空调通风系统中空气过滤器与大气臭氧反应机理研究

The ground level ozone pollution is becoming more and more serious, which lead to the indoor air pollution to a significant level without effective air conditioning system control. This study will investigate the reaction between ozone and HVAC air filters. With theoretical analysis and experimental method, the research will study the ozone removal mechanism of filters with various materials and the accompanied secondary pollution problem. The effect of environmental parameters, filter material, particle property, and air flow through the filter on the ozone removal performance of the filter will be studied, which will provide basis for the mechanistic model describing the ozone removal process. The study will also analyses the physical and chemical property of the generated secondary pollutant from the reaction, determine the representative compound, which will be used for the monitoring and exposure evaluation of secondary pollution.The study will also investigate the experimental evaluation method for ozone removal perofrmance by filter. The research is crucial for predict and avoid the secondary pollution generated by ozone reaection with air filters, and effectively control the pass of outdoor particle and ozone into indoor environment to control the indoor air quality. In practical application, the study will also guide the filter material selection ,application and exchange of filter.

我国的室外大气可吸入颗粒物与臭氧污染日趋严重，不加防护的空调通风系统将把室外大气污染直接带入室内，也加剧了室内的污染。空气过滤器可以有效过滤空气中颗粒物，大气臭氧进入中央空调通风系统时，和机组中的空气过滤器发生氧化去除反应。采用理论和实验研究方法，研究过滤器对臭氧的去除反应机理和二次污染物的物理化学性质，包括过滤器对臭氧去除效率的环境影响因素，以及过滤器材料， 容尘类型， 颗粒物的表面积和通过过滤器的风量对去除效率的影响，建立空气过滤器臭氧接触表面去除模型。通过搭建实验台，实验测试分析，确定反应产生的二次污染物的物理化学特征，找到特征二次污染物，用于以后对二次污染的监测和暴露评估。最后，找到合适的实验测试方法评价过滤器臭氧去除效果。研究成果对预防和降低室内臭氧及其产生的二次污染具有重要意义，有效控制室外大气颗粒及臭氧污染物对室内空气品质影响。在实际应用上，指导过滤器设计、应用和更换。

近年来，随着中国经济社会的迅速发展，大气污染呈现出了“多污染物高浓度”的复合型污染的特征。我国室外大气中可吸入颗粒物与臭氧污染日趋严重，并通过通风渗透以及空调通风系统等把室外大气污染直接带入室内，加剧了室内的污染。空气过滤器可以有效过滤空气中颗粒物，但大气臭氧进入中央空调通风系统时，与机组中的空气过滤器（吸附在过滤器上的VOCs）发生氧化反应生成二次污染物。本研究采用理论和实验研究方法，研究过滤器对臭氧的去除反应机理和二次污染物的物理化学性质。首先建立过滤器与臭氧反应机理的数学模型，包括均匀模型和非均匀模型对污染物浓度在空间和时间分布进行模拟。然后进行过滤器与臭氧反应的实验研究，包括过滤器在不同环境因素下对臭氧去除效率的影响，以及过滤器材料，容尘类型，颗粒物的表面积和通过过滤器的风量等，建立大气颗粒污染物容尘模型以及空气过滤器臭氧接触表面去除效率模型。通过搭建30m³以及50L环境舱实验台进行实验，为了研究臭氧与过滤器（吸附在过滤器上的VOCs）反应的二次产物，首先进行臭氧与室内VOCs反应的研究，包括不同的环境因素对生成颗粒物以及气态副产物的影响，确定反应产生的二次污染物的物理化学特征，并评估其对室内此类污染物的贡献率。然后进行臭氧与容尘以及容油烟过滤器的反应，研究其二次产物，最后，找到合适的实验测试方法评价过滤器臭氧去除效果。研究成果对预防和降低室内臭氧及其产生的二次污染具有重要意义，有效控制室外大气颗粒及臭氧污染物对室内空气品质影响。在实际应用上，指导过滤器设计、应用和更换。