空气中有很多颗粒物 [气体中的颗粒物]

空气体中的颗粒物知识普及

参考GB 3095 – 1996《环境空气质量标准》

1、气溶胶粒子

在气体中以分散相处于悬浮状态的颗粒物称为气溶胶粒子。气溶胶粒子包括固体粒子 和液体粒子。

对于大于100μm 的粒子，其沉降速度太快（大于0.1m/s），不能久存于气溶胶中。 对于小于0.01μm 的粒子，由于布朗运动的凝聚作用会使粒子变大。

所以气溶胶粒子的大小范围在大致在0.001--100μm 之间。

固体气溶胶粒子主要是烟尘，通常把烟和尘统称为粉尘。

尘—很小的固体粒子，由破碎、筛分、运输、加工等机械或动力作用形成。粒子较 粗，形状不规则，大小范围在0.1--100μm 之间。气流温度小于100℃。

烟—悬浮于气体中的固体粒子或固/液粒子的混合物。通常为加热燃烧产物，粒径范围 在0.001—1 μm 之间，沉降作用小，温度较高。

各种不同粒子的直径范围：

粒子直径/μm 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000

电磁波 ← X 射线 → ←紫外 → 可见 近红外 ← 远红外 → 微 波

气溶胶 固体 ← 烟 → ← 尘 →粒子 液体 ← 霾 → ← 雾 →← 松香烟 → ←化肥, 石灰粉→← 烟草烟 → ← 煤 尘 →←面粉→ ← 海岸沙→呼吸性粉尘典型粒子的直径←病毒→ ← 细菌 → 头 发

说明：气体纯度标准中的各种杂质，均表示气态的杂质，不包括固态和液态的颗粒物杂质。

2、空气/气体中颗粒物的清除

清除颗粒物的方法包括：

_ 重力沉降

_ 离心分离

_ 洗涤（带或不带填料）塔

_ 过滤器（普通/精密过滤器）

_ 静电除尘

各种方法的适用范围：

粒子直径/μm 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000

←重力沉降室→离心分离 →„洗涤器→填料床→普通过滤器→高效过滤器→静电除尘器 重力沉降和离心分离一般用于大颗粒的初级清除。洗涤塔也称之为湿式除尘，只能用 于专门场合。我们最常用的是过滤器。

普通过滤器滤网孔径与目数对照表：

微米 10 30 50 100 200 400 800 1500 3000 孔径 毫米 0.01 0.03 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.5 3.0目数 1500 550 300 150 80 40 20 10 5目数（mesh number）表示滤网每英寸（25.4mm ）长度上所具有的网孔数。目数近似的计算方法：目数 = 15000/孔径（微米）= 15/孔径（毫米）

精密过滤器应用说明：

过滤器等级 说明 性能数据

分离/过滤器

机械分离和3微米凝聚过滤：大

量液体/大颗粒固体等。

滤除3微米以上固/液颗粒物；残留油份 5ppm w/w

主管路过滤器

1微米凝聚过滤：车间设备工

具、马达、气缸的送风管线等

滤除1微米以上固/液颗粒物；残

留油份 1ppm w/w

高效除油过滤器

精密凝聚过滤：工业生产的无油空气供应，喷涂/吹塑/仪表控制等。

滤除0.01微米以上固/液颗粒物；残留油份 0.01ppm w/w超高效除油过滤器超精密凝聚式过滤：

关键场合的无油空气供应，传送/搅动/电子元件制造/氮更换等。

滤除0.01微米以上固/液颗粒物；残留油份 0.001ppm w/w

除油除臭过滤器活性炭吸附过滤：无气味空气供应，食品和药品制造/呼吸空

气/气体加工。

滤除0.01微米以上固/液颗粒物；残留油份 0.003ppm w/w（油气状）

3、空气中的污染颗粒

空气中固态或液态颗粒的聚集体，称之为气溶胶，通常大小在0.01 μm 至10 μm 之 间，能在大气中驻留至少几个小时。气溶胶有自然的和人为的两种来源。气溶胶可以 通过两种途径对气候产生影响：通过散射和吸收辐射产生直接影响；通过在云形成过 程中扮演凝结核或改变云的光学性质和生存时间而产生间接影响。

主要空气污染物及其污染源

主要污染源

污染物名称 分为 室外 室内

1， VOCs 中苯类物质 机动车尾气 装潢材料、吸烟

2， VOCs 中醛类物质 -- 装潢材料

3，PM10 尾气、工业废气和次生颗粒 吸烟、燃气燃烧和人群活动

4 ，NOx 机动车尾，工业废气 煤气或天然气燃烧

5 ，CO 机动车尾气 煤气或天然气燃烧、吸烟

6， CO2 -- 呼吸、燃烧、生物发酵 可吸入颗粒 粒径小于10μm 的颗粒物（PM10），特别是粒径小于2.5μm 的颗粒物（PM2.5）, 不仅不易捕集，而且在大气中可以长时间漂浮，能被吸入肺内。5--10μm 较粗的粒子大都停留在呼吸道，而粒径小于2.5μm 的粒子不仅可以进入人的支气管和肺部，甚至能通过肺泡进入血液。

PM2.5

主要由有机物、硫酸盐、硝酸盐等元素组成。其中有机物成分相当复杂，有多环

芳烃、联苯类和含氮、硫、氧等原子的化合物，共110多种。细小的颗粒物中还富集有 大量重金属元素、酸性非金属化合物，并且又是细菌和病毒的载体。对人的健康危害 极大。

4、纳米材料简介

纳米（nanometer ）技术的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子和分子水平， 标志科学技术进入一个新时代---纳米科技时代。

纳米效应，纳米固体中的原子排列既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序、短 程有序的“气体状”固体结构，是一种介于固体和分子间的亚稳态物质。有人称之为 晶态、非晶态之外的“第三态晶体材料”。这种排列使纳米材料产生四大效应（纳米 效应）：

_ 小尺寸效应，物质无限可分，但分割到一定程度时，其性质将发生根本性的变化。 _ 表面效应，微粒尺寸小，位于表面的原子或分子所占的比例非常大，导致了性质的 急剧变化。

表面原子数与粒子大小的关系粒径/nm粒子中原子数表面原子比例，粒径/nm粒子中原子数 表面原子比例

20 2.5X105 10% 5 4.0X103 40%

10 3.5X104 20% 2 2.5X102 80%

5 4.0X103 40% 1 3.0X10 90%

_ 量子尺寸效应，根据量子力学和固体能带理论，当粒子小到一定程度，能带变得不 再连续。从而可能发生宏观特性的显著变化。

_ 宏观量子隧道效应，电子既具有粒子性又具有波动性，因此存在穿透势垒的隧道效 应。量子尺寸效应、隧道效应将是未来微电子器件的基础，或者说它确定了现存微 电子器件进一步微型化的极限。

附录：

术语和单位

VOC Volatile Organic Compounds

挥发性有机物

NOx Nitrogen oxide

氮氧化物

TSP Total Suspended Particular _100μm

总悬浮颗粒物（小于100微米）

PM10 Particular Matter less than 10 μm 小于10微米的颗粒物

PM2.5 Particular Matter less than 2.5 μm2.5

微米（μm ） 10-6 m

纳米（nm ） 10-9 m

埃（Angstrom ） 10-10 m =0.1 nm 分子度量单位

皮米（pm ） 10-12 m

氢的原子半径为28 pm = 0.028 nm

氢的范德华半径为120 pm = 0.12 nm （1.2 埃）

SI 倍数单位字头：

词头名称 词头名称

因数

英文 中文

符号

因数

英文 中文

符号

1024 yotta 尧[它] Y 10-1 deci 分 d

1021 zetta 泽[它] Z 10-2 centi 厘 c

1018 exa 艾[可萨] E 10-3 milli 毫 m

1015 peta 拍[它] P 10-6 micro 微 μ

1012 tera 太[拉] T 10-9 nano 纳[诺] n

109 giga 吉[咖] G 10-12 pico 皮[可] p

106 mega 兆 M 10-15 femto 飞[母托] f 103 kilo 千 k 10-18 atto 阿[托] a

102 hecto 百 h 10-21 zepto 仄[普托] z 101 deca 十 da 10-24 yocto 幺[科托] y GB 3095 – 1996《环境空气质量标准》