摘要：中国的电梯在保数量已经超过了800万台，电梯设备数量庞大且每日链接并服务着海量的社会个体。因电梯轿厢内的空气流动性比较差，人员快速流动和电梯小空间聚集频发，其不可避免地会成为细菌滋生、冠状（流感）变种病毒交叉感染的温床。电梯，作为每日覆盖可超过6亿中国人民日常生活的公共交通工具，此环节的技防、联防工作，可最大限度减少社会公共健康安全体系的潜在危害发生。

随着以新冠病毒及其变种将和人类社会“长期共存”的现实，本技术提出了将电梯轿顶照明灯具表面采用可见光光催化技术予以改性，通过光生电原理，灯具表面形成羟基自由基和负离子，包括细菌、病毒在内的所有有机物予以无差别的完全氧化降解，其完全可以达到符合我们国家标准的空气净化器（抗菌、除菌）要求。

经广东省微生物检验分析检测中心检验，电梯轿厢LED灯经改造，30立方的空间内，2小时，空间抗菌率达75.54%（白色葡萄球菌）。

关键词：电梯空气净化、二氧化钛、光催化、氧化杀菌

1.引言

电梯作为一种特殊的垂直公共交通工具，具有空间相对密闭、乘客人员相对密度大、乘客人员背景状况复杂和空气流动性差等诸多特点。2020年初，为配合做好新型冠状病毒感染肺炎疫情防控工作，保障人民群众安全乘用电梯，各级市场监管部门督促电梯制造、使用和维保单位做好疫情防控期间电梯日常管理和维护保养。

从电梯制造单位的技术防疫角度来观察，可谓“百花齐放、百家争鸣”。上海三菱采用了nanoe^TM纳米水离子空气净化抑菌模块；奥的斯采用了eCall^™系统用手机蓝牙可完成呼梯，乘客通过手机APP真正实现了呼梯、候梯、乘梯全程“无接触”，减少人手与电梯的接触，降低乘客在轿厢内受病毒感染的风险；康力电梯和菱王电梯都采用了紫外线轿厢灭菌技术，可以杀死现在已知的所有病毒细菌；蒂森克虏伯电梯采用加装空气净化器方案，254nm波长紫外线有别于其他185nm波长紫外线产品，在消毒时不会产生臭氧，即使轿厢内有乘客时也可放心使用，等等。

人类社会将长期和病毒“共存”的现实情况下，除了对空气有效过滤并去除空气中的有毒有害物质，已成为空气净化的一项重要内容。所以，研究一种净化（除菌）可靠、对电梯无损伤、对人体无危害、设备安装工序简单且费用很低廉的电梯净化类产品，显得十分迫切。

2.设计思路和工作原理

2.1设计思路

根据国家标准GB/T18801-2015《空气净化器》的要求，净化器的工作原理包括但不限于：过滤式、吸附式、络合式、化学催化式、光催化式、静电式、等离子式和复合式等。

为了实现快速、可靠、安全地净化消毒、降解有机危害物、去除粉尘及空气中的漂浮物，达到低成本、高效净化电梯轿厢内空气的目的，采用创新型复合式净化技术是不二的选择！

电梯的应用环境比较复杂和特殊——横流风扇能保证空气的流动，条件好的，还能装上空调；电梯轿厢内的照明是可见光且常开，具备了光催化净化的环境条件。但是，在设计思路的实现路径上，就要解决非紫外线光源驱动，使用可见光光源就能进行高效响应的光催化技术难题。

2.2工作原理

2.2.1“光生电”原理

当光源存在的时候，光子携带着能量释放到催化剂上，使一系列复杂的氧化还原反应发生。至于光源呢，我们大家每天接触的最多的当然就是太阳光。简单来说，根据波长的不同可以分为两类：一种是可见光（波长380-780nm），包括太阳光、照明用的白炽灯、氙灯等；另一种呢就是紫外光（波长10-380nm），它是不可见的，比如汞灯可释放紫外光。

电梯的安全应用环境要求，光源的选择上，只能采用可见光（波长380-780nm），如下图所示：

2.2.2氧化还原反应

当光子带着光源的能量，照射到催化剂的“带隙”上，如果这个能量大于“带隙”的能量，充满电子的“价带”中的电子就被激发到了原本没有电子的“导带”，那么在“价带”就产生了空位（即，空穴），而“导带”就生成了电子，技术原理图，如下图。

空穴和电子的形成过程产生了电子的流动，就会引起一系列氧化还原反应。我们生活环境中产生危害的污染物质，包括细菌、病毒、甲醛、挥发性有机物（TVOCs）等所有有机物形式的物体，几乎无选择性都会被氧化分解为二氧化碳和水等小分子无污染物质，从而根本上达到空气净化的目的。

电梯轿厢环境中的风扇和风道的设计，就为空气流动、持续氧化分解净化，提供了最佳使用环境。当然，还要解决可见光响应并可工业化规模生产问题。

2.2.3可见光响应驱动

贵金属修饰的二氧化钛复合催化剂中，二氧化钛的外貌为八面体形态且晶体形貌整齐、均匀，金属颗粒均匀分散在二氧化钛颗粒的表面，两种材料之间杂化形成异质结，不仅吸收边红移拓宽了光学吸收范围，还可抑制光生电子-空穴对的复合率和延长电荷寿命，可见光吸收强度可明显提高。

3.电梯轿厢照明灯改造成空气净化器的先进性评价标准

“满足人民对健康生活、安全乘梯的基本需求”，是我们设计电梯轿厢照明灯升级改造成空气净化器的初衷。围绕以下八个方面，做先进性评价标准拟定。

□低成本的产品创新。每部电梯低于百元的改造成本，让每部在用电梯都能满足乘客对安全乘梯的需求（健康安全方向），开辟新的消费升级市场；

□符合产业政策引导方向。为电梯行业引入新材料、新科技；

□填补国内（国际）空白。国外电梯产品在轿厢空间抗菌技术上，可见光光催化式装饰材料或设备，尚处空白期；

□电梯轿厢空气质量标准要对标国家标准、严于国家标准；

□清洁生产，严守生态环保底线；

□产品安全健康环保，维护人体安全，有利社会公众的身体健康，加强环境保护；

□消费体验，满足消费者安全乘梯的实际需求，用整个轿厢的空气净化效果，来提升用户体验；

□行业特殊安全要求，符合并高于电梯行业的现有要求，带动行业质量提升

3.1 电梯轿厢照明净化灯 先进性判定标准

4. 电梯轿厢照明净化灯净化效果 循证研究

4.1

使用（可见光）光催化剂对电梯轿顶（亚克力）装饰板进行喷涂、改性，使其具备空气净化所需要的光催化功能。通过照明单元输出可见光光源，驱动空气净化功能启动；通过电梯通排风系统，强化空气净化功能的时效。使用状态参考图，见下图。 

4.2 第三方检测报告。

广东省微生物分析检测中心，依据GB 21551.3-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 空气净化器的特殊要求 附录A》和GB/T 18801-2015《空气净化器》的要求，对电梯轿厢LED灯净化器的微生物去除的性能，进行了试验，结果如下：

30m3实验舱，2小时，白色葡萄球菌，空间抗菌（除菌）率为75.54%。  

结论：

1） 电梯轿厢空间相对狭小，以载重1000公斤的电梯为例，空间大约5m3。按广东省微生物检测分析中心30m3实验舱的分析测试结果，电梯轿厢5m3的实际除菌效果，有待实测并期待之；

2） 德尔塔变异冠状病毒现虽肆虐全球，但总有减弱、消退的时候，但人类还有大量未知的细菌或病毒，伺机会侵入人类。全球疫情今后无论如何发展，2-4个小时才执行一次的电梯轿厢化学品（84消毒液或75%酒精）消毒作业是无法避免乘客之间的交叉感染且含氯消毒剂对乘客身体也会造成潜在伤害。要开发一种24小时不间断除菌、可人机共存的消毒因子，如等离子、光催化等；

3） 空气是人类赖以生存的物质之一，也是病原微生物传播的重要途经。人民群众对健康、美好生活的向往，促进电梯在今后销售过程中，电梯轿厢内的空气质量（除菌、抗菌）管控技术会作为一项标准配置，成为甲方标书的一部分。电梯主机厂掌握了低成本的轿厢内空气净化标配技术，就能在市场竞争中，抢得先机、赢得头筹。

随着社会的进度，电梯已经从单一的垂直型交通运输工具，发展成为日常生活不能或缺的枢纽型换乘空间。重视这个换乘空间内的空气质量问题，相信会为人类生命健康起到更加积极的作用。

穆骏 上海黎盈环境工程技术服务有限公司