空气净化器

空气净化器（air purifier/cleaner）又称空气清净机、空气清洁器，是指能够移除空气污染物、有效提高室内空气清洁度的产品。有些冷气机、暖气机等空调设备也附带有限度的空气清净的功能。

## 发展历史

空气净化器起源于消防用途，1823年，约翰和查尔斯·迪恩发明了一种新型烟雾防护装置，可使消防队员在灭火时避免烟雾侵袭。1854年，一个名叫约翰斯·滕豪斯的人在前辈发明的基础上又取得新进展：他发现若空气过滤器中加入木炭可从空气中过滤出有害和有毒气体。二战期间，美国政府开始进行放射性物质研究，他们需要研制出一种方式过滤出所有有害颗粒，以保持空气清洁，使科学家可以呼吸，于是高效滤网（HEPA）应运而生。进入20世纪80年代，空气净化的重点已经转向空气净化方式，如家庭空气净化器。

进入20世纪后期，随着室内空气质量议题逐渐受到重视，空气净化技术的研究亦不再仅限于颗粒物过滤。部分学术研究开始探讨利用光化学反应促进气态污染物分解的可能性，其中包括光催化氧化（Photocatalytic Oxidation, PCO）相关技术。此类研究最初多源自水处理与工业污染控制领域，后续逐步被尝试应用于室内空气净化情境。

然而，相关研究亦指出，光催化氧化技术在室内环境中的实际效能，可能受限于光源条件、催化材料特性及反应副产物控制等因素，其应用成效与安全性仍持续受到学术界与监管机构的评估。

## 运作原理与技术分类

空气净化器（空气清净机）的主要功能为改善室内空气质量。依据其处理空气污染物的方式，相关设备在技术文献中可大致区分为以滤材拦截污染物的被动式过滤方式，以及透过在空气中产生反应性因子进行处理的主动式净化方式。

### 被动式过滤系统

被动式过滤为目前最常见的空气净化方式，其运作通常依赖风机使室内空气循环，并迫使空气通过滤材，以拦截或吸附其中的污染物。此类设备的净化效率与滤材种类、风量设计及使用环境条件密切相关。

常见的被动式过滤技术包括：

- 高效率空气滤网（HEPA）：利用物理拦截机制去除悬浮微粒，如细悬浮微粒（PM2.5）。
- 活性碳滤网：透过吸附作用降低部分挥发性有机化合物（VOCs）与气味分子浓度。
- 静电集尘：利用电荷吸引空气中的颗粒物，使其附着于集尘板上。

### 主动式环境净化技术

除被动式过滤外，部分空气净化技术采用主动式处理原理。此类方式不仅依赖空气流动，而是透过在空气中产生或释放反应性分子（如离子或其他氧化性物质），使其与空气中的微生物、挥发性有机化合物或气味分子发生反应，以降低其活性或浓度。

相较于仅于设备内部处理空气的方式，部分主动式空气净化技术在设计上旨在使反应性物质于室内空间中扩散，其潜在作用范围不仅限于设备内部，亦可能涵盖室内环境空间。然而，其实际影响程度仍与反应性物质的种类、浓度控制及环境条件密切相关。

部分研究指出，某些主动式净化技术可能对室内空间表面产生间接影响，但其实际效果与安全性仍与设备设计、反应性物质浓度控制及使用环境条件密切相关。因此在部分中文使用语境与市场应用中，采用主动式环境净化技术的设备，亦常被称为“环境净化器”，以强调其处理对象不仅限于经设备内部循环的空气，而可能涵盖整体室内环境。然而，此类称呼并非严格的学术分类，相关设备在技术文献中仍多依其实际运作原理，归类于主动式空气净化或高阶氧化过程（AOP）等技术范畴。

部分主动式空气净化方式被归类为高阶氧化过程（Advanced Oxidation Process, AOP）之应用。此类过程透过产生具有高反应性的氧化物种，以促进污染物的分解或失活。相关技术已广泛应用于水处理与工业污染控制领域，而其于室内空气处理中的效能与潜在风险，仍持续受到学术研究与监管机构的评估。

### 分类与型式

依安装与使用方式，空气净化设备可分为台壁式、吊挂式、吸顶式（常与空调或通风系统整合）及落地式等型式。

依技术组合方式，则可概略分为：

- 纯滤网型：以 HEPA、活性碳等滤材为主要净化手段。
- 离子型：透过产生带电粒子以影响空气中污染物行为。
- 复合型：结合滤网、紫外线、离子化或其他氧化处理方式之技术组合。

## 主要技术

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空气净化器中有多种不同的技术和介质，使它能够向用户提供清洁和安全的空气。常用的空气净化技术有：HEPA高效过滤技术、光等离子技术、吸附技术、负离子技术、负氧离子技术、分子络合技术、二氧化钛光触媒技术、静电集尘技术、活性氧技术等；材料技术主要有：光触媒、活性炭、合成纤维、HEPA高效材料、负离子发生器等。现有的空气净化器多采为复合型，即同时采用了多种净化技术和材料介质。

### HEPA滤网

高效滤网（英语：High-Efficiency Particulate Air，即HEPA）是空气净化器中使用的最热门的技术，也是最稳定无副作用的物理过滤方式。HEPA滤网能够吸纳99.7％0.3微米的悬浮微粒（0.3微米是最难过滤的大小），使吸进的空气更清新、洁净。通常HEPA滤网可吸附化学烟雾、细菌、尘埃微粒及花粉。HEPA滤网的优点是有效安全。其过滤能力高于静电集尘技术，但无法滤除有害气体。

随着HEPA等级的提高（市面上多为H11~H13等级），其产生的风阻越大，也相对产生更多的噪音，请根据具体环境选择相关滤网（请尽量在重污染环境中采用H12及以上滤网）。此外，未能准时更换的滤网也容易成为细菌滋生的温床，造成二次污染，使用者须定期察看或使用有智慧滤网管理技术的空气清净机；使用HEPA的空气清净机要有良好的气密设计，否则空气会绕过滤网而失去过滤效果。

#### 高阶氧化过程（Advanced Oxidation Process, AOP）

高阶氧化过程（Advanced Oxidation Process, AOP）系指一类透过产生高反应性氧化物种，以促进污染物分解或失活的处理技术。此类技术最早广泛应用于水处理与工业污染控制领域，近年亦有研究尝试将其应用于室内空气净化。

在空气处理相关研究中，部分主动式净化技术利用光化学反应、电浆或其他能量来源，以促进反应性物质生成，并与挥发性有机化合物（VOCs）或微生物作用。其中，光催化氧化（Photocatalytic Oxidation, PCO）常被视为 AOP 的一种应用形式，透过光源与催化材料的作用，加速氧化反应的进行。

然而，相关研究亦指出，AOP 类技术于室内环境中的实际效能，可能受限于反应条件、污染物浓度及空气流动情形，且在部分情境下可能产生中间产物或副产物。因此，其应用效果与安全性仍需透过实验研究与监管评估加以确认。

### 光等离子

空气中的O2分子和H2O分子经过特殊波长的奈米光管照射，分解成具有高氧化性光等离子的等离子气流，这些带有大量电子键的光等离子等离子气流具有破坏有机分子的能力，能够迅速中和空气中的挥发性甲醛、甲苯、VOC等气体分子，使之分解成为水和二氧化碳，该技术本身不会产生任何其他有害物质。由于中和甲醛分子而形成的水分子可以继续经过奈米光管再次作用，通过这样的链式反应将污染物彻底分解。

### 静电滤网

利用附加静电的不织布来集尘。优点是效果不错而且安全，也有一些公司推出外加于冷气机的静电滤网（如3M），但由于多数冷气机都没有附加静电滤网的设计，因此静电滤网只能覆盖部分冷气进气区，以免冷气风量大减，就算硬要全面性的包覆，仍然会有空气经由缝细直接进入冷暖气机，无法发挥滤网所有能力。

### 静电集尘

电子技术使用电子电荷，空气净化器中有相反电荷，这两个电荷互相吸引，捕捉空气净化器中的粒子，把粒子吸收到收集板，并把他们从空中清除。静电集尘系统必须设计良好以免清理，但若能方便清洗，是一套相当便宜有效的方法，而且静电集尘使用的高压电可以破坏细菌病毒，也多少有除臭及分解有机气体的效果；可重水洗，但要最好由专业人员清洗，妥善设计可让臭氧排出量降至安全浓度以下。

但根据研究，静电集尘系统的清除效率与风速成反比，当空气清净机风量越大，静电集尘所能发挥的效果就越低。

### 活性炭滤网

活性炭滤网对于除臭及吸收有害气体都有相当的效果；但是要过滤悬浮微粒还是要使用HEPA等其他种类的滤网才行。优点是安全有效，缺点是更换成本高。

### 光触媒（Photocatalyst）与光催化氧化（PCO）

光触媒（Photocatalyst）是一类利用光能促进化学反应的处理技术。在空气处理相关研究中，光触媒常被视为高阶氧化过程（Advanced Oxidation Process, AOP）于空气处理领域的应用形式之一，并被探讨用于气态污染物与微生物的处理。

光触媒材料（如二氧化钛，TiO₂）在特定波长的光照（通常为紫外线）下，可能产生电子—电洞对（electron–hole pairs）。这些载子可进一步与空气中的水分子（H₂O）及氧气（O₂）发生反应，形成具有高反应性的氧化物种，例如羟基自由基（·OH）与超氧阴离子（O₂⁻）。上述反应机制构成光催化氧化（photocatalytic oxidation, PCO）的理论基础。

#### 限制与安全性

研究指出，主动式环境净化与 AOP 类技术的实际效能，可能受限于反应条件、污染物浓度、接触时间及空气流动情形。此外，在反应条件不足或设备设计不当的情况下，部分技术可能产生中间产物或副产物，因此其于室内环境中的实际应用效果与安全性，仍需依赖具体产品设计与实验数据进行评估。

### 精油

精油只有盖掉臭味的能力。如果是点线香（如檀香）熏香，焦油、悬浮微粒、一氧化碳等大量污染物会因为不完全燃烧而释出。但雾化后的精油会对呼吸道产生刺激及过敏反应，使用时应特别留意。

### 效能与限制

空气清净机主要用于降低室内空气中之悬浮微粒（PM）或部分挥发性有机物（VOCs）浓度。然而，其效用与限制与设备所采用的净化机制密切相关。依运作原理，相关技术大致可区分为“被动式过滤”与“主动式环境净化”两类，其适用范围与效果亦有所差异。

#### 二氧化碳与换气限制

无论采用何种空气净化技术，空气清净设备本身并无法降低室内二氧化碳（CO₂）浓度。CO₂ 的有效控制仍需仰赖室外新鲜空气的引入，例如自然通风或机械换气系统。

部分设备虽采用与窗户或通风系统整合的设计，但大多数独立式清净机仅能处理室内循环空气，无法解决因人员聚集导致的高浓度 CO₂ 问题。

#### 被动式过滤的效能

被动式空气清净机（如采用 HEPA 滤网之机型）依赖风机将空气吸入设备内部，并透过滤网拦截或吸附污染物。此类设备对于捕捉悬浮微粒（如 PM2.5、花粉与灰尘）具有明确且经实验证实的效果，其效能常以洁净空气输出率（CADR）作为评估指标。

然而，其整体效能受限于实际通过滤材的空气比例与风量设计。对于持续产生的强污染源（如二手烟、烧香或厨房油烟），被动式过滤往往难以即时处理，且可能导致滤网快速耗损或饱和。

因此，多数环境卫生指南仍建议以“源头控制”与“排气通风”作为处理燃烧类污染的主要手段。

#### 主动式环境净化的应用

主动式环境净化技术（如高阶氧化过程、光触媒、负离子或光等离子等）并非仅在设备内部过滤，而是试图在空气中产生反应性分子，使其与污染物接触并发生反应。

理论上，部分研究指出此类技术可能对悬浮于空气中或附着于物体表面的气态污染物与微生物产生影响，其作用范围不仅限于设备进气口周边。

然而，学术文献亦指出，主动式技术的实际效能高度依赖反应性物质的浓度、空间气流条件及接触时间。若设备设计不当，部分技术可能产生非预期的副产物（如氮氧化物、臭氧），其健康风险亦需审慎评估。

因此，主动式环境净化通常被视为通风系统的辅助增强措施，而非替代方案。

#### 综合评估

整体而言，空气清净机/环境净化器是改善室内空气质量（IAQ）的有效工具，特别是在颗粒物控制方面。然而，现有研究与建筑规范普遍认为，空气清净设备无法完全取代良好的通风设计。理想的室内环境管理策略，应结合污染源控制、适当通风与空气净化设备的综合运用。