到，两只小熊很快就被浓烟覆盖了，测量仪器显示，此时玻璃舱内PM2.5的浓度高达6万μ g/m³ 。　　我们一起来看下两台机器的实际表现——　　我们清楚地看到，在摆放了中国产品的玻璃舱内，红色小熊很快就显现出来 而摆放了美国某品牌产品的玻璃仓内，蓝色小熊显现的则比较缓慢。　　10分钟后，技术人员告诉了我们测量数值，红色小熊这边的玻璃舱内PM2.5浓度为49μ g/m³ 而蓝色小熊这边PM2.5浓度却是2060μ g/m³ 。　　第二组，中国某品牌产品对阵欧洲某著名品牌产品。按照相同条件，体验者再次点燃了烟饼，并打开这两台空气净化器。　　这一次，烟雾消散几乎是同步的，查看测量值后我们发现，红色小熊的玻璃舱内PM2.5浓度为1890μ g/m³ 而蓝色小熊这边PM2.5浓度是1950μ g/m³ ，中国产品小胜。　　第三组，中国产品对阵日本某品牌产品，测量10分钟后我们发现，红色小熊这边的玻璃舱内PM2.5浓度为714μ g/m³ ，而蓝色小熊这边PM2.5浓度是2020μ g/m³ ，中国产品获胜。　　最后一组是中国某品牌产品对阵欧洲某大牌产品，10分钟后，红色小熊这边的玻璃舱内PM2.5浓度为700μ g/m³ ，而蓝色小熊这边PM2.5浓度竟然高达6930μ g/m³ 。　　这次试验外国产品统统战败，究竟是为什么呢?　　空气净化器国家标准主要起草人邱兆云：风道的设计影响挺大的。　　原来，中国品牌产品之所以净化效率高，秘密在出风量上!技术人员告诉我们，任何空气净化器都需要让空气经过机器内部的净化装置，而风机则是空气循环的能量来源。一般情况下，功率越大的风机，净化效率就越高。所以，中国一些厂家在设计上就会针对中国的实际情况，把进风口和风轮中间的涡轮直径设计得比较大，出风口也设计得比较顺畅。而外国产品在设计理念上跟我们不一样，出风口的面积通常都没有中国产品那么大。　　空气净化器国家标准主要起草人邱兆云：国产品牌在知名度方面比外资品牌可能要差一些。但是我们通过测试来看，国产品牌的净化能力不比国外品牌差，甚至比它们更好。　　除甲醛大比拼　　家里新房刚装修完，很想开窗通风驱散甲醛，可是屋外是尘土飞扬的建筑工地，怎么办?需要空气净化器登场了!　　外国品牌产品与中国品牌产品在除甲醛效果方面，谁的表现更好呢?　　姜风，空气净化器研发高级工程师,在除甲醛技术方面有诸多研究成果,他也是空气净化器新国标主要起草人之一。　　我们找来了3台外国品牌产品和1台中国品牌产品。它们在宣传中都强调自己可以去除装修污染，尤其对甲醛有着明显净化效果。　　通常来说，洁净空气量的CADR数值能够代表一台空气净化器的净化能力，CADR数值越高，证明净化效果越好。　　这台中国产品标明，甲醛CADR值达到190m³ /h(立方米每小时) 　　这台欧洲某品牌产品则标明，甲醛CADR值达到200m³ /h 　　令人意外的是，这台价格最贵的(5399元)欧洲某品牌产品，在介绍中公布的甲醛洁净空气量CADR值仅为157m³ /h 　　而这款日本某品牌产品，没有公布甲醛的CADR值，却用了这样的宣传语来表述——采用“甲醛去除滤网，抓住并牢牢的锁住甲醛进行分解。除甲醛率高达99%!”　　这四台空气净化器的真实净化情况又如何呢?　　我们把这4台空气净化器分别放在密闭的实验舱内，并在仓内放入相同剂量的甲醛。　　甲醛完全挥发后，分别开启空气净化器，10分钟后再查看室内的甲醛被净化了多少。　　空气净化器国家标准主要起草人姜风：我们采集实验舱内初始的甲醛浓度。把空气净化器调整到最大风量，开启净化器10分钟以后，再次采集实验舱内甲醛浓度。　　技术人员告诉我们，如果室内的空气中含有甲醛，被仪器吸收后，就会通过显色试剂变成蓝色。如果甲醛含量非常少，显示试剂就会接近无色。　　空气净化器国家标准主要起草人姜风：我们可以看到上面这一排颜色都是一样。它们代表我们试验舱内甲醛的初始浓度是一样的。下一排颜色就不一样了，有的深有的浅。一般来讲颜色越深，就表示着甲醛浓度越高。颜色越浅，表示着实验舱内甲醛浓度越低。　　我们可以清楚看到，价格相对便宜的中国品牌产品表现竟然是最好的，颜色比另外3台外国品牌产品都要浅!　　经过专业仪器检测，我们得出了这4台空气净化器在开机10分钟后房间内的甲醛浓度数值。我们发现，价格相对最贵的欧洲某品牌空气净化器，竟然在这次测试中排名最后。而在宣传中号称甲醛CADR值达到200m³ /h、比中国产品还要高出10m³ /h的欧洲某品牌产品，实际测试竟远远不如中国产品。还有号称“除甲醛率高达99%”的日本某品牌产品，实际测试也没有那么神奇!　　空气净化器国家标准主要起草人姜风：国外品牌可能在外观造型上、工业设计上比较吸引人。国内品牌在除甲醛能力上表现非常好。　　姜风告诉我们，由于中国室内家装的情况比较复杂，跟外国的应用环境不太一样，所以中国的空气净化器厂家对除甲醛这件事会更加注重。在这次试验中，之所以中国的品牌产品能展现出比较好的除甲醛效果，其秘密就在内部的复合性滤芯材料上。　　李润之，空气净化器滤芯生产厂厂长。作为业内人士,他向我们透露，中国的空气净化器，为了能充分吸收空气中的甲醛，通常会加大滤芯中活性炭的接触面积，将活性炭经过高温、破碎后，压合在滤芯上，从而得到更多更有效的净化甲醛能力。　　空气净化器滤芯生产厂厂长李润之：选用椰壳活性炭，经过高温破碎，达到净化作用。　　更专业的测试　　我们发现，在两次测试比较中，被消费者热情追捧的外国品牌空气净化器竟都不如中国产品。　　如果进行更严格的测试，是否还是这个结果呢?　　中国家用电器研究院是家电领域国家级权威技术服务机构，记者在这里找到了健康家电分析测试中心主任张晓。张晓说，她可以依照更严格的国家标准来对这些产品进行测试。　　在专门的实验密闭舱内，中国家用电器研究院的工作人员依次把我们之前的8台空气净化器放了进去，分别以PM2.5细颗粒物和除甲醛的CADR值两项重要指标进行测试。　　我们看到，在这8台机器去除PM2.5细颗粒物的洁净空气量排名中，前4名有3台是中国品牌产品 排名最后的三台空气净化器分别是，价格3998元的美国某品牌空气净化器，价格4449元的日本某品牌空气净化器，价格3699元的欧洲某品牌空气净化器。　　在净化甲醛的排名中，前4名有2台是中国产品。排名最后的依然是价格3699元的欧洲某品牌空气净化器。　　张晓主任告诉我们，在这些3、4千元价位的空气净化器中，中国品牌产品具有明显优势。　　中国家用电器研究院健康家电分析测试中心主任张晓：消费者在选购过程中，一定要注意性能参数，不一定非要看大品牌。从咱们这次评测结果来看，有几个大家耳熟能详的、销售量非常高的品牌，其实净化效果很一般。　　2016年11月，中国消费者协会公布过16个品牌24款空气净化器的测试结果，夏普、三星、飞利浦等6款样品在净化性能、颗粒物等级等方面存在虚标，而英国戴森、美国怡口等样品的净化能力表现较差。看来，挑选空气净化器，我们真的没必要去迷信外国品牌。　　不管您购买空气净化器的目的是除霾还是除甲醛，都要重点关注CADR值、也就是洁净空气量，CADR值越高的产品洁净效果越好。我们这次测试发现，价格都是 3、4千元的产品，有的中国产品CADR值洁净空气量高达700多立方米每小时，而有的外国产品却只有200多立方米每小时。　　购买空气净化器还要考虑家里房间的面积以及摆放位置。通常来说，产品的洁净空气量也就是CADR值除以10，就可以估算出适用面积。比如洁净空气量为400 m³ /h的净化器，大概适用于40平米的房子 洁净空气量为200 m³ /h的净化器，适用于20平米的房子。如果觉得家里污染物浓度太高，可以将面积适当再缩小一下。

这两天，向明中学高一学生黄思勉每天到校后，就一头钻进实验室摆弄她的发明——PM2.5空气净化器。在不久前的创新课上，小黄听科技老师黄曾新说起PM2.5颗粒物，便有了发明一种净化器，阻止PM2.5进入室内的想法。如今，这种仪器的雏形在实验室诞生了，它的科学性已得到专家的认可。 “我希望得到一台检测仪器，用数据来检验这个发明的净化效果。 ”黄思勉告诉记者。　　创新课点燃发明热情　　在向明中学，有一门名为 “创新课”的课程。每次上课，上海发明协会会员黄曾新老师都会向学生介绍近期的社会热点，并激发他们的发明热情。在前不久的一堂课上，黄思勉学到“PM2.5”这个新名词，它是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，只有人类头发直径的1/10。这类颗粒物被吸入人体后会直接进入支气管，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。日前，我国环保部门将“监测并公布PM2.5”提上议事日程，如何治理PM2.5，也受到公众的广泛关注。　　怎样才能减少空气中的PM2.5呢?小黄同学开始探索，在家里，她上网查阅资料，了解空气净化的各种技术和设备 在学校里，她经常找黄曾新老师讨论，在老师的启发下设计发明方案。　　“你有没有见过水烟?过去有不少人抽水烟，烟经过水的过滤，大量尼古丁、烟焦油都会溶解在水里。 ”在一次讨论上，黄老师对小黄说起水烟。能不能在空气净化器中注入水，让水滤掉大气中的PM2.5?黄思勉顿时有了灵感。不过，空气进入水后，过滤的效果估计很有限，怎样提高净化器的工作效率呢?小黄投入了新一轮的探索。　　用水、雾、超声波过滤　　昨天，记者走进向明中学的实验室，看到小黄的发明已具雏形。这个空气净化器由一个外壳和若干设备组成。透明的外壳里注了很多水，“水箱”底部装有三台潜水增氧泵，它们与三根导管连在一起，通过导管，增氧泵把净化器四周的空气抽入水中，产生大量气泡。黄思勉说，潜水增氧泵原本是用来养观赏鱼的，把它们装在空气净化器中，是为了将室外空气大量抽入水中，让空气与水充分接触。这样该装置就变成一个放大版“水烟斗”，使空气中的大量PM2.5溶解于水中。　　光用水过滤法对付PM2.5还不够，小黄还采用雾过滤法。雾是空气中的水气与尘埃接触后产生的结晶体，雾有吸附尘埃颗粒的作用。为了制造出“人造雾”，小黄在网上反复搜索，终于买到“超声波雾化器”。这种设备原本是装在空气增湿器里的，她把三个超声波雾化器装入空气净化器，与增氧泵“协同作战”。只见超声波雾化器通电后，净化器水体就冒出一股股水雾，吸附空气中的PM2.5。　　在黄老师的指导下，黄思勉还在净化器里安装了两个高压电极，正负电极通电后，能起到静电除尘的效果。　　希望用仪器检测净化效果　　小黄表示，这个装置设计成熟后，可以把它像挂壁式空调那样安装在室内墙上，靠连在仪器上的导管抽入室外空气，将去除PM2.5的洁净空气导入室内。这个装置也可以设计得更小型化，成为PM2.5车内空气净化器，让人们在乘车出行时不会吸入有污染的气体。　　小黄还设想将这个发明改进为室外空气净化装置。 “汽车尾气排放、燃煤电厂的废气排放，是大气中PM2.5的两个主要来源。如果把‘水烟斗’装进汽车和燃煤电厂，或许就能降低大气中的PM2.5浓度。 ”　　当然，要让这些构想变成现实，黄思勉要用实验数据证明，她的发明能去除空气中的大量PM2.5。初步实验表明，这台装置能去除导入气体中的烟雾。寒假里，她准备做一个更精确的实验：将净化器中的水换成蒸馏水，让它工作一段时间后进行水体取样，蒸发后用电子显微镜观察，检测水中是否含有PM2.5颗粒。如果有，就证明该设备具有过滤PM2.5的功能。　　对此发明，上海市环境监测中心副主任张明旭表示，从原理上说，这套水过滤、雾过滤、静电除尘“三管齐下”的方案是科学的，应该能去除空气中的部分PM2.5，但它的净化效率究竟多高，则需要检测报告来评判。环境监测中心使用的仪器都是用于室外PM2.5检测的，无法检测该发明的净化效果。　　黄思勉告诉记者，她在网上查到，一台室内PM2.5检测仪器的售价是2万元，但学校实验室还没有资金购买。如果资金到位，或有机构提供此类检测，那“水烟斗”净化器的研发之路就能延续。