紫外光净化室内空气污染物研究

　

[摘要]本文以特定波长（C 波段）的紫外光为动力，利用光催化剂降低分子键断裂的能量，

破坏苯、甲醛、

TVOC 等的分子结构，使空气中的苯、甲醛、TVOC 等和臭氧反应，生成二氧

化碳和水，达到净化室内空气污染的目的。

 

　　

[关键词]紫外光；催化氧化；空气净化 

　　

[中图分类号]X51[文献标识码]A 

　　目前，国内外的室内空气净化技术大致上可以分为三类

[1]：第一类是物理吸附，如活

性炭、过滤网、茶叶梗等；第二类是生物法，如利用吸毒草等植物对室内空气的净化作用，
这类方法的净化效果不能说没有，因为很多植物本身对室内空气确实有净化作用，但有限
的几棵植物对室内空气污染的净化效果不见有明显的作用；第三类是光催化氧化法

[2]，如

光触媒，这类方法也可以称为化学法，即利用化学反应让室内空气中污染物（苯、甲醛 、
TVOC 等）在催化剂表面反应，最终转化为二氧化碳和水，以达到净化室内空气的目的
[3]。这类方法在室温条件下就能进行，不需要其他化学辅助剂，反应条件温和，二次污染
小，运行成本低，是目前最具发展前景的室内空气净化技术。

 

　　

 1 紫外光净化室内空气技术 

　　

1.1 紫外线波长划分 

　　可见光的短波长方向

400 nm 以下为紫外光（Ultraviolet radiation 简称 UV）区域，波长

范围

10 nm～400 nm。根据国际照明委员会（CIE）和国际电工委员会（IEC）规定，紫外光

区域又可分为以下波段：

 

　　真空紫外线（

Vacuum UV）：10 nm～200 nm 

　　短波紫外线（

UV-C）：200 nm～280 nm 

　　中波紫外线（

UV-B）：280 nm～315 nm 

　　长波紫外线（

UV-A）：315 nm～400 nm 

　　

1.2 紫外线净化机理 

　　根据光子能

E=h/λ（h 常数，λ 光波长）[4]，波长越短光子能越高。能量较低的 UV-A 具

有光化学作用，所以也称化学线；

UV-A 用于有机物的合成、涂料或胶粘剂的 UV 固化等领

域。

UV-B 对生物的作用效果大，能引起红斑作用及色素沉淀等，所以也称生物线。UV-C 是

远紫外波段；因为该波段波长短、能量大，其能量足以断开分子中大部分化学键，使分子解
析为游离的自由基，甚至原子自由基，同时具有杀菌作用。对固体表面和水中污染物的光处
理来说，只有

UV-C 具有强的作用效果。 

　　

1.3 紫外光源及其光子能量 

　　高压水银放电管发出的特征紫外线是

365 nm，光子能量 328 KJ/mol；而低压水银放电

管发出的具有代表性的紫外线是

253.7 nm 及 184.9 nm，光子能量分别为 472 KJ/mol 和 647 

KJ/mol。利用化学方法净化室内空气中化学污染就是要破坏苯、甲醛、TVOC 等分子的结构，
形成碳或氢的游离基（

C4+、H+），在游离氧（ 02-）的作用下，最终形成二氧化碳

（

CO2）和水（H2O）。下表列出了大多数有机物分子内原子结合方式（化学键）及其结合

能（键能）。

 

　　依上所述，低压水银放电管发出的

184.9 nm 的紫外光光子能量 647 KJ/mol，除了不能

使

C

≡C、C≡N、C=O 断裂外，上表中其他的化学键都会断开；而低压水银放电管发出的

253.7 nm 的紫外光光子能量 472 KJ/ mol，除了不能使 C

≡C、C≡N、C=O、O=O、C= C 断裂外，

基本上其他的化学键都会断裂。

 

　　

1.4 紫外线方式臭氧、活性氧的产生 

　　波长在

200 nm 以下的紫外光照射，能使 O2 分解成两个自由的单分子氧，单分子氧与