综合性能描述

一、负离子的介绍

     原子失去或获得电子后所形成的带电粒子叫离子,例如钠离子Na+。带电的原子团亦称“离子”,如硫酸根离子。某些分子在特殊情况下，亦可形成离子。而负离子就是带一个或多个负电荷的离子称为“负离子”，亦称“阴离子”。例如，氧的离子状态一般就为阴离子，也叫负氧离子。

   在物理学中，我们都知道，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由原子核及围绕其旋转的电子组成，得到电子时显负电性，失去电子时显正电性，我们把正负电子运动现象称为离子现象。在自然状态下，空气分子的极性呈中性，即不带电荷。但在宇宙射线、紫外线、微量元素辐射、雷击闪电等作用下，空气分子会失去一部分围绕原子核旋转的最外层电子，使空气发生电离。逃逸原子核束缚的电子称为自由电子，带负电荷。当自由电子与其它中性气体分子结合后，就形成带负电荷的空气负离子。以上是自然现象中产生的负离子。随着人工负离子生成技术的产生和发展，据新华社^[1]和光明日报^[2]等媒体报道，目前人工产生的负离子已达生态级负离子时代，可产生易于进入人体的小粒径负离子。

    空气离子大小不一，按微粒直径大小的不同可分为小粒径负离子（0.001-0.003um）、中粒径负离子（0.003-0.03um）、大粒径负离子（0.03-0.1um）3类；（1纳米=0.000000001米 1纳米=0.0000001厘米1纳米=0.001微米）其在单位强度（V/m）电场作用下的移动速度称之为离子迁移率，它是分辨被测离子直径大小的一个重要参数。空气离子直径越小，其迁移速度就越快，迁移率与离子大小的关系如图所示。离子迁移率是表达被测离子大小的重要参数。离子运动速度与离子直径反比，而离子迁移率与离子运动速度成正比，故离子迁移率与离子直径成反比。

    空气离子按体积大小可分为轻、中、重离子三种。轻离子的直径约为0.000001cm，在电场中运动速度较快，为1～2 cm2/V.S中、在自然界中或普通环境中迁移率大于0.4 cm2/(V．s)为小粒径负离子，重负离子的直径约为0.0001cm，在电场中运动较慢，仅为0.0005 cm2/V.S。在自然界中或普通环境中小于0.04 cm2/(V．s)为大粒径负离子，中粒径负离子的大小及活动性介于轻、重离子之间。而其中的小粒径负离子，则有良好的生物活性，易于透过人体血脑屏障，进入人体发挥其生物效应。目前传统的负离子生成技术无法生成小粒径负离子，只有采用了负离子转换器技术、纳子富勒烯负离子释放器技术才能产生小粒径的负离子。

    负离子是一种对人体健康非常有益的远红外辐射材料，适宜人体吸收的远红外线最佳波长为9.6μm，而负离子

   矿物晶体辐射远红外线的波长在2-18μm范围内，且辐射功率发射密度为0.04w/cm2略高，以上数据可充分证实，负离子矿物晶体辐射的远红外线与人体协调很好，可被人体全部吸收。对于每个正负离子而言，它的寿命是短暂的，一般只存在几十分钟。空气中负离子的多少，受地理条件特殊性影响而含量不同。公园、郊区田野、海滨、湖泊、瀑布附近和森林中含量较多。因此，当人们进入上述场地的时候，头脑清新，呼吸舒畅和爽快。进入吵杂拥挤的人群，或进入空调房内，则使人感觉闷热、呼吸不畅等。一般而言，人每天需要约130亿个负离子，而我们的居室，办公室，娱乐场所等环境，只能提供约1——20亿个。这种供求之间的巨大反差，往往容易导致肺炎，气管炎的呼吸疾病。集中采暖以及冷气设备的空调系统，负离子常被驱除。合成纤维、地毯带有正电荷易吸收负离子。钢筋、纤维板都吸收负离子。　　　空气负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧（氧自由基）、减少过多活性氧对人体的危害；中和带正电的空气飘尘无电荷后沉降，使空气得到净化。　　　负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，因此它又被称为"空气维生素",认为它像食物的维生素一样，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，如雷雨过后，空气的负离子增多，人们感到心情舒畅。而在空调房间，因空气中负离子经过一系列空调净化处理和漫长通风管道后几乎全部消失，人们在其中长期停留会感到胸闷、头晕、乏力、工作效率和健康状况下降，被称之为“空调综合症”。在医学界，负离子被确认是具有杀灭病菌及净化空气的有效手段。其机理主要在于负离子与细菌结合后，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡，最终降沉于地面。医学研究表明，空气中带负电的微粒使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用，具有促进人体新陈代谢，提高人体免疫能力，增强人体肌能，调节肌体功能平衡的作用。据考证，负离子对人体7个系统，近30多种疾病具有抑制、缓解和辅助治疗作用，尤其对人体的保健作用更为明显。负离子在医学界被称为是“空气维生素”其主要的作用表现在：　　　1、是对神经系统的影响。可使大脑皮层功能及脑力活动加强，精神振奋，工作效益提高，能使睡眠质量得到改善。负离子还可使脑组织的氧化过程力度加强，使脑组织获得更多的氧。　　　2、是对心血管系统的影响。据学者观察，负离子有明显扩张血管的作用，可解除动脉血管痉挛，达到降低血压的目的，负离子对于改善心脏功能和改善心肌营养也大有好处，有利于高血压和心脑血管疾患病人的病情恢复。　　　3、是对血液系统的影响。研究证实，负离子有使血液凝聚流速变慢、延长凝血时间的作用，能使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用。　　　4、负离子对呼吸系统的影响最明显。这是因为负离子是通过呼吸道进入人体的，它可以提高人的肺活量。有人曾经试验，在玻璃面罩中吸入空气负离子30分钟，可使肺部吸收氧气量增加20%，而排出二氧化碳量可增加14.5%，故负离子有改善和增加肺功能的作用。　　　除此之外，空气负离子还有镇静、催眠的作用。如果我们每天吸入适量的负离子，持之以恒，对健康大有裨益：使人精力旺盛，消除疲劳和倦怠，提高工作效率。改善睡眠，消除神经衰弱。降低疾病发病率，预防感冒和呼吸道疾病。改善心、脑血管疾病的症状。在负离子作用下，可使骨骼的兴奋性增加，运动时值降低，有助于运动员提高成绩，特别是对一些需迅速反应的项目，如短跑、游泳等。

A．负离子的保健作用原理

　　负离子具有保健作用。在不同地区，空气中存在的负离子数目相当大，有人测定过，按每立方厘米空气中所含负离子的个数计算，在农村有1000个左右，海滨有4000个，喷泉、瀑布附近则可达5000以上。由于这些地方空气中负离子的含量较高，所以使人感到精力充沛。可是在一些人口稠密的大城市，由于空气污染比较严重，负离子浓度就比较低。　　也有环境部门进行过检测，在城市中，每立方厘米含有的负离子在室外也有几百个，室内就更少了，不超过1000个!特别是在电视机和计算机旁边几乎没有什么负离子，长期在这种环境中学习和工作，往往比较疲劳，不利于健康. 　　负离子为何具有保健作用？医学专家通过研究认为有以下三个方面的原因。　　首先，在生物体内，每一个细胞都像一个微型电池，它的膜内外有50~90毫伏的电位差。正是依靠这些“电池”的不断充电放电作用。机体神经系统才能把视觉、听觉等信号输送到大脑，或将大脑的指令传送到身体的各个器官。机体组织的电活动需要通过负离子的不断补充来维。一旦生物体得不到负离子的补充就会影响正常的生理活动，产生胸闷、头昏，甚至患病。　　其次，由于攻击人体细胞的病毒通常都带有负电荷，因此如果人体细胞也带上负电荷，就会由于同性相斥的作用。使病毒失去对活细胞的攻击能力。　　最后负离子还能通过呼吸进入肺部，并通过人体各组织直接刺激，以及神经反射和体液的相互做用，对人体产生中和的生理保健作用。　　负离子对人体的作用主要有以下几方面：　　1．呼吸系统：负离子能促进鼻腔粘膜柱状上皮细胞形成，使支气管粘膜的纤毛运动加速，促进水肿消退，改善肺泡的换气功能，提高血氧饱和度。临床结果表明，吸入具有治疗浓度的负离子30分钟后，肺吸收氧气增加20%，排出二氧化碳增加14.5%，缓解支气管平滑肌痉挛，促使哮喘患者等的肺功能及肺泡分泌功能恢复正常。　2．神经系统：负离子能穿透血脑屏障进入脑脊液，调节大脑皮层功能使兴奋和抑郁过程于平衡。通过调解人体脑垂体的内啡肽和干扰素的水平，起到镇静、镇痛作用。可以减轻血液中血管紧张，调节交感神经和副交感神经系统功能间的平衡；　　3．心血管系统：负离子通过神经反射和体液作用，扩张冠状动脉增加冠状动脉血流量，改善心肌的功能，调整心率使血管反应和血流速度恢复正常，缓解心绞痛恢复正常血压；　　4．消化系统；负离子调节胃肠蠕动，促进消化和吸收，对结肠炎、痢疾及习惯性便秘有较好的治疗效果。　5．内分泌系统：能通过血液循环，改善内分泌功能，如提高性腺功能和改善甲状腺功能等；　　6．代谢系统：促进机体氧化还原过程，能激活体内酶系统，促进体内合成和储存维生素、促进机体新陈代谢，降低血中乳酸含量消除疲劳，提高工作效率；　　7．免疫系统：提高机体细胞免疫和体液免疫，增强机体抗菌能力；　　8．血液系统：负离子能进入血液直接影响血液中带电离子的组成和分布，促使红细胞、网织红细胞、血红蛋白、血钙的增加，降低血糖、血脂和血液粘稠度；　　9．运动系统：负离子可以加强骨压电极化现象，促使有用的骨增殖，无用的骨溶解消失，对骨进行生理需要的正常改造，使病理性骨力线得以恢复，并增加骨细胞代谢功能，对颈椎病、腰间盘突出、类风湿关节炎风湿关节炎有明显治疗作用；　　10．皮肤及五官科疾病：负离子对皮肤神经末梢感受器有良好作用，继而使皮下组织的酸碱度向碱性方面转化。　　负离子在改善空气环境方面的作用如下：　　目前空气负离子已被当作评价环境和空气质量的一个重要标准。当人们漫步在海边、瀑布和森林时，会感到呼吸舒畅，心旷神怡，其中一个最重要的原因使空气中含有丰富的负离子。而空气环境变差主要是由于空气中正、负离子浓度比失衡，空气中含有有害气体和烟雾、灰尘、病毒、细菌等。而空气负离子一方面可以调节正、负离子浓度比，另一方面又可起到净化空气的作用，负离子能使空气中微米级肉眼看不见的漂尘，通过正负离子吸引、碰撞形成分子团下沉落地，且负离子能使细菌蛋白质两级性颠倒，而使细菌生存能力下降或致死。负离子净化空气的特点为灭活速度快，灭活率高，对空气、物品表面的微生物、细菌、病毒均有灭活作用。

负离子浓度对应效果表

　　

《负离子浓度对应效果表》环境场所负离子浓度	与人类健康关系度
森林瀑布：1万-2万	人体具有自然痊愈力
高山海边：5000-1万	杀菌、减少疾病传染
乡村田野：1000-5000	增强人体免疫力、抗菌力
旷野郊区：100-1000	增强人体免疫力、抗菌力
公园：400-1000	增强人体免疫力、抗菌力
城市公园：400-600	改善身体健康状况
街道绿化地带：200-400	微弱改善身体健康状况
城市房间：100	诱发生理障碍头痛失眠等
楼宇办公室：40-50	诱发生理障碍头痛失眠等
工业开发区：0	易发各种疾病

以上数据由台湾科技大学叶正涛教授收集整理。表中负离子浓度单位：个/cm3 

B. 临床应用

　　负离子在临床上防治急慢性支气管炎、哮喘、高血压、高血脂、冠心病、神经衰弱等疾病中取得了一定疗效。近年来应用空气负离子的临床治疗研究简要综述如下。　

1．呼吸系统疾病　　　空气负离子的吸入可提高免疫力，增强网状内皮系统和机体抗病能为，加速支气管纤毛运动，利干痰液排出，同时能松弛气道平滑肌改善肺换气功能。有报道空气负离子还对某些致病菌有直接抑制作用。季广贤、陈庭仁等报道治疗呼吸系统疾病患者709例，其中普通感冒189例，急慢性支气管炎439例（部分伴有哮喘、肺气肿、支气管扩张），支气管哮喘29例，支气管扩张、肺气肿10例，肺部感染7例。每日治疗1-2次，每次20-45分钟，10-30日为一疗程，负离子浓度12-14.5×106个/cm3，总有效率在90%以上。普通感冒吸入后鼻塞很快消失，其他症状缓解至消失，特点是无1例并发上呼吸道炎症。急慢性支气管炎治疗后，炎症、咳痰等明显改善，对慢性支气管炎疗效尤为显著。支气管哮喘、肺气肿吸入负离子后，胸闷、发给等症状消失，对喘息症状缓解作用明显。傅正恺等对30例急慢性支气管炎病例治疗前后进行了肺功能和血气分析对比，肺功能VC或FEV1有明显进步，血气PaO2在治疗后有明显改变。1年后随访，不复发的痊愈率达40%。毕立等应用空气负离子和药物气溶胶治疗呼皿系统感染347例，包括慢性支气管炎97例，慢性支气管炎伴肺气肿75例，肺心病伴呼吸道感染54例，慢性肺炎34例，肺结核伴呼吸道感染87例。药物气溶胶包括抗生素（庆大霉素或卡那霉素或青霉素加链霉素）、α-糜蛋白酶、地塞米松、鱼腥草提取液。必要时酌加氨茶碱或异丙肾上腺素、碳酸氢钠等。每日2次，12-15日为1疗程，经1-2个疗程后总有效率89.9%。对照组65例（单独吸入药物气溶胶），有效率79.4%。　　2．循环系统疾病　　　空气负离子可以改善心脏功能和心肌营养不良，扩张周围血管，有明显降血压作用。陈庭仁等治疗高血压53例（病程1-10年），其中收缩压>21.3kPa32例，舒张压>12.7kPa40例，治疗10-40次，疗后血压降至临界范围内或其下50例（以18.7-21.3/12.0-12.7kPa为高血压临界标准），有效率94.34%，头痛、头昏等症状及睡眠均有改善。刘明顺等治疗冠心病35例，脑梗塞27例，虽显效病例较少但能明显缓解和减轻症状，总有效率为90.7%。刘明顺等在应用空气负离子治疗的同时配合静滴胞二磷胆碱（300-600mg/次）治疗脑梗塞40例，每日1次10次为1疗程。显效：患肢肌力提高级例有效患肢肌力提高1-2级34例；无效3例。总有效率92.5%。　实验证明吸入空气负离子能降低血钾、血脂和血糖含量，增加血钙含量。杨存旺等应用空气负离子治疗高脂血症65例（部分伴有高血压、冠心病和脑动脉硬化），每日2次，30日为1疗程，并停用降血脂药物。疗后甘油三脂降低明显，下降幅度≥1.13mmol/L 27例；1.13-0.57mmol/L 23例；0.55-0.23mmol/L 11例；≤0.23mmol/L 4例。以>0.23mmol/L为有效，总有效率93.8%。血清总胆固醇也有降低，头昏、失眠、乏力等症状均有改善。由于本疗法安全无副作用，尤适用于中老年高脂血症患者。　　

3．神经系统疾病   吸入空气负离子可调节大脑皮层兴奋和抑制过程，使之趋于正常，提高脑力活动和工作效率。使睡眠得以改善。陈庭仁等治疗神经衰弱278例，每次20分钟，20次为1疗程，痊愈17例，睡眠时间达8小时，无梦显效114例；睡眠时间达6小时，有梦减轻122例；睡眠较疗前增加，但不足6小时，无效25例，有效率91%。　　

4．五官科疾病　　　空气负离子对鼻腔及咽喉部粘膜是一种良性刺激，对鼻炎及咽炎等均有一定疗效。实验证明空气负离子具有脱敏作用，对变态反应疾病产生有益的影响，对过敏性鼻炎疗效尤为显著。唐军凯等报道治疗过敏性鼻炎40例，平均治疗13.4次，痊愈（鼻塞、流涕、打喷嚏等症状基本消失）11例；显效（症状明显减轻）11例；好转（症状较疗前减轻）11例；无效5例，近期有效率87.5%。3-7个月后随访36例，未复发的22例，占随访人数的61.1%。陈庭仁等报道治疗过敏性鼻炎136例，显效39例，好转62例，无效14例，总有效率89.7%。治疗肥厚性、萎缩性鼻炎42例，治疗次数5-52次。显效17例，鼻塞近于消失有效20例，鼻塞减轻；无改善5例，总有效率88.1%。　

5．其它疾病　　　空气负离子对代谢及内分泌疾病、血液系统疾病、皮肤及外科多种疾病如糖尿病、贫血、白细胞减少、皮炎、湿疹、烧伤、烫伤等均具有一定疗效。章太戊等报道治疗周围性白细胞减少症20例，每日1次，每次1小时，1个月为1疗程，疗后白细胞有不同程度增长，白细胞总数均值由疗前增至3818，总有效率85%。何怀报道治疗经久不愈的连续性肢端皮炎2例，每日1次，10次为1疗程，经2个疗程治疗，伤口愈合，1年后随访未复发。黄长水等报道治疗烫伤30例，烫伤面积30-300cm2，疗前局部清创，暴露创面，每日1次，每次1小时，1次治疗后疼痛减轻，渗出液减少，创面干燥，3-4天后红肿消退，薄痴形成，5-15天全部治愈。另据报道空气负离子遏制动物移植肿瘤的生长，因此预计在防治人类肿瘤方面将得到应用。

C.环境领域应用

　　空气中负离子浓度是空气质量好坏的标志之一，世界卫生组织对清新空气的负离子标准浓度也进行了相关规定。我国也将负离子纳入了气象监测系统，在空气环境保护等领域有广泛应用。综述如下：　　目前，我国浙江、广东、重庆等多个省市和地区的气象部门均建立了大气负离子观测网和大气负离子气象预报机制。通过空气负离子自动测量系统监测不同类型区域的大气中负离子浓度的变化情况，开展不同时空尺度、不同下垫面、不同天气过程、不同季节负离子浓度分布特征研究，实现从大气负离子浓度数据采集、传输、处理、发布的全部自动化、智能化，为建设生态城市环境提供依据。空气负离子被誉为“空气维生素”，被视为支撑宜居城市与宜居社区第一要素。2009年亚太环境保护协会APEPA、中国城市竞争力研究会、中国西部杂志社分别在香港、成都联合发布了“中国高负离子城市美誉榜”，四川省社科院、省新闻出版局等部门及成都各新闻媒体近百人士出席了发布会。2010年第41届世博会首次在中国上海市举行，上海世博会联合国馆、广东馆、宁波馆等多个场馆都采用了目前世界上最先进的负离子发生技术，运用离子变换器技术产生的等同于大自然负离子为世博营造了一个健康舒适的观展环境。中国工程院院士侯立安在谈上海世博会环保技术的应用时指出，这种前瞻性的森林式自然生活理念代表着城市未来发展方向。2011年西安世界园艺博览会在园区灞上人家区域设立了展示负离子技术与人体健康的展馆，并建立了世园气象站进行负离子监测，对园区空气质量进行分析跟踪。

　　18世纪，物理学家库仑实验发现，绝缘的金属导体所带的电荷会在大气中消失。物理学家伦琴和贝克勒尔研究发现，电解质溶液中的气体带有正极性或负极性的电荷微粒，由于这些带电微粒的存在，使气体具有导电的性能。物理学家艾斯特尔、盖特勒和威尔逊也用大气导电性的理论对库仑的实验结果作出解释。这种空气中的导电微粒，被物理学家法拉第称为“离子”，“空气离子”因而得名。　　经历100多年后，J .Thomson第一个以公式方法来表达离子的特性，同时建立了正、负离子的模型，接着Eiseer和Geieel两人证明了离子的存在，即带有正、负电荷的粒子，其粒径略大于分子的直径。1905年Langerin在大气中发现了第二种离子称为Langerin离子或大直径带电粒子，又称为重离子。到1909年A．Pouer发现了第三种离子即中等直径的离子，称之为中离子。到20世纪30年代德国Dessauer开创了大气正、负离子生物的研究。他首先使用了电晕离子发生器，从此形成了关于负离子生物效应的第一次研究高潮，有数以百计的论文，研究和实验报告，证明了负离子对人体有明显的有益作用，而正离子则相反，特别对人的血压和新陈代谢有明显的破坏作用。这些研究由于发生第二次世界大战而终止。美国加州大学的ALbeter Pani Kragan教授和他的研究小组开创了离子生物效应的微观研究与实验，把对空气负离子的研究推向了第二次开发与使用的高潮。Kragan教授做了大量的动植物和人体试验，从人体的内分泌和机体内部循环及各种酶的生成反应等方面去论证负离子是如何影响人体和动植物的，是如何产生各种生物效应的。世界各国许多研究者也在他们各自研究的基础上，进行了以上的试验，认为负氧离子有明显的生物效应。目前国外已开发出不少新型负离子发生器以供实验研究与在空调房间和医疗卫生领域中使用。　　从1889年德国科学家Elster和Gertel发现了空气负离子的存在，德国物理学家Philip Leonard博士第一个在学术上证明负离子对人体的功效，到1902年Asamas等肯定了空气离子存在的生物意义．1903年俄罗斯学者发表了用空气负离子治疗疾病的论文，相继1932年美国RCA公司Hamsen发明了世界上第一台医用空气负离子发生器，半个世纪以来，空气负离子研究在欧、美、日各国已经历了很长的发展、应用阶段。　　二十世纪六十年代，日本的医学博士堀口升博士开始致力于负离子的研究，他倡导并建立了“日本全国离子医学研究会”、“日本离子医学行业协会”等组织。在他的影响下，一批医学博士步入了研究行列。他们通过大量的实践、探索、积累，建立了一系列临床模型，逐步形成了这一学科的理论基础，并于1996年研制成功了全球第一台医用负离子治疗仪。　　我国自1978年由伊朗的沙啥瓦特博士引进一台电子仪器——生物滤器(biological filter)，即我国负离子发生器的前身；至今空气负离子的研究已经历了80年代初、90年代初两个发展高潮。近代生物医学进展、动物试验研究结果、环境意识的深化及空气离子测试仪器的完善，推动着空气负离子作用机理的研究、空气负离子发生器的生产、应用，直到21世纪初期，中国已经有了属于自己的高端负离子专利技术：负离子转换器技术、纳子富勒烯释放器技术，使得负氧离子在医疗上已成为一种辅助医疗手段，在旅游生态环境评价中空气负离子浓度已列为衡量空气质量的一个重要参数。对于要建立一个舒适的环境，空气负离子存在的效应已带给人们揭开一个新的认识水平。

 

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二．紫外线的介绍

紫外线（ultraviolet ray;UVR)

来自太阳辐射的一部分，它由紫外光谱区的三个不同波段组成，从短波的紫外线C到长波的紫外线A。

   紫外线是电磁波谱中波长从10nm到400nm辐射的总称，不能引起人们的视觉。1801年德国物理学家里特发现在日光光谱的紫端外侧一段能够使含有溴化银的照相底片感光，因而发现了紫外线的存在。

   紫外线属于物理学光学的一种。　　自然界的主要紫外线光源是太阳。太阳光透过大气层时波长短于290×10^(-9)米的紫外线为大气层中的臭氧吸收掉。人工的紫外线光源有多种气体的电弧(如低压汞弧、高压汞弧)，紫外线有化学作用能使照相底片感光，荧光作用强，日光灯、各种荧光灯和农业上用来诱杀害虫的黑光灯都是用紫外线激发荧光物质发光的。紫外线还可以防伪。紫外线还有生理作用，能杀菌、消毒、治疗皮肤病和软骨病等。紫外线的粒子性较强，能使各种金属产生光电效应。

　　紫外线根据波长分为：近紫外线UVA，远紫外线UVB和超短紫外线UVC。紫外线对人体皮肤的渗透程度是不同的。紫外线的波长愈短，对人类皮肤危害越大。短波紫外线可穿过真皮，中波则可进入真皮。

A.紫外线的不同波段

　　人类对自然环境破坏的日益加重，使人们对太阳逐渐恐惧起来。有此人类为防止太阳光线对肌肤造成伤害所进行的研究也成为永恒课题。让我们先来了解一下紫外线的相关知识。　　紫外线是位于日光高能区的不可见光线。依据紫外线自身波长的不同，可将紫外线分为三个区域。即短波紫外线、中波紫外线和长波紫外线。

    1. 短波紫外线：简称UVC。是波长200－280nm的紫外光线。短波紫外线在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收。不能达到地球表面，对人体产生重要作用。因此，对短波紫外线应引起足够的重视。　　

   2. 中波紫外线：简称UVB。是波长280－320nm的紫外线。中波紫外线对人体皮肤有一定的生理作用。此类紫外线的极大部分被皮肤表皮所吸收，不能再渗入皮肤内部。但由于其阶能较高，对皮肤可产生强烈的光损伤，被照射部位真皮血管扩张，皮肤可出现红肿、水泡等症状。长久照射皮肤会出现红斑、炎症、皮肤老化，严重者可引起皮肤癌。中波紫外线又被称作紫外线的晒伤（红）段，是应重点预防的紫外线波段。　　

    3.长波紫外线：简称UVA。是波长320－400nm的紫外线。长波紫外线对衣物和人体皮肤的穿透性远比中波紫外线要强，可达到真皮深处，并可对表皮部位的黑色素起作用，从而引起皮肤黑色素沉着，使皮肤变黑，起到了防御紫外线，保护皮肤的作用。因而长波紫外线也被称做“晒黑段”。长波紫外线虽不会引起皮肤急性炎症，但对皮肤的作用缓慢，可长期积累，是导致皮肤老化和严重损害的原因之一。　　由此可见，防止紫外线照射给人体造成的皮肤伤害，主要是防止紫外线UVB的照射；而防止UVA紫外线，则是为了避免皮肤晒黑。在欧美，人们认为皮肤黝黑是健美的象征，所以反而在化妆品中要添加晒黑剂，而不考虑对长波紫外线的防护。近年来这种观点已有改变，由于认识到长波紫外线对人体可能产生的长期的严重损害，所以人们开始加强对长波紫外线的防护。　　根据生物效应的不同，将紫外线按照波长划分为四个波段: 　　        UVA波段，波长320～400nm，又称为长波黑斑效应紫外线。它有很强的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的长波紫外线有超过98%能穿透臭氧层和云层到达地球表面，UVA可以直达肌肤的真皮层，破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维，将我们的皮肤晒黑。360nm波长的UVA紫外线符合昆虫类的趋光性反应曲线，可制作诱虫灯。300-420nm波长的UVA紫外线可透过完全截止可见光的特殊着色玻璃灯管，仅辐射出以365nm为中心的近紫外光，可用于矿石鉴定、舞台装饰、验钞等场所。09年10月德、意科学家发现【虾青素】能有效地消除【紫外线UVA】对皮肤细胞的伤害。　　UVB波段，波长275～320nm，又称为中波红斑效应紫外线。中等穿透力，它的波长较短的部分会被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收，只有不足2%能到达地球表面，在夏天和午后会特别强烈。UVB紫外线对人体具有红斑作用，能促进体内矿物质代谢和维生素D的形成，但长期或过量照射会令皮肤晒黑，并引起红肿脱皮。紫外线保健灯、植物生长灯发出的就是使用特殊透紫玻璃（不透过254nm以下的光）和峰值在300nm附近的荧光粉制成。　　UVC波段，波长200～275nm，又称为短波灭菌紫外线。它的穿透能力最弱，无法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外线几乎被臭氧层完全吸收。短波紫外线对人体的伤害很大，短时间照射即可灼伤皮肤，长期或高强度照射还会造成皮肤癌。紫外线杀菌灯发出的就是UVC短波紫外线。　　UVD波段，波长100～200nm，又称为真空紫外线。

　　紫外线应用方面如下：　　化学：涂料固化，颜料固化，光刻　　生物学：紫外线灭菌法　　仪器分析：矿石，药物，食品分析　　应用：人体保健照射，诱杀害虫，油烟氧化，光触酶（二氧化钛）

1.化学－光化学

　　不饱和聚酯紫外线固化涂料　　优点：　　●干燥固化时间很短　　●没有挥发性溶剂，无公害　　●不需加热固化　　●涂料不用密封保存

2.生物－灭菌

　　细菌中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸（RNA）和核蛋白的吸收紫外线的最强峰在254～257nm。　　细菌吸收紫外线后，引起DNA链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，杀灭核酸的生物活性，致细菌死亡。　　优点：快速　　二次污染　　紫外线对常见细菌病毒的杀菌效率（辐射强度：30000μW/cm2）　　

细菌种类	杀灭对象	秒（S）
细菌类	炭疽杆菌	0.3
​	破伤风杆菌	0.3
​	痢疾杆菌	1.5
​	大肠杆菌	0.4
​	葡萄球菌属	1.3
​	结核杆菌	0.4

 

病毒	流感病毒	0.3
​	脊髓灰质炎病毒	0.8
​	乙肝病毒	0.8
​	嗜菌胞病毒	0.2

 

霉菌孢子	黑曲霉	0.3-6.7
​	毛霉菌属	4.6
​	青霉菌属	0.9-3.0

 

水藻类	兰绿藻	10-40
​	线虫卵	3.4
​	绿藻	1.2
​	原生动物类	4.0-6.7

 

鱼类病	白斑病	2.7
​	感染性胰坏死	4
​	病毒性出血病	1.6

3.环境卫生中的应用

　　[1] 杀菌、脱臭的原理　　波长200～290nm的紫外线能穿透细菌、病毒的细胞膜，给核酸（DNA）以损伤，使细胞失去繁殖能力，达到快速杀菌的效果。波长200nm以下的短波长紫外线能分解O2分子，生成的O*与O2结合产生臭氧O3。紫外线和臭氧具有强的氧化分解包括恶臭在内的有机分子的能力，UV/O3并用的相乘作用在空气净化处理中发挥强大威力。　

　    [2] 杀菌、脱臭、净化的历史

       早在1878年人类就发现了太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。1901年和1906年人类先后发明了水银光弧这一人造紫外光源和传递紫外光性能较好的石英材质灯管，法国马赛一家自来水厂很快在1910年首次使用紫外线消毒工艺。人类对紫外线消毒技术在城市污水处理中的应用则始于20世纪60年代中叶，并于70年代到80年代初对紫外线消毒在城市污水处理中的应用进行了大量早期的研究，这主要是由于当时人们已认识到被广泛使用的加氯消毒工艺中的余氯对受纳水体中的鱼类等生物有毒，而且发现并确认了氯消毒等化学消毒方法会产生如三卤甲烷(THMs)等致癌、致基因畸变的副产物。这些发现促使人类寻求一种更好的消毒方法。　加拿大安大略省水资源委员会于1965年和1969年对紫外线消毒技术应用于城市污水处理以及对受纳水体的影响进行了研究和评估。其他加拿大研究人员对紫外线消毒的效果、技术可行性、影响效果的水质因素、对受纳水体中鱼类的影响、消毒副产物以及与加氯消毒技术经济比较进行了大量先驱性的研究工作。这些研究结果表明，紫外线污水消毒技术可行，可达到和加氯相同甚至更好的消毒效果。对受纳水体中生物无毒副作用，不产生消毒副产物。以上研究为推动紫外线消毒在城市污水处理中的应用奠定了基础。　　1982年加拿大某公司发明了世界上第一套明渠式安装的紫外线消毒系统2000，并引进了模块化紫外线消毒系统概念，即紫外线系统可由若干独立的紫外灯模块组成，且水流靠重力流动，不需要泵、管道以及阀门。系统维护可对单个模块进行，且紫外灯模块可轻易地从明渠中直接取出进行维护检修，维护时系统无需停机，可继续运行消毒，因而无需备用设备，如果需要对明渠进行清理也很方便。模块化明渠式消毒装置大大降低了紫外线污水消毒的成本并使得系统维护简单方便。同时，当污水处理厂在扩建或改造时，只需适当增加紫外灯模块的数量，而无需添购整套系统，可以节省设备投资，使用起来非常灵活。这一发明得到了污水处理厂的欢迎，大大推动了紫外线消毒技术在城市污水消毒处理中的应用。目前在世界各地已经有3000多家城市污水处理厂安装使用了紫外线污水消毒系统，其中95%以上的系统采用了明渠式模块化紫外线系统的创意。这些污水消毒系统规模小的每天处理几千m3，大的每天处理上百万m3。　　表面处理中的应用　　[1] 高功率紫外线光源在表面清洗处理中的应用　　近年，由于大功率超高功率低气压UV放电管开发的进展，以及随着微电子等产品的超微细化，在微电子、超精密器件等产品的制造过程中，由短波长紫外线及其产生的臭氧对其产品的表面进行超精密清洗或改善其表面的接着性、附着性的干式光表面处理技术的实用化进展得很快。现在，需要提高成品率的半导体器件、液晶表示元件、光学制品等制造中，紫外线UV和O3臭氧并用的干式光表面处理技术已成不可缺少的技术手段。作为氟里昂的替代技术，光表面清洗技术将逐渐取代湿式的传统技术。　　本公司的国内首先开发的高功率与超高功率低气压UV放电管发出的具有代表性的紫外线是253.7nm及184.9nm，光子能量分别为472KJ/mol和647KJ/mol，能切断绝大多数的分子结合。UV照射固体表面后，表面的污染物有机分子结合被强的光能切断、氧化，而后被分解成CO2和H2O等易挥发性物质，最终挥发消失。表面被清洗后的其清洁度极高，能把膜状的油污清洗到单分子层以下。　　特点：　　○大气中处理，简单方便，环保无二次污染，无需加热、药液等处理。　　○清洁度极高，单分子层以下，可以得到从来处理方法难以想象的清洁度、接着性　　○国内独有的超高出力短波长紫外线光源，仅需短时间（秒单位）照射，发挥强大的处理能力，从实验室进入实用。　　○不对材料的表面产生损伤。　　○相对于湿式清洗或等离子清洗成本低。　　○没有液体表面张力的影响，超微细部的清洗容易。　　[2] 高功率紫外线光源在表面改性处理中的应用　　一般工业或高科技领域使用的一些材料具有非常高的性能，对环境也非常的有好处，但这些材料的接着性、印涂性等一般都非常差。本公司提供的短波长紫外线（UV）表面清洗、表面改性技术，用清洁的高能紫外线光源，对上述材料进行处理后可得到极其清洁的表面和强力的表面接着性。　　改性的基本的反应就是UV引起的氧化反应。UV照射固体表面后，表面的污染物被氧化，而后被分解成CO2和H2O等易挥发性物质，最终挥发消失。并且表面形成有利表面接着的如OH，COO，CO，COOH等亲水性原子团，被改性的表面接着性得到飞跃性地提高。　　UV光源技术的进步保证了UV/O3表面改性技术充分发挥其突出的优越性。UV/O3表面改性技术因能处理得到极高的清洁度与表面接着性，在固体表面处理中越来越得到广泛的应用。　　特点　　○大气中处理，简单、方便、环保，无二次污染，无需加热、药液等处理。　　○清洁度极高，单分子层以下，从来处理方法难以想象的接着性可以得到。　　○国内独有超高出力短波长紫外线光源，仅需短时间（秒单位）照射，发挥强大的处理能力，从研究用进入量产用。　　○对绝大多数塑料成型品照射有效，适用性广。　　○可避免大量消耗药液、热能等，运行成本低。　　[3] 紫外线UV固化技术　　UV固化技术是用UV光线（主要波长365nm，特殊场合254nm）照射在含有光重合性预聚体、光重合性单体、光开始剂的涂料、接着剂或油墨等UV硬化树脂后，以秒单位快速硬化、干燥的技术。而通常的热干燥法、2液混合法中的重合反应法对树脂的干燥普通需要数分到数小时。　　UV固化树脂的3特征：　　○工艺加工时间大大缩短。大多的情况下，以秒单位快速固化。　　○UV固化树脂是单一液剂，不必和溶剂等混合，UV照射前不会硬化，可修正操作。　　○比较传统的热处理法，固化时间短，不会引起产品的变质变色，作业温度低，操作容易。　　[4] 紫外线在表面杀菌中的应用　　传统的杀菌方法一般是利用加热、加药等手段，但这些处理方法所花时间长，可能对处理对象产生不利的变化，对环境也会产生二次污染。用照射紫外线进行杀菌可完全避免以上问题。波长200～290nm的紫外线能穿透细菌、病毒的细胞膜，给核酸（DNA）以损伤，使细胞失去繁殖能力，达到快速杀菌的效果。　　UV表面杀菌装置广泛应用于食品、电子、半导体、液晶显示器、等离子电视、水晶振动子、精密器件、化工、医学、保健、生物、饮料、农业…等等广泛领域。UV光源照射食品、材料等表面，具有快速高效、无污染的杀菌效果，从而维持贵方产品的高品质。　特征　　1．仅需短时间（秒单位）照射，就能起到杀菌目的　　2．连续/批处理方式选择　　3．无需加热、药液等处理　　4．简单、环保无二次污染

    一定强度和波长的紫外线，照射物质（部分物质需要加入荧光染料）时，会物质元素发出荧光(光致发光)，根据荧光的颜色，即可判断出该元素的含量。如铅，汞等重金属，农药残留物等都可用此种方法检测。日光灯就是利用这种原理。　　黑光灯（紫外线灯）诱虫　　大部分昆虫的复眼对365nm紫外线特别敏感，在晚上，点亮一只紫外线灯，对昆虫来说犹如光明世界一样。　　人体保健照射　　280～320nm的紫外线称为保健紫外线。　　照射皮肤后，使皮肤内的7－脱氢麦角胆固醇，转化为维生素D3和D2，防止佝偻病和职业病（矿工等）。　　市面已有保健型紫外线灯供应。　　油烟氧化－光解氧化技术　　用紫外光来改变其油脂的分子链，同时这种紫外光与空气中的氧反应后产生臭氧，将油脂分子冷燃生成二氧化碳和水，油烟中的有机物被光解氧化，异味也随之消除。　　光触媒（二氧化钛）　　在建筑材料或家用电器材料表面加入（或涂覆）少量的纳米级二氧化钛粉末，在使用过程中，可以吸附挥发性有机物VOC （如甲醛、苯，甲苯、乙醇、氯仿等），用紫外线照射后可分解这些有机物。

三、光触媒的介绍

  光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料（二氧化钛比较常用），它涂布于基材表面，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除臭、抗污等功能。

　　光触媒[Photocatalyst]是光[Photo=Light]+触媒（催化剂）[catalyst]的合成词。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，是当前国际上治理室内环境污染的最安全的材料之一。光触媒，是一个外来词，起源于日本，由于日本文字写成“光触媒”，所以中国人就直接把她命名为“光触媒”。其实日文“光触媒”翻译成中文应该叫“光催化剂”翻译成英文叫“photo catalyst”。顾名思义其为在光照环境下，介质材料产生正负电子荷，将空气分解为氢氧根离子，从而产生分解还原作用。其最具代表性材料为纳米级二氧化钛。  　　光触媒在光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水（H2O）和二氧化碳（CO2），因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。  　　光触媒作为新材料应用，在中国已有九年历史，最早应用于2003年非典时期，中国唯一一例光触媒灭活sars病毒实验由中国科学院生物物理研究所完成，灭活率为100%。同时，在对各种空气污染物的净化上，对甲醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物有明显的分解作用。

A. 作用原理

　　光触媒在特定波长（388nm）的光照射下，会产生类似植物中叶绿素光合作用的一系列能量转化过程，把光能转化为化学能而赋予光触媒表面很强的氧化能力，可氧化分解各种有机化合物和矿化部分无机物，并具有抗菌的作用。在光照射下，光触媒能吸收相当于带隙能量以下的光能，使其表面发生激励而产生电子(e-)和空穴(h+)。这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力，能与水或容存的氧反应，产生氢氧根自由基（·OH）和超级阴氧离子（·O ）。如表1所示，这些空穴和氢氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol，具有很强的氧化能力，几乎能将所有构成有机物分子的化学键切断分解。因此可以将各种有害化学物质、恶臭物质分解或无害化处理，达到净化空气、抗污除臭的作用。 

光触媒反应原理图

　　蓝水光触媒的通用反应机理如图所示，它的反应过程可以分为以下几个阶段：  　　① 光致电子跃迁（h+）（e-）  　　锐钛矿晶型纳米TiO_2在小于378nm光波的照射之下，表面发生电子跃迁，一个TiO_2表面"价电带电子（e-）"跃迁到"导电带"上成为活性电子，从而形成光电流，并使TiO_2表面留下缺电子的带正电的空穴（h+，hole）。反应式如下：  　　TiO2 + hυ（E>Ebg） → （TiO2） + e- + h+  　　生成的（h+）和（e-）不会立即再结合（recombination）而消失，而是作短暂的停留，时间仅数微秒（μsec），正是由于这个关键的短暂停留，形成了TiO_2的光催化性能。  　　② 自由羟基（·OH）的形成  　　空穴（h+，hole）为填充电子缺损，从空气中的水（H2O）夺取电子，生成"自由羟基（·OH）"。反应式如下：  　　H2O + h+ →·OH（羟基自由基）  　　③ 超氧阴离子的形成  　　在第一步，光波的照射之下TiO_2表面"价电带电子（e-）"跃迁到"导电带"上成为活性电子，这个活性电子遇到空气中的氧气，反应式如下：  　　O2 + e- → O2- （超氧阴离子）  　　④ 有机污染物的降解  　　自由羟基（·OH）具有极强的氧化性，反应能约为240Kcal/mol，其氧化能力仅次于高碘酸，比臭氧等典型氧化剂的氧化能力都要强，几乎能将所有构成有机物分子的化学键切断分解。因此，当自由羟基（？OH）遇到甲醛等有机化合物或者细菌、病毒等微生物的时候，将其氧化分解。反应速率非常快，约为原子态氧的1000倍，是臭氧的100万倍。以甲醛为例，反应方程式如下：  　　HCHO（甲醛） + （·OH）→ H2O + CO2  　　当不存在有机化合物时，氧化反应不会进行，自由羟基（？OH）就会聚合成为水和溶存氧，反应式如下：  　　4（·OH）→ 2 H2O + O2  　　O2- （超氧阴离子）具有较强的氧化能力，反应能约为120Kcal/mol。当它遇到空气中的有机化合物，发生氧化反应。以氨氮类有机化合物为例，反应式如下：  　　NH3（含氮有机化合物）+ O2- （超氧阴离子） → HNO3（硝酸）  　　TiO2半导体光催化剂具有很强的氧化能力，能使染料、农药、烃类、酚类等生物难降解的工业废水降解为无毒的化合物，消除其对环境的污染，因而日益人们的重视。但在早期的研究中大都将TiO2与废水组成悬浮液，导致TiO2粉末与水分离困难，分离费用很高，对于可溶性超细粉末的分离回收则更加困难，限制了实际应用。最近，人们将研究转向了TiO2光催化剂的固定化和新型光反应器的研制，已有一些研究者研究了以多孔硅胶、光学纤维、玻璃等为载体，通过化学键或物理粘结等方法，形成键联型或担载型的TiO2固定化技术，但距实际应用还有距离。本文主要介绍TiO2蓝水光触媒固定化技术及相关的光催化反应器的研究进展情况。  　　辽宁大学蓝水化学研究所研究显示，各国对光催化反应器的研究制造已成为光催化剂应用方向的研究热点。美、日等发达国家已有几种光反应器投入试用，如间歇式方形板反应器、TiO2包覆玻璃珠反应器、固定床光导纤维反应器、多重石英管反应器等。这些反应器各有优点，但还存在不足。如方形板反应器操作连续性差，玻璃珠反应器反应过程中温度不易控制，光导纤维反应器和石英管反应器制作困难、光利用率低，均不能大规模工业化应用。因此，如果研制开发出可连续使用的高效光催化反应器，在污水处理中将有非常广泛的应用前景。  　　表1：各种化学键的氧化能  　　化学键 正孔和氢氧根自由基 碳-碳键 碳-氢键 碳-氮键 碳-氧键 氧-氢键 氮-氢键  　　氧化能（kcal/mol） >120 83 99 73 84 111 93此外，如表2所示，氢氧根自由基比作为消毒杀菌剂被广泛使用的次氯酸、双氧水和臭氧等具有更强的氧化能力，二氧化钛通过这种氧化能力破坏了细胞内的辅酶A等辅酶和呼吸作用酶等发挥抗菌作用而使细菌或真菌的繁殖中止；同时当带正电荷的空穴接触到带负电荷的微生物细胞后，依据库伦引力，相互吸附，并有效地击穿细胞膜，使细胞蛋白质变性，无法再呼吸、代谢和繁殖，直至细胞死亡，完成灭菌；并能将细菌或真菌释放出的毒素分解。 表2：各种氧化剂的氧化电位  　　氧化剂 氧化电位（伏特） 相对氧化电位（对数值）  　　氢氧根自由基 2.80 2.05  　　氧原子 2.42 1.78  　　臭氧 2.07 1.52  　　双氧水 1.77 1.30  　　双氧自由基 1.70 1.25  　　次氯酸 1.49 1.10  　　氯气1.36 1.00 

B.分类

　　光触媒是一类特殊用途的催化剂，种类很多，包括氧化钛（TiO2），氧化锌（ZnO），氧化锡（SnO2），二氧化锆（ZrO2），硫化镉（CdS）等多种氧化物硫化物半导体，他们通常是呈现粉末状固体或者是液溶胶。下面我们分别了解一下这些金属氧化物。  　　纳米二氧化钛（TiO2）是一种半导体，分别具有锐钛矿（Anatase），金红石（Rutile）及板钛矿（Brookite）三种晶体结构，其中只有锐钛矿结构具有光催化特性。在化妆品、涂料、室内环保、食品添加剂等领域一般作为调色剂、物理防晒剂、光催化剂等使用。二氧化钛是地球上白度最高的物质，平均粒经10nm以下时，具有十分宝贵的光学性质。由于它的透明性和防紫外线能力高度统一，在防晒护肤、轿车面漆、高档涂料、油墨、塑料、精细陶瓷等方面获得了广泛的应用。  　　纳米氧化锌（ZnO）粒径介于1-100 nm之间，是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。在橡胶、陶瓷、纺织、印染、国防工业领域具有广泛的应用。  　　纳米二氧化锆（ZrO2）呈高纯度白色粉末状，无臭、无味。低温时为单斜晶系，高温时为四方晶型。具有高的折射率（折射率2.2）和耐高温性。有良好的热化学稳定性、高温导电性和较高的高温强度和韧性，具有良好的机械、热学、电学、光学性质。其中HT-ZrO-01为单斜晶型，HT-ZrO-02为四方晶型。纳米氧化锆颗粒尺寸微小、是很稳定的氧化物，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高温的性能，可用于功能陶瓷和结构陶瓷，以及宝石材料。  　　纳米硫化镉（CdS）黄色或微黄色，广泛用于太阳能电池，半导体材料，可见光波段光电器件，自动照相机控制照度计，光导鼓，激光调制池，可见光探测器，激光窗口材料，红外双色探测器，光致发光，电致发光，阴级射线发光材料和颜料等的制造。 

C.具体特点

　　(1)全面性  　　光触媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效广泛的消毒性能，能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。  　　(2)持续性  　　在反应过程中，光触媒本身不会发生变化和损耗，在光的照射下可以持续不断的净化污染物，具有时间持久、持续作用的优点。  　　(3)安全性  　　无毒、无害，对人体安全可靠；最终的反应产物为二氧化碳、水和其他无害物质，不会产生二次污染。  　　(4)高效性  　　光触媒利用取之不尽的太阳能等光能就能将扩散了的环境污染物在低浓度状态下清除净化。 

D.具体作用

　　光触媒作为一种新兴的空气净化产品，主要有以下功能：  　　A.空气净化功能：对甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影响从类身体健康的有害有机物起到净化作用。  　　B.杀菌功能：对大肠杆菌、黄色葡萄球菌等具有杀菌功效。在杀菌的同时还能分解由细菌死体上释放 出的有害复合物。  　　C.除臭功能：对香烟臭、厕所臭、垃圾臭、动物臭等具有除臭功效。  　　D.防污功能：防止油污、灰尘等产生。对浴室中的霉菌、水锈、便器的黄碱及铁锈和涂染面褪色等 现象同样具有防止其产生的功效。  　　E.净化功能：具有水污染的净化及水中有机有害物质的净化功能，且表面具有超亲水性，有防雾、易 洗、易干的效能。 

E.应用领域

　　1.公共场所：学校（学校课室、集体宿舍、培训所、礼堂、 饭堂、科学馆、图书馆、计算机房）、办公区域（办公室、会议室）、酒店、饭店、旅馆、网吧、电影院、KTV、演讲厅、宴会厅、公共卫生间等公共或人员密集场所;  　　2.个人居所：起居室、厨房、餐厅、书房、客厅、吸烟区、浴室、厕所、家具、玩具、餐具、梳理台、浴缸、马桶、垃圾桶;  　　3.医疗场所：门诊部、 急救中心、候诊室、病房、生育保健中心、卫生所、保健院、防疫站、养老院、宠物医院;  　　4.特定场所：实验室、食品加工场、家禽家畜饲养场;  　　5.交通工具：汽车、火车、地铁、飞机、轮船、 电梯等;  　　6.工业产品：以光触媒作为原料，结合其他工艺开发的新产品;  　　7.建筑材料：陶瓷、涂料、玻璃;  　　8.家用电器：空调、冰箱、电话机、 洗衣机、照明用具、空气净化器等;  　　9.纺织工艺：窗帘、棉布面料、纤维、口罩、工艺品等。 

F.相关比较

　　光触媒产品与传统空气净化产品比较　　 

品名类别	挥发性有机物	微生物	异味	本身味道	本身毒性
空气清新剂	有一定作用	无作用	有掩盖气味作用	有各种人造气味	有低毒性
甲醛捕捉剂	只对甲醛有作用	无作用	只能对甲醛异味有作用	有异味	有低毒性
杀菌灯	无作用	有作用	无作用	有异味	毒性不大
氧负离子	无作用	无作用	可清新气味 但时间短暂	无气味	无毒
臭氧	有一定作用	浓度0.1ppm时 有作用	无作用	浓度0.15ppm 时 有作用	长期使用可致癌
植物吸附	作用很小	无作用	有一定作用	气味宜人	无毒
竹炭	几乎无作用	无作用	有一定作用	无气味	有低毒性
光触媒	分解清除	杀菌率高达99.9%	除臭 除异味功能超强	无气味	无任何毒性

G.具体应应用

　光触媒净化空气要点　　1、光触媒产品是当今世界上最为有效的空气净化手段之一，其功能主要用于净化空气。光触媒产品在净化的空气的同时可以释放负离子，即在分解有毒有害气体过程中也同时增加负离子数量，使空气质量更好，令人在拥有安全洁净空气的同时更能享受到大自然的清新。  　　2、光触媒就是光催化剂。光催化中，光触媒只是提供了反应的场所，而其本身在反应前后不发生变化的物质，其主要成分为二氧化钛。  　　3、光触媒在光照下，利用空气中的水蒸气和氧，去除污染物，具有杀菌、去味、防霉、自净、净化空气的作用。  　　

       光触媒在处理tvoc方面的应用　　

国内外空气品质的现状　  　　IAQ（IndoorAirQuality）是室内空气品质的英文缩写，是指在某个具体的环境内，环境要素对人群的工作、生活适宜程度，反映了人们的具体要求而形成的一种概念。Ill在近二十年中，现代人因生活和工作形态的改变，在室内环境的时间日益延长，几乎90%以上的时间是在室内度过。于是因室内空气品质不好所导致大量“病态建筑”，以及患“建筑病综合症”（SickBuilding　Syndrome），“大楼并发症”（Building　Related　Illness）和“多种化学物过敏症”（Multi—chemical　Sensitivity）的人数不断增大。人们发现由于新型建筑材料特别是化学合成建材被广泛使用，高档家具、家用电器纷纷进入家庭和办公室，香料、化妆品、上光剂、空气清新剂、杀虫剂和洗涤剂等成为了人们生活中必不可少的用品，导致室内空气中有害物质无论从种类上或数量上都不断增加，从而导致使室内空气品质严重下降。室内污染物的种类很多，其中室内挥发性有机物（Volatile　Organic Compound）污染是非常重要的一项。挥发性有机物是指室温下饱和蒸汽压超过了133．32Pa的有机物，沸点范围在50～100￣（2到240～260￣C之间，它们中有些具有致癌、致畸、致突变毒性，其中至少有十几种被列入美国国家环境保护局（EPA）和我国国家环境保护总局确定的优先监测物质名录。在非工业性室内环境中，可以见到50～130种挥发性有机化合物，尽管它们都以微量痕量水平出现，但对人体健康的影响却是不容忽视的。  　　对VOC处理设备的研究，主要是考虑光触媒氧化技术，它作为一种新的环境净化技术正在受到广泛的关注，针对影响光触媒反应的催化剂、反应影响因素等方面，国外也进行了大量的研究。目前以作为催化剂的N型半导体种类很多，如：TiO　，ZnO，FeO，，CdS和WO等，由于TiO：有较高的光稳定性和反应活性，且价廉无毒，所以大多采用其作为催化剂。在实验情况下得出很多影响因素的变化关系曲线，这些理论和实验研究结果为新的净化处理设备研制提供了理论的依据。　  　　纳米材料光触媒反应处理室内VOC　  　　调查表明，新装修的房间内空气中有机物浓度高于室外，甚至高于工业区。对挥发性有机物研究那么多，最终都是为了控制室内空气VOC污染，创造舒适健康的生活、工作环境。控制VOCs污染源，防止室内污染物和室外污染物侵入是改善当前室内空气挥发性有机物污染的根本，因而各种不同处理技术也在不断发展之中，概括起来有三个方面：①通风控制（VentilationContro1）　②污染源控制（Pollution　Source　Contro1）；③净化处理（Removal　Contro1）。通过室内空气净化器、空调系统过滤器等设备去除室内气态污染物。目前使用的空气净化器都不是采用单一技术手段而均采用复合式，常用的技术包括过滤、静电、吸附、催化、等离子体、负离子、增湿等技术，针对所需去除污染物的种类，将各种技术进行优化组合。但上面说的几方面中，许多方法的采用将引起建筑物能耗和初投资的增大，而且对室内有机污染物（VOC）没有进行根本的治理，净化器广泛采用的活性炭吸附法并不分解有机污染物，只是将污染物转移，并存在吸附饱和问题。纳米材料和纳米技术的逐步应用给我们解决问题带来了新的机会。 

H.相关资料

　　光触媒技术原理及紫外线灯在此技术中采用　　光触媒的作用原理主要体现在以下二方面　　一：光触媒的有机污染物分解原理　　纳米级的TiO2在紫外光的照射下，由于吸收了光能而产生电子空穴对。这些空穴对（光载流子）会迅速迁移至表面，并激活其表面附着的H2O与O2而产生氢氧基（-OH）和活性氧（-O）。而这两种氧化性极强的物质会迅速与触媒表面附着的细菌、病毒及大分子量的碳氢化合物反应，生成无害的CO2和水。这一作用原理现正被广泛应用到空气净化和水消毒领域中。光触媒网与紫外线灯结合，可应用于鲜风或空调系统的净化，污水处理流程等。具有节能、长效、无二次污染的优点。  　　二：光触媒的亲水自洁净原理　　如前我们讨论过光触媒在紫外光的作用下能有效地分解附着于上的污染物，而产生一个清洁的表面。同时生成的氢氧基（-OH）会与空气中的H2O结合而使触媒表面产生亲水性。而采用了这种技术的建筑物墙面，由于具有亲水性，在雨水的冲洗下，其表面的灰尘等固态附着物能非常容易被清洗掉，而保持了建筑物外墙面的清洁，节约了大量的人工清洁成本。这类附着于建筑物墙面的光触媒材料可利用阳光中的紫外成分进行工作。但它被首次激发时所需的紫外能量较高，因此必须在出产前用高强度的紫外线灯管进行激发。  　　由此可见，作为紫外光的产生源——紫外线灯管对光触媒技术的应用是至关重要的。 

 

J.光触媒在涂料业的应用新进展

　　纳米技术的发现给特种涂料和功能性涂料的发展带来了全新的变革。尤其是纳米光催化技术的发展极大地促进了室内与室外用具有空气净化功能涂料革新。纳米光催化技术亦称光触媒技术发现于上世纪60年代后期，当时还是东京大学研究生的藤岛昭在一次实验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射，结果发现水被分解成了氧和氢。这一效果作为“本多－藤岛效果”而闻名于世。由于这是借助光的力量促进氧化分解反应，因此后来将这一现象中的氧化钛称作“光触媒”。实际上，光触媒是也是一类化学物质，只是必须经过一定的光源照射，才能促进化学反应的进行，与普通触媒一样，反应前后自身性质不变。  　　作为光触媒材料，首要的材料本身须有半导体特性，其价电带和导电带的能量差要适当，其次应具有较大的内层空轨道，而纳米材料正具有这样的条件。几乎所有的纳米材料均是半导体性质，在光照射下，电子被激发由价电带跃迁至导电带．所产生的电位能足以使水电解产生H2和O2。常见的半导体光触媒材料有TiO2、ZnO、SnO2及CdS，其中TiO2因其强大的氧化还原能力、高化学稳定性及无毒的特性，已是公认的最佳光触媒材料。  　　1992年后，纳米技术的发展及其对新型材料重要性认识，使人们开始重新重视这一光催化氧化分解效应。世界各国都投入了大量的人力和物力开展各类纳米材料的制备与应用研究。由于纳米TiO2光触媒材料具有优异的杀菌抗菌和降解有害气体等效能而位于其首，用其制作的光触媒喷液和光触媒涂料已成为室内环境治理的最行之有效的手段。用传统的化学消毒剂对环境治理均存在二次毒性和刺激性问题，且持续性差。经过近二十多年的研究与发展，此项技术的研究已经取得很大进展，并在环境净化方面得到应用。TiO2光催化技术在空气净化、环境抗菌与除臭等领域的应用，将改变环境净化技术模式，产生一个全新的技术领域。我国光触媒技术研究起步虽晚，但在光催化效能方面及其应用方面均具国际领先水平。 

四、SDR(斯德尔)循环风消毒机性能

    循环风紫外线空气消毒机采用将室内空气吸入机器内部进行消毒的方式。该机装有多层过滤网，杀菌能力极强的C波段紫外线灯管和光触媒及高流量人体所需的小粒径纳子富勒烯负离子释放器系统。在杀灭空气中病毒、细菌的同时能过滤掉空气中的尘埃，防止通过空气传播各种疾病，改善空气质量。本消毒机可在有人的场所持续对空气进行消毒，安全有效，对人体无害。

产品特点：
1.以最新C波段紫外线消毒和光触媒灭菌技术相结合，彻底杀灭空气中的病毒、细菌；
2.与传统紫外灯相比，杀菌能力提高8-10倍；
3.高性能负离子释放器每小时产生的负离子30亿个，能使人体具有自愈功能；
4.双层过滤网。第一层预过滤网：去除尘埃粒子；第二层活性碳网：去除空气中的甲醛、笨等化学物质以及烟气、异味；
5.可遥控开关，定时自动运行；
6.内部专利结构设计，防止紫外线泄露；
7.连续工作，适合有人环境使用；
8.适用范围：医院、隔离室、化验室、无菌车间、实验室及机场、餐厅、候车室、图书馆、文物馆等公共场所及特殊场所。

系列产品技术参数：
1.电源：Ac220v 50Hz
2.功率： ≤300W
3.消毒体积： ≤300M3
4.灯管寿命：8000小时

5.光触媒寿命：6000小时

6.负离子发生器寿命：10000小时                                                           

 

 

       城市化、工业化京城的加快，导致了人类生活环境的恶化；百血病等等诸多癌症的发病率处于频繁和多发期，如果您的家中有孩童和老人及病人，SDR(斯德尔)系列负离子紫外线光触媒循环风消毒机将为您及您的家人提供一份细心的呵护！

详情请参阅：www.china-njt.com