在近期疫情防控放松的大背景下,有很多网友发文咨询国纳科技酱“后疫时代我们到底需要怎样的空气净化器”,大家希望作为空净行业的老兵能对此问题给出专业的回答。而且从前期国纳科技酱关于空气净化器的文章阅读量逐渐增多等诸多情况来看,“后疫时代,如何选择空气净化器,选择怎样的空气净化器?”已经成为一个广受关注的话题,由此深感有必要用撰文做一个系统总结。

空气净化器如何挑选需要注意什么(如何选择空气净化器)(1)

关于这个问题网上回答很多,但还不够系统不够深入,很多网友看了往往还是一头雾水。对此,国纳科技酱基于自身从业多年的经验,希望通过此文能为大家给出一些更客观、更专业的回答,不过限于本人水平有限可能还存在一些不足之处,希望大家能够帮助指正。本文主要针对如今疫情放松、雾霾来袭的当下,大家除了对空气净化器的除颗粒物、除异味比较关心外,对于空气净化器的新冠气溶胶处理能力也颇为关心,因此这里在之前创作基础上,系统介绍了新冠病毒为什么不会被根除、传统空气净化器组成、传统空气净化器选择要点、传统空气净化器的不足、抗病毒新材料、抗病毒滤网和后疫时代我们需要的空气净化器这七个大家较为关心的话题进行了综合阐述。

最后,结合自身从业经验中获得的实际案例,推荐了几款适宜当下的空气净化器。

新冠病毒将长期伴随我们

当新冠病毒在2020年初大流行时,供职于华盛顿西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心的进化生物学家杰西·布鲁姆展望了新冠病毒的未来。与许多病毒学专家一样,他预测新冠病毒病原体将不会被根除,与此相反,他认为长期来看新冠病毒将成为第五种在人类中永久存在的冠状病毒。与其它四种 “季节性”冠状病毒一样(这四种冠状病毒分别为HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1)),SARS-CoV-2将会让我们有感冒一样症状,并可能在人类中传播几十年或更长时间,关于此文可以参加国纳科技酱的文章——《进化生物学家预测,新冠病毒不会被根除,将与我们如影相随?》。

空气净化器如何挑选需要注意什么(如何选择空气净化器)(2)

杰西·布鲁姆认为研究“季节性”冠状病毒有可能为新冠病毒的演变和大流行提供路线图。其中最好的例子是一种名为229E的季节性冠状病毒(HCoV-229E是冠状病毒的一种,致病性较低,一般引起呼吸道症状,类似普通感冒),这种病毒会让我们一生中反复感染。

空气净化器如何挑选需要注意什么(如何选择空气净化器)(3)

为搞清楚为什么229E会长期“纠缠”我们,到底是因为人类宿主的免疫反应减弱?还是病毒自身进化从而逃避免疫?杰西·布鲁姆团队从可能接触229E的人群中采集了几十年的血样,并测试了他们在20世纪80年代针对不同版本病毒的抗体,研究结果让人很惊讶:上世纪80年代的血液样本含有高水平的抗1984年版本229E的抗体,但这些抗体对90年代病毒的中和能力要小很多,对2000年代和2010年代的229E变种中和能力就更是微乎其微;上世纪90年代的血液样本也是如此,人们对最近的病毒有免疫力,但对未来的病毒没有免疫力,这充分说明病毒正在进化以逃避免疫力。

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对于新冠病毒,杰西·布鲁姆的团队用了将近两年时间来观察其演变过程,他们得出的结论是:新冠病毒与229E有明显的相似之处。明显的例子是,前期的德尔塔病毒和近期的奥密克戎病毒等变异携带的突变明显减弱了针对过去版本新冠病毒的抗体的有效性。在地球上大部分地区都通过感染、疫苗接种或两者兼而有之获得了对病毒的免疫力的情况下,奥密克戎病毒在南非的迅速崛起说明这种新冠病毒变体已经找到了逃避人类免疫力的方法。我们还可以预期:新冠病毒后续突变只会越来越强大,下一代能超过奥密克戎病毒的变体或许正在路上,难道不是吗?

不管怎么样,新冠病毒在未来几个月和几年内的演变将决定这场全球危机的结局:该病毒是会演变成另一种普通感冒?还是会演变成更具威胁性的疾病?目前似乎还很难说,只能说我们希望新冠病毒最后只是演变成普通感冒,不过不管怎么样,它似乎都将与我们如影相随。

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通过长期观察,国纳科技酱去年12月份的时候就非常认同杰西·布鲁姆的观点,新冠病毒或许会常态化,我们不得不有这样的心理准备。如今看来,杰西·布鲁姆的观点是完全正确的,新冠病毒正走向常态化,就如感冒一样。

传统空气净化器的组成

现在,我们已经知道新冠病毒已经如感冒一样和我们如影随形了,那么我们为此能做些什么呢?国纳科技酱认为,除了佩戴口罩、勤洗手消毒外,我们在一些相对密闭的场合,或者不方便通风的场合或者季节,是有必要配备带抗病毒功能的空气净化器的,不仅可以除去空气中的颗粒物,除空气中的异味,还能同时去除存在于气溶胶中的新冠病毒,可谓一举多得。

这里,我们首先来看传统空气净化器的组成,很显然其组成并不复杂,无非由外观设计、结构设计、滤网模块、风机模块和操作系统六个部分组成,详情见国纳科技酱这篇文章——《科普丨新手如何选择空气净化器?空净专业人士:抓住这几点就够了》,这里简单分析如下:

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1、外观设计:空气净化器外观设计可谓五花八门,主要形状有圆柱、四方和扁平等;设计风格主要有工业风、简洁风和艺术风;外壳设计也有金属和工程塑料的区分;国纳科技酱认为外观只要与居家装修风格协调一致即可,无需过于纠结。

2、结构设计:空气净化器结构设计,主要有塔式、滤筒式和板式三种结构,其中塔式结构滤网层层堆叠空间利用率最高,滤筒式结构采用阿基米德螺旋风道更静音、更节能,板式一般两侧进风机器小巧,国纳科技酱这里认为塔式和滤筒式都是不错的选择。

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3、滤网模块:空气净化器核心配件,市面上滤网主要有HEPA、活性炭、光触媒、UVC、静电集尘等,其中HEPA用于过滤大颗粒物,活性炭用于吸附甲醛等气态污染物,光触媒用于分解甲醛等气态污染物,UVC则主要用于空气消毒,静电集尘则主要通过高压静电模式处理颗粒物,国纳科技酱这里认为传统的复合滤网模块其实是不错的选择,稳定、可靠还高效。

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4、风机模块:噪音与空气净化器另外一个核心配件——风机单元以及降噪措施密切相关,不管怎么样,大家总是希望设备的噪音尽可能小点再小点,让我们可以静享舒适生活,国纳科技酱认为风机是关乎空气净化器寿命的核心部件,有条件可以选用进口风机或者国内比较优质厂家的风机。

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5、传感模块:传感器模块,就如我们的眼睛,除了常规的温湿度外,还可以准确告知我们当前空气颗粒物含量,甲醛浓度,挥发性有机物浓度,进而对空气净化器进行智能控制,最大程度发挥空气净化器的作用,同时还能告知我们滤芯模块的使用状况, 国纳科技酱认为传感器往往是大家容易忽略的部分,其实应该特别留意,这会对后期实际体验产生很大影响。

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6、操作系统:操作系统智能化是大势所趋,仅仅停留在面板操作的空气净化器已经过时,国纳科技酱认为好的空气净化器必定会有易于操作的手机APP配合,这样可以在我们回家前半小时自动开启净化设备,家就是洁净温馨的家,只待主人归来,不过对于传统的家庭。

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传统空气净化器选择要点

了解了传统空气净化器的组成后,我们再来看看空气净化器的性能、价格等大家最关心的话题。因为不管空气净化器组成如何,最终大家还是要看空气净化器都有哪些必须关注的核心性能,以及是否值得入手,这里分析如下:

1、CARD值:CADR值指空气净化器的洁净空气输出比率,也就是在一个小时内净化空气的体积,显然,CARD值越高,净化速度越大,净化效能越高,空气净化器的净化空间越大,依据《空气净化器》(GB/T 18801-2015),可净化居室面积=CADR值×系数(0.07~0.12),国纳科技酱认为,CARD值并非越大越好,而是与房间大小要匹配,大家选择的时候也不要一味追求这个值。

空气净化器如何挑选需要注意什么(如何选择空气净化器)(12)

2、CCM值:CCM值指空气净化器累计净化污染物的总量,分为P1、P2、P3、P4四个等级,数值越高等级越高,滤网使用寿命就越长,国纳科技酱认为,CCM值的大小关乎到空气净化器核心配件的使用寿命,也就关系到我们后期使用维护成本,大家必须需要重点关注。

空气净化器如何挑选需要注意什么(如何选择空气净化器)(13)

3、空气质量数显化:除了空气净化器的净化、抑菌抗病毒能力,其实空气质量是否数显化也是我们必须关注的,这往往导致大众很疑惑,“有了空气净化器后,家中的空气质量到底有没有改善,改善了多少?”国纳科技酱认为,如果空气净化设备厂商不能很好地解决这一问题,将导致大众信任缺失,后期行业发展将会受到限制。

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4、价格定位:空气净化器的价格定位也是很重要的因素,国外品牌一般都是走高端路线;国内品牌一般走性价比路线,也有少部分走高端路线,国纳科技酱认为,不管是哪条路线都有我们可以选择的,俗话说,适合自己的就是好的,难道不是吗。

传统空气净化器的不足

不可否认,传统的空气净化器为人们居家、办公环境的改善提供了可能,可以去除空气中颗粒物,也能去除空气中异味,如甲醛、TVOC等。但是,面对新冠疫情常态化存在于空气中的新冠气溶胶,还是略显不足。为什么这么说呢,这就从传统空气净化器HEPA滤网的颗粒物去除机理来分析了。

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HEPA滤网由纤维为基材制成的滤料,或者由几种纤维交织而成的复合纤维滤料,或者直接采用纤维为过滤材料,其主要过滤机理包括:拦截效应、惯性效应、扩散效应、重力效应、静电效应,这里分别阐述如下:

  1. 拦截效应:当某一尺寸的微粒沿着流线运动到纤维表面附近时,如果微粒的中心到纤维表面的距离小于或等于微粒的半径,则微粒就将在纤维表面被拦截而沉积下来(纤维错综排列,形成无数网格)。
  2. 扩散效应:空气中的微粒粒径小于1.0um的,将跟随空气流作不规则的布朗运动;微粒越小,布朗运动越剧烈。在常温下,粒径0.1um的微粒每秒钟的分子扩散距离可达17um,这比纤维之间的间距大几倍。这就使微粒有更多的机会运动到纤维表面,并附着在纤维上。微粒越小,过滤速度越低,则扩散效应越显著。小于0.1um的颗粒,主要做布朗运动,越小越容易被除去;大于0.5um的颗粒主要作惯性运动,越大越容易被除去;因此0.1~0.5um之间的颗粒,扩散和惯性效果都不明显,较难除去。
  3. 惯性效应:微粒随气流(流体)在错综排列的纤维层内穿过时,其流线要多次的拐弯。当微粒质点较大或者速度较快,微粒在流线拐弯时,微粒由于其惯性作用,来不及跟随流线绕过纤维,因而脱离流线向纤维靠近,并碰撞在纤维上而沉积下来。
  4. 重力效应:运动的微粒通过过滤纤维层时,在重力作用下,发生脱离其流线的位移而沉降到纤维表面。这种重力沉降作用只对粒径大于0.5um的较大的微粒有效。因为粒径小于0.5um的细小微粒,受到重力的作用小,以至它还没有沉降到纤维表面,就已经随气流通过了纤维层。故,对于粒径小于0.5um的微粒,重力沉降作用可以忽略。
  5. 静电效应:空气中的微粒通过纤维过滤层时,由于摩擦等原因,纤维和微粒都可能荷电,产生吸引微粒的静电效应。但是除了有意使纤维和微粒荷电外,如果是在纤维处理过程中因摩擦等作用带上电荷,或因微粒感应而使纤维表面荷电,则这种电荷存在时间短,且其电场强度也很小,产生的引力很小,可以忽略。

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从上述HEPA滤网的颗粒物去除机理可知,不管是那种效应,对于空气中的新冠气溶胶都仅仅是拦截吸附作用,隐患并未消除,还有很大风险成为二次污染源。因此,我们需要对这种传统的HEPA滤网进行升级,使其不仅能够拦截带有包括新冠病毒在内的气溶胶,还能够使得细菌病毒被灭活,从而消除隐患,如果能够实现,这将是传统空气净化滤芯的一次革命性变化。这不是一件容易的事情,需要材料科学家的支持。

抗病毒新材料

要实现传统HEPA滤网的革新,需要材料科学家的参与。事实上,西湖大学黄嘉兴教授在《材料科学家丨通过物化调控可切断新冠病毒传播链,详细解读来了》一文中 ,就提出了自己的看法,他认为通过材料科学领域的物化调控可切断新冠病毒传播链。

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材料科学产业界也在努力,早在去年2月份,就从上海聚治新材料科技有限公司传出了好消息:研究人员经过数月攻坚,研制出一款新型石墨烯基复合抗病毒材料并量产成功,对新冠病毒灭杀率高达99%,具体可参见国纳科技酱这篇文章——《新型石墨烯抗病毒材料量产成功,对新冠病毒灭杀率高达99%》。据悉这种抗病毒材料具有技术新颖、病毒灭杀率高和市场应用前景广三大特点,这里整理如下:

5.1 技术新颖

石墨烯基复合抗病毒材料是基于薄层石墨烯担载无机络合离子包覆抗病毒粒子,并结合纳米表面处理技术开发的面向冠状病毒灭杀的新型产品,具有粒径小、分布窄、稳定性好、广谱抗菌抗病毒等特点。新增石墨烯复合离子抗微生物技术践行“为人们提供安全健康的居家、办公和出行环境”的理念,以科技创新的力量,建立常态化健康防护盾,其抗菌抗病毒原理可以理解为:

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5.2 病毒灭杀率高

石墨烯抗病毒材料项目拥有技术实力雄厚的研发团队:以南京工业大学材料化学工程国家重点实验室固态离子与新能源材料实验室为依托,由张春明博士领衔,上海交通大学熊定邦研究员为材料顾问,以及数名相关领域博士和硕士为中坚力量。开发并量产的此款新型石墨烯复合抗病毒材料通过了ISO 18184-2019和ISO 21702-2019国际标准的检测,可有效抵御多种病毒、细菌和真菌,建立强效健康防护盾,相关技术已申请国家发明专利10余项。本项目产品及其下游衍生产品通过广东微生物分析检测中心、上海微谱化工、北京京畿分析测试中心和上海华测品标检测等第三方检测机构测试,病毒灭杀率为:

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5.3 市场应用前景广

经过耐高温、耐水洗、纳米化和广谱抗菌测试,说明石墨烯抗病毒材料具有广阔市场应用前景:

目前已在消杀、防护、建筑、纺织、塑料、医疗等领域进行了本材料的应用开发和布局,预期可开发的应用产品将非常广泛,目标市场规模将达2000亿元左右。据张春明博士介绍,该公司现有应用产品形式主要分为石墨烯复合抗病毒粉末、石墨烯复合抗病毒浆料和石墨烯复合抗病毒色母粒:

1、石墨烯复合抗病毒粉末

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产品形式是粉末,白色、浅灰色或褐色(不同原料配比,用于对颜色有要求的不同场景),是一切后续应用的源头,可用于制备熔喷布、无纺布、印花布等抗病毒纤维和面料、抗病毒涂层、抗病毒注塑件、抗病毒薄膜等领域,经第三方测试机构上海微谱化工技术服务有限公司检测,具有>99%的新冠病毒COVID-19的抗病毒活性率。

2、石墨烯复合抗病毒浆料

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3、石墨烯复合抗病毒色母粒

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可以说,这种石墨烯抗病毒材料的问世,为我们解决HEPA滤网的抗病毒问题提供了一个很好的思路,但是还差一步,那就是要将这种材料融入融入到传统HEPA滤网中,能够实现吗?

抗病毒滤网

就在我们担心聚治开发的石墨烯抗病毒材料能否顺利融入到HEPA滤网的时候,经过科研人员5个多月的艰苦奋战,位于苏州工业园区的聚治(苏州)纳米科技有限公司成功开发出石墨烯复合抗菌抗病毒滤芯,这一解决方案在当时可能系世界首创,详情见国纳科技酱这篇文章——《世界首创?苏州工业园区一企业石墨烯复合抗菌抗病毒滤芯横空出世》!

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国纳科技酱认为,这一方案的出炉将为改善公共场所尤其是人流量大、较为封闭的场所的安全性增添了新方案、新选项,是健康洁净领域的一次重大事件:

国纳科技酱认为石墨烯复合抗菌抗病毒滤芯的问世,意味着传统HEPA滤网抗病毒功能是完全可以实现的,意义重大。

后疫时代我们需要的空气净化器

基于上述石墨烯复合抗菌抗病毒滤芯的问世,国纳科技酱认为现在可以回答“疫情当下,如何选择空气净化器,选择怎样的空气净化器?”这一问题了。

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简单来说,就是需要将传统空气净化器升级,这里只需要将其配备的HEPA滤网进行抗病毒赋能,也就是使用类似石墨烯复合抗菌抗病毒滤芯替代传统的仅有过滤颗粒物和除异味功能的滤网。只有使用这样带抗病毒功能的空气净化器才能让我们更好应对疫情常态化的局面,降低环境风险,保护我们和我们关心的,尤其是老人和孩子,大家对此怎么看呢,欢迎留言讨论。

值得一提的是,国纳科技酱团队曾经为江苏某知名私立学校定制了一套方案,就采用了品牌、性能和价格等方面的两款空气净化器,分别是美埃(MayAir) 400S美埃(MayAir) 401 空气净化器,结合了聚治苏州公司出品的石墨烯复合抗菌抗病毒滤芯,可以组合起来放在学校教室和老师办公场所使用。当然这一案例不仅仅可以应用于学校,还可以用在KTV、麻将室、酒店、商场、办公和家庭等场所,尤其是相对密闭的空间。通过净化设备风循环,将空气中的新冠气溶胶拦截在滤网上然后杀灭,更加安全、稳定,无臭氧、紫外等引起的副作用。#大有学问##健康科普大赛##空气净化器#

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我是@国纳科技酱,科普作家;百家匠心计划签约创作者,百家榜上榜创作者;知乎海盐计划创作者;技术背景资深运营,扎根空净、新材料、节能环保领域二十年,用冷静、专业视角给你带来不一样的科学认知。


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