科技日?qǐng)?bào)記者 裴宸緯
每年3月到5月是裝修旺季，不少人都計(jì)劃在這個(gè)時(shí)間將愛(ài)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(shí)，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(huì)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(dāng)下關(guān)注的熱點(diǎn)。
隨著新成果不斷涌現(xiàn)，多種室內(nèi)凈味技術(shù)正在逐步走向應(yīng)用，助力打造清新宜居空間。
物理吸附：把吸附質(zhì)請(qǐng)入專(zhuān)屬“房間”
日常生活中，如果室內(nèi)有異味，不少人會(huì)選擇購(gòu)買(mǎi)活性炭包。活性炭能吸味，靠的是物理吸附作用。
“物理吸附過(guò)程就好比磁鐵南北極相吸的過(guò)程。”北京室內(nèi)及車(chē)內(nèi)環(huán)境凈化協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)劉文秀在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)解釋?zhuān)劫|(zhì)（吸附過(guò)程中的吸附目標(biāo)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(dá)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(qiáng)，吸附性能好；再如沸石分子篩，人們可通過(guò)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(yīng)用。
劉文秀進(jìn)一步補(bǔ)充，已經(jīng)有不少科技工作者通過(guò)化學(xué)改性和開(kāi)發(fā)復(fù)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(jī)框架復(fù)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(shí)，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(zhǔn)調(diào)控金屬—有機(jī)框架復(fù)合材料的孔隙大小與形狀，就像為不同“客人”定制專(zhuān)屬“房間”一樣。
“不過(guò)，物理吸附僅適用于去除低濃度污染物，對(duì)去除高濃度污染物的效果有限。除此之外，吸附劑容易達(dá)到飽和狀態(tài)，需要定期更換。”劉文秀補(bǔ)充，“未來(lái)，物理吸附技術(shù)將朝多功能復(fù)合方向發(fā)展。研發(fā)人員利用催化分解等技術(shù)，可能開(kāi)發(fā)出具備高吸附容量、抗菌性強(qiáng)等特征的復(fù)合吸附劑。”
凈味分解：精準(zhǔn)“拆解”異味分子化學(xué)鍵
為了去除室內(nèi)異味，不少人會(huì)選擇購(gòu)買(mǎi)除臭劑，其主要成分是二氧化氯。
工作人員在噴專(zhuān)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(yīng)，達(dá)到除臭的效果。”建筑材料工業(yè)氣味與環(huán)境評(píng)價(jià)測(cè)試中心主任關(guān)紅艷解釋?zhuān)@種利用化學(xué)材料與異味物質(zhì)發(fā)生快速反應(yīng)以去除異味的技術(shù)，被稱(chēng)為凈味分解技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。如衛(wèi)生間中主要異味來(lái)自氨，這是一種堿性物質(zhì)，可以用諸如二氧化氯之類(lèi)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(qiáng)氧化性，分解這些有害氣體。
那么，這些化學(xué)物質(zhì)是如何去除異味的呢？奧秘在于它們能夠精準(zhǔn)找到異味分子的化學(xué)鍵，并將化學(xué)鍵打開(kāi)，進(jìn)而將其分解。
“由于成本低、見(jiàn)效快，凈味分解技術(shù)在室內(nèi)環(huán)境治理領(lǐng)域應(yīng)用較多。”劉文秀補(bǔ)充，“但由于室內(nèi)環(huán)境污染物組成復(fù)雜，化學(xué)反應(yīng)存在無(wú)法持久、反應(yīng)產(chǎn)物成分復(fù)雜等問(wèn)題，這種方法可能更適用于去除污染物來(lái)源單一的異味，比如寵物排泄區(qū)散發(fā)的氨類(lèi)化合物、廚房油煙等。”
未來(lái)，隨著人工智能與材料科學(xué)的深度融合，凈味分解技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)“一空間一策略”的個(gè)性化服務(wù)。目前科學(xué)家們正在開(kāi)發(fā)的人工智能氣味圖譜系統(tǒng)，能夠分析百萬(wàn)級(jí)氣味分子數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體環(huán)境自動(dòng)生成最優(yōu)凈化方案。在此基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)還可以主動(dòng)識(shí)別并清除異味。這種技術(shù)的發(fā)展將極大提升室內(nèi)異味管理的精準(zhǔn)度和個(gè)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(wú)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(shù)，達(dá)到凈化室內(nèi)空氣的目的。
在世界移動(dòng)通信大會(huì)上亮相的智能空氣凈化器。
“熱催化氧化技術(shù)雖然是比較成熟的技術(shù)，但其在空氣凈化領(lǐng)域的應(yīng)用還是最近幾年的事。該技術(shù)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(yīng)。”劉文秀介紹。
在熱催化氧化反應(yīng)中，催化劑的核心功能在于顯著降低反應(yīng)活化能。“傳統(tǒng)氧化反應(yīng)需要借助高溫條件來(lái)解離污染物的化學(xué)鍵，進(jìn)而分解異味分子。而催化劑的加入可大幅降低反應(yīng)活化能，使原本需要較高能量才能發(fā)生的氧化過(guò)程能在相對(duì)溫和的溫度下完成。”劉文秀說(shuō)。
劉文秀補(bǔ)充，目前熱催化氧化反應(yīng)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(lèi)。前者活性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，但成本相對(duì)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(jìn)一步優(yōu)化。
“目前，熱催化氧化技術(shù)已經(jīng)在室內(nèi)甲醛凈化等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。隨著人們對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量關(guān)注度的不斷提升，該技術(shù)有望被進(jìn)一步推廣。”劉文秀說(shuō)。
可見(jiàn)光催化氧化：將有害物“剪”成無(wú)害物
光催化氧化技術(shù)是利用“人造光合”材料，在光照下將異味分子“剪”成無(wú)害物質(zhì)的一種技術(shù)。近年來(lái)，這種技術(shù)開(kāi)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(shù)相似，光催化氧化技術(shù)也是一種利用氧化還原催化反應(yīng)的凈味技術(shù)，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(shù)是以光能驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的。當(dāng)具有特定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光照射在光催化劑表面上，催化劑會(huì)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(xué)剪刀”，能夠?qū)⒖諝庵械乃肿雍脱鯕狻凹簟背删哂袕?qiáng)氧化性的自由基。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(jiàn)光催化劑還有氮化碳、氧化鋅、硫化鎘等半導(dǎo)體材料。”劉文秀補(bǔ)充，“不過(guò)，二氧化鈦類(lèi)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(xué)性質(zhì)、高性價(jià)比、對(duì)有機(jī)物降解無(wú)選擇性等優(yōu)點(diǎn)，成為目前國(guó)際公認(rèn)的最佳室內(nèi)異味凈化材料之一。”
目前科學(xué)家們正著力研發(fā)和規(guī)模化量產(chǎn)性價(jià)比更高的二氧化鈦基光催化劑，讓光催化劑在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。
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