一种治理室内过敏原的方法

1.本发明属于环境健康的风险控制领域，具体是一种联合使用机械过滤、化学吸附、物理吸附等技术手段，通过减少空气中的过敏原和阻断过敏原的硝基化反应，从而降低空气中过敏原致敏风险的方法。


背景技术：

2.当前，过敏性疾病(亦称为变态反应性疾病)的发病率在世界范围内持续快速地上升，已成为了全球性的重大公共卫生问题。室内环境是过敏性疾病发生的重要场所。一方面，随着社会的发展，室内已经成为了现代人生活、学习和工作的主要场所，有统计结果表明，大部分人在室内环境度过的时间约为每日时间的80％-90％；另一方面，由于室内环境属于相对密闭的空间，空气流通差，极易积累高浓度的过敏原，从而加剧过敏性疾病的发生。因此，有效降低室内过敏原的致敏风险，是改善室内空气质量，保障人们身体健康，提高生活质量和幸福感的重要内容之一。
3.过敏原主要为蛋白质类物质。室内过敏原来源广泛，种类繁多，可来源于尘螨、猫、狗、蟑螂、老鼠、真菌等不同物种。例如，作为室内环境中最重要的过敏原，尘螨过敏原由死亡螨体以及螨虫的粪便、分泌物等释放，可导致哮喘、鼻炎、皮炎等多种过敏性疾病，且患病率高。超过50％的过敏患者对尘螨过敏原过敏，在某些地区，甚至有超过80％的过敏性哮喘患者对尘螨过敏原呈阳性反应。在室内空气中，大部分过敏原分子附着在悬浮颗粒物(tsp)、pm
10
、pm
2.5
等飘尘中，也可游离存在于空气中。悬浮在空气中的过敏原可以随着颗粒物的聚集而发生沉降形成灰尘，这些灰尘在扰动下又可重新悬浮在空气中。空气中的过敏原被人体吸入体内后，可与特异性ige结合，促使嗜碱性粒细胞脱颗粒，释放组胺、il-6和il-8等细胞因子，产生过敏效应。当过敏反应累及特定的组织、器官或系统时，便会导致某种过敏性疾病的发生。过敏性疾病的发生与过敏原的暴露浓度密切相关，因此，过敏原的暴露浓度也成为过敏原风险阈值制定的参考指标。例如，世界卫生组织(who)在1987年根据流行病学的研究结果制定了尘螨i类过敏原(目前鉴定的尘螨过敏原有40类)的暴露浓度风险阈值，该标准认为2μg
·
g-1
(灰尘)的i类尘螨过敏原能使人体产生ige抗体和哮喘，从而促使激发过敏性疾病；而10μg
·
g-1
(灰尘)的i类尘螨过敏原则被认为会引发急性哮喘病，更会导致尘螨过敏患者产生严重的临床症状。因此，降低过敏原浓度也是降低其致敏风险的首要手段。
4.近些年的研究表明，空气中的氮氧化物(如no2)和臭氧(o3)能够使过敏原蛋白发生硝基化反应，形成硝基化过敏原。过敏原的硝基化是指过敏原蛋白质上的酪氨酸残基在no2和o3作用下形成3-硝基酪氨酸的过程。现有的研究已经证实，在相同暴露浓度下，硝基化过敏原较其母体(即未被硝基化的过敏原)具有更高的致敏性。由于氮氧化物和臭氧在空气中无处不在(尽管其存在浓度较低)，而且在室内环境中某些特定的行为还会增加氮氧化物和臭氧(特别是臭氧)的产生，如紫外消毒，因此室内环境中过敏原的硝基化反应也在持续不断的发生。我们已有的研究已经发现了室内环境中的i类尘螨过敏原(如der f 1))的硝基
化程度甚至超过了60％。因此，阻断过敏原的硝基化反应亦是降低过敏原致敏风险的重要手段。虽然，在过敏原的硝基化反应中，氮氧化物和臭氧都发挥了不可替代的作用，但通过控制氮氧化物减少过敏原的硝基化在实践上更具有现实意义和操作性。一方面，臭氧在杀菌和消毒方面具有积极意义，已经成为室内环境中净化空气的一种重要手段；另一方面，氮氧化物的浓度一般低于臭氧，控制氮氧化物具有更高的经济性和便利性。
5.综上所述，通过去除空气中的过敏原可直接减少空气中过敏原的浓度，通过减少空气中氮氧化物的浓度从而阻断过敏原的硝基化反应，均可现实降低室内空气过敏原致敏风险的目的。
6.目前市面上使用的空气净化器许多具有颗粒物去除功能，主要使用吸附、机械过滤、静电除尘、负离子和等离子体法等技术，对空气中的悬浮颗粒物进行收集过滤。这些技术可以在一定程度上去除附着在颗粒物上的过敏原，但较少有阻断过敏原硝基化发生条件的功能。一些用于工业废气和交通废气治理的空气净化装置虽然拥有去除氮氧化物的功能，但大多工艺复杂且针对高浓度有害气体，如使用活性炭和触肽菌吸附包括氮氧化物在内的有害气体后再用冷触媒进行分解，另一方面，这些设备造价昂贵，体积巨大，在室内低浓度的氮氧化物条件下很难适用。本发明联合使用机械过滤、化学吸附、物理吸附的技术手段，通过减少空气中的过敏原浓度和阻断过敏原的硝基化反应这两方面途径，降低空气中过敏原的致敏风险。


技术实现要素：

7.本发明针对现有方法无法有效降低室内空气中过敏原致敏风险的不足，提供一种治理室内过敏原的方法。
8.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
9.一种治理室内过敏原的方法，该方法通过化学吸附和/或物理吸附去除空气中氮氧化物，以减少空气中氮氧化物的浓度，从而减少过敏原的硝基化反应，降低空气中过敏原的致敏风险。
10.进一步地，通过化学吸附去除空气中氮氧化物的方法具体为：使用碱性活性炭上的碱性物质与空气中的氮氧化物发生化学反应，从而去除空气中氮氧化物。
11.进一步地，所述碱性活性炭上的碱性物质为能够与氮氧化物发生化学反应的物质，包括但不限于如碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾等物质。
12.进一步地，所述碱性活性炭通过如下方法制备获得(以碳酸钠为例)：
13.将活性炭粉末置于1wt％的碳酸钠溶液中，室温浸泡5小时后过滤除去碳酸钠溶液；将浸泡后的活性炭粉末置于60摄氏度烘干即获得碱性活性炭。
14.进一步地，还包括：通过机械过滤拦截空气中的悬浮颗粒物和飘尘。
15.进一步地，通过物理吸附去除空气中氮氧化物的方法具体为：使用活性炭吸附去除空气中氮氧化物。
16.进一步地，将机械过滤(降低过敏原浓度)、化学吸附(阻断过敏原硝基化反应)、物理吸附(降低过敏原浓度和阻断过敏原硝基化反应)等几种方法结合起来以最大限度地降低室内空气中过敏原的致敏风险，具体如下：
17.(1)机械过滤，即通过机械过滤拦截空气中的悬浮颗粒物和飘尘，以此去除附着在
这些颗粒物和飘尘上的过敏原，减少空气中过敏原的浓度，降低过敏原的致敏风险；
18.(2)化学吸附，利用碱性活性炭上的碱性物质与空气中的氮氧化物发生化学反应，使氮氧化物转化为硝酸盐或亚硝酸盐，减少空气中氮氧化物的浓度，阻断过敏原的硝基化反应，降低过敏原的致敏风险；
19.(3)物理吸附，空气经上述机械过滤和化学吸附后，其中的过敏原和氮氧化物的浓度显著降低，但还存在少量的过敏原(特别是游离过敏原)和氮氧化物，利用活性炭表面的活性位点吸附这些少量存在的过敏原和氮氧化物，进一步减少空气中的过敏原和氮氧化物的浓度，降低过敏原的致敏风险。
20.本发明提供的方法在实施过程中会对室内空气进行多次循环净化，室内空气经过多轮的机械过滤-化学吸附-物理吸附作用后，对过敏原和氮氧化物的去除效率将显著提高。
21.本发明的有益效果是：通过使用机械过滤、化学吸附、物理吸附等手段，去除空气中的过敏原和氮氧化物，借助于直接减少过敏原浓度和阻断过敏原的硝基化反应，实现降低空气中过敏原致敏风险、保护人体健康的目的。本方法简单易行，且成本较低，易于推广。
附图说明
22.图1是本发明方法(一种治理室内过敏原的方法)的流程图。
具体实施方式
23.本发明提供了一种治理室内过敏原的方法，该方法主要通过化学吸附和/或物理吸附去除空气中氮氧化物，以减少空气中氮氧化物的浓度，从而阻断过敏原的硝基化反应，降低空气中过敏原的致敏风险。
24.其中，作为一种实施方式，通过化学吸附去除空气中氮氧化物的方法具体为：使用碱性活性炭上的碱性物质，如碳酸钠，与空气中的氮氧化物发生化学反应，na2co3+2no2→
nano2+nano3+co2，从而对空气中的氮氧化物产生化学吸附，以此去除空气中的氮氧化物，阻断过敏原与氮氧化物发生的硝基化反应。研究表明，碱性活性炭对20ppm的氮氧化物的去除率可达25％(单次吸附)，吸附量接近0.4kg/kg。本发明提供的方法可在实施过程中会对室内空气进行多次循环净化，最终对室内空气中的氮氧化物的去除率可达到90％以上。
25.碱性活性炭的制备(以碳酸钠为例)：将活性炭粉末置于1wt％的碳酸钠溶液中，溶液体积以没过活性炭为宜；室温浸泡5小时后过滤除去碳酸钠溶液；将浸泡后的活性炭粉末置于60摄氏度烘干即可获得碱性活性炭。将制备好的适量碱性活性炭填装在适当的组件中可得空气过滤设备组件。
26.作为一种实施方式，通过物理吸附去除空气中氮氧化物的方法具体为：使用活性炭吸附去除空气中的氮氧化物。
27.另外，降低过敏原浓度也是降低其致敏风险的重要手段之一，因此，该方法还包括：通过机械过滤拦截空气中的悬浮颗粒物和飘尘。例如，使用hepa标准的过滤网，对于0.1微米和0.3微米的有效率达到99.7％。由于室内空气中的大部分过敏原分子附着于悬浮颗粒物和飘尘上，附着在这些颗粒物和飘尘上的过敏原被截留下来，净化后的空气中悬浮颗粒物和飘尘及其附着在其上的过敏原大大减少，实现了有效去除空气中过敏原的目的。
28.本发明包括机械过滤、化学吸附、物理吸附三个模块，三个模块可两两联合使用，亦可三者联用，以此实现不同组合方式，均可实现减低空气中过敏原致敏性的目的。
29.作为一种优选实施方案，按照机械过滤——化学吸附——物理吸附的顺序串联实施，以实现更好的治理室内过敏原，如图1所示，过程具体如下：
30.(1)机械过滤
31.使用机械过滤拦截和去除空气中的总悬浮颗粒物(tsp)、pm
10
、pm
2.5
等颗粒物和飘尘，以此去除这些颗粒物和飘尘上附着的过敏原。此外，在这一阶段，空气中的悬浮颗粒物和飘尘及其附着在其上的过敏原被有效去除后，极大地减少由颗粒物和飘尘给之后模块带来的堵塞、吸附饱和风险。
32.(2)化学吸附
33.经机械过滤的空气通过碱性活性炭，空气中的氮氧化物与碱性活性炭表面的碱性物质(如碳酸钠)发生化学反应，转变为硝酸钠和亚硝酸钠，实现对氮氧化物的去除，减少空气中氮氧化物的浓度，从而阻断过敏原与氮氧化物发生硝基化反应，减少硝基化过敏原的生成，降低过敏原的致敏风险。
34.(3)物理吸附
35.经过机械过滤和化学吸附的空气，其中的过敏原和氮氧化物的浓度大大降低，但还会存在少量的过敏原和氮氧化物。为进一步提高过敏原和氮氧化物的去除率，在机械过滤和化学吸附之后设置物理吸附手段进一步去除过敏原和氮氧化物。该步骤利用活性炭孔隙结构发达、比表面积较大，具有丰富的表面化学基团，特异性吸附能力较强等特点，使用粉末活性炭吸附空气中残留的过敏原和氮氧化物，进一步降低过敏原和氮氧化物的浓度，通过减少过敏原的浓度和阻断过敏原的硝基化反应，降低过敏原的致敏风险。
36.同样，活性炭粉末需要填装在适当的组件中，同时为了防止空气流过时带起活性炭粉末形成飘尘，在物理吸附之后还应设置一层过滤装置截留可能的粉末灰尘。三个组件在达到过滤或吸附饱和后，均可通过更换新的组件实现降敏功能的持续性。
37.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法把所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围。