科技日報記者 裴宸緯
每年3月到5月是裝修旺季，不少人都計劃在這個時間將愛屋翻修一新。然而，裝修后室內(nèi)久久難以散去的味道，讓很多業(yè)主憂心忡忡。
其實，除了裝飾裝修材料和新家具，烹飪、清潔、消毒等日常生活行為以及人體和寵物代謝等也會產(chǎn)生室內(nèi)環(huán)境異味。如何消除異味、凈化室內(nèi)環(huán)境，成為人們當下關注的熱點。
隨著新成果不斷涌現(xiàn)，多種室內(nèi)凈味技術正在逐步走向應用，助力打造清新宜居空間。
物理吸附：把吸附質(zhì)請入專屬“房間”
日常生活中，如果室內(nèi)有異味，不少人會選擇購買活性炭包?；钚蕴磕芪?，靠的是物理吸附作用。
“物理吸附過程就好比磁鐵南北極相吸的過程。”北京室內(nèi)及車內(nèi)環(huán)境凈化協(xié)會副理事長劉文秀在接受科技日報記者采訪時解釋，吸附質(zhì)（吸附過程中的吸附目標物，如甲醛等）與吸附劑（吸附吸附質(zhì)的物質(zhì)，如活性炭等）之間存在弱相互作用力，氣體分子被吸附劑所吸引，附著到其表面，從而達到去除室內(nèi)環(huán)境異味的效果。
用于凈化空氣的活性炭。
除了活性炭，還有很多物質(zhì)可以作為吸附劑。比如硅藻泥，其粒子表面有眾多微小孔穴，吸附效率較高；又如活性氧化鋁，它是一種多孔性、高分散度的固體材料，表面活性、熱穩(wěn)定性強，吸附性能好；再如沸石分子篩，人們可通過調(diào)控其孔徑大小，使其選擇性地吸附不同物質(zhì)。其中，硅藻泥等已經(jīng)在較大范圍內(nèi)推廣應用。
劉文秀進一步補充，已經(jīng)有不少科技工作者通過化學改性和開發(fā)復合材料，顯著提升了傳統(tǒng)吸附劑的吸附能力及其選擇性。例如金屬—有機框架復合材料，它內(nèi)部有大量孔隙，這些空隙如同有眾多“房間”，可供吸附質(zhì)“入住”，極大提升了吸附能力。同時，研發(fā)人員可以根據(jù)不同吸附質(zhì)的尺寸和形態(tài)，精準調(diào)控金屬—有機框架復合材料的孔隙大小與形狀，就像為不同“客人”定制專屬“房間”一樣。
“不過，物理吸附僅適用于去除低濃度污染物，對去除高濃度污染物的效果有限。除此之外，吸附劑容易達到飽和狀態(tài)，需要定期更換?！眲⑽男阊a充，“未來，物理吸附技術將朝多功能復合方向發(fā)展。研發(fā)人員利用催化分解等技術，可能開發(fā)出具備高吸附容量、抗菌性強等特征的復合吸附劑?！?/span>
凈味分解：精準“拆解”異味分子化學鍵
為了去除室內(nèi)異味，不少人會選擇購買除臭劑，其主要成分是二氧化氯。
工作人員在噴專用溶劑以分解甲醛等有害氣體。
“二氧化氯可以與異味物質(zhì)快速發(fā)生反應，達到除臭的效果?！苯ㄖ牧瞎I(yè)氣味與環(huán)境評價測試中心主任關紅艷解釋，這種利用化學材料與異味物質(zhì)發(fā)生快速反應以去除異味的技術，被稱為凈味分解技術。該技術應用十分廣泛。如衛(wèi)生間中主要異味來自氨，這是一種堿性物質(zhì)，可以用諸如二氧化氯之類的酸性物質(zhì)將其分解。剛裝修好的房子可能存在甲醛、苯等有害氣體，可以利用臭氧的強氧化性，分解這些有害氣體。
那么，這些化學物質(zhì)是如何去除異味的呢？奧秘在于它們能夠精準找到異味分子的化學鍵，并將化學鍵打開，進而將其分解。
“由于成本低、見效快，凈味分解技術在室內(nèi)環(huán)境治理領域應用較多?！眲⑽男阊a充，“但由于室內(nèi)環(huán)境污染物組成復雜，化學反應存在無法持久、反應產(chǎn)物成分復雜等問題，這種方法可能更適用于去除污染物來源單一的異味，比如寵物排泄區(qū)散發(fā)的氨類化合物、廚房油煙等?！?/span>
未來，隨著人工智能與材料科學的深度融合，凈味分解技術有望實現(xiàn)“一空間一策略”的個性化服務。目前科學家們正在開發(fā)的人工智能氣味圖譜系統(tǒng)，能夠分析百萬級氣味分子數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體環(huán)境自動生成最優(yōu)凈化方案。在此基礎上，該系統(tǒng)還可以主動識別并清除異味。這種技術的發(fā)展將極大提升室內(nèi)異味管理的精準度和個性化水平，為去除不同空間異味提供定制化解決方案。
熱催化氧化：無需高溫也能凈味
空氣凈化器是幫助人們?nèi)コ覂?nèi)異味的“好幫手”。一些新型空氣凈化器采用熱催化氧化技術，達到凈化室內(nèi)空氣的目的。
在世界移動通信大會上亮相的智能空氣凈化器。
“熱催化氧化技術雖然是比較成熟的技術，但其在空氣凈化領域的應用還是最近幾年的事。該技術可基于催化劑的作用，在一定溫度下促使室內(nèi)異味污染物發(fā)生氧化反應。”劉文秀介紹。
在熱催化氧化反應中，催化劑的核心功能在于顯著降低反應活化能?！皞鹘y(tǒng)氧化反應需要借助高溫條件來解離污染物的化學鍵，進而分解異味分子。而催化劑的加入可大幅降低反應活化能，使原本需要較高能量才能發(fā)生的氧化過程能在相對溫和的溫度下完成?！眲⑽男阏f。
劉文秀補充，目前熱催化氧化反應的催化劑主要有鉑、鈀等貴金屬催化劑和氧化錳等非貴金屬催化劑兩大類。前者活性強、穩(wěn)定性好，但成本相對較高；后者成本較低，但性能需要根據(jù)具體污染物和工況進一步優(yōu)化。
“目前，熱催化氧化技術已經(jīng)在室內(nèi)甲醛凈化等領域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應用。隨著人們對室內(nèi)空氣質(zhì)量關注度的不斷提升，該技術有望被進一步推廣。”劉文秀說。
可見光催化氧化：將有害物“剪”成無害物
光催化氧化技術是利用“人造光合”材料，在光照下將異味分子“剪”成無害物質(zhì)的一種技術。近年來，這種技術開始在空調(diào)濾網(wǎng)、家具表面上發(fā)揮作用。
與熱催化氧化技術相似，光催化氧化技術也是一種利用氧化還原催化反應的凈味技術，光催化劑在其中起重要作用。不同之處在于，光催化氧化技術是以光能驅(qū)動化學反應的。當具有特定波長的可見光照射在光催化劑表面上，催化劑會被激發(fā)產(chǎn)生高活性的電子和空穴。這些電子和空穴就像“化學剪刀”，能夠?qū)⒖諝庵械乃肿雍脱鯕狻凹簟背删哂袕娧趸缘淖杂苫?。這些自由基可以高效分解各種致味物質(zhì)。
“除了改性二氧化鈦，目前典型的可見光催化劑還有氮化碳、氧化鋅、硫化鎘等半導體材料?！眲⑽男阊a充，“不過，二氧化鈦類材料更常用。二氧化鈦基光催化劑以其高催化活性、穩(wěn)定的化學性質(zhì)、高性價比、對有機物降解無選擇性等優(yōu)點，成為目前國際公認的最佳室內(nèi)異味凈化材料之一?！?/span>
目前科學家們正著力研發(fā)和規(guī)?；慨a(chǎn)性價比更高的二氧化鈦基光催化劑，讓光催化劑在更多領域?qū)崿F(xiàn)應用。
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