PM2.5空气净化装置
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第一步调查工况
PM2.5指的是空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物(可悬浮于空气中的固态和液态的微粒)。富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
PM2.5它的直径还不到人类头发丝的1/20.12月4日,PM2.5是阴霾天气形成的主要原因。气质量报告显示,自进入2013年以来,全国中东部地区17个省市持续雾霾,PM2.5濒临爆表,陷入大范围的重度和严重污染。雾蒙蒙的天以及由此引起的身体不适让不少消费者对PM2.5的危害深有体会。如今的社会,室内工作者占大多数,备受雾霭侵蚀的城市里的室内空气质量极低的,对人体的健康有很大的影响,于是我们小组提出了PM2.5空气净化装置的研究课题。
调查工况的主要内容及评论要点如下:
1)用户角度观察情况
目前市场上有各种品牌的空气进化装置,其主要运用的技术分别是HEPA滤网吸
附技术、静电杀菌技术、负离子活氧技术、活性碳吸附技术、光触媒溶解技术、
低温非对称等离子体空气净化技术、分子络合技术。由于人们生活水平的提高,每
一个装置都是装上了几种技术,因此,在现有这些装置中并有特别针对PM2.5的
装置,同时由于几种技术的合用,也导致了现在的装置占地空间大有点像落地式的
空调,与其这样还不如以后的空调改革与空气净化装置结合。如果能研发一种运用
HEPA滤网吸附技术,体积小,进化PM2.5范围在45平方米左右的空气进化装置,
是许多室内工作者所需要的。
2)现场任务工况过程
为分析室内外颗粒浓度的演化关系,对某城市内一些比较典型的公共建筑物(宾馆、购物中心、商业办公室和家庭)室内外颗粒物浓度的监测,分析了室内外PM2.5质
量浓度相关性,比较有无净化装置对室内颗粒浓度关系的影响。
3)国内外行业目前任务用户状况
室内未采用空气净化措施时,室内外PM2.5浓度呈正相关,相关系数为0.7834,
表明室内浓度主要受室外影响。
(1)采用净化装置时室内外PM2.5相关性较差,表明净化措施对室内PM2.5的驱除是有效的。
4)用户目前设备存在的问题
由于多种技术的集中使用,现在市场上大多数净化装置都是多功能化,对于PM2.5
的针对性不强,同时由于体积大占地空间比较大,因此使用的地方有限。
5)用户期望新设备应具有的性能
希望研制一款体积小、对PM2.5过滤净化具有针对性,作用范围在中小型室内场
所(0~500平方米)的PM2.5的净化装置。
第二步收集数据
由于本课题的目的主要是研发室内的PM2.5净化系统,有关技术数据有主要围绕此方面展开。
收集数据的主要内容及评价要点如下:
1.用户的经济技术数据
调研市场主流的空气净化器的原理、通过调研发现,市场上主要常用的空气净化技术有:静电式空气净化器,臭氧空气净化器,光触媒空气净化器,负离子空气净化器,负离子空气净化器。可以用于适合DIY空气净化器的过滤装置有三种,分别是紫外线过滤器、活性炭和HEPA网。其中紫外线过滤器只针对细菌,而且效果并不理想;活性炭善于过滤的的是有机的碳基杂物,对颗粒污染无效;HEPA网则可以过滤PM2.5甚至更小的颗粒污染,因此我们的PM2.5空气净化器首选的过滤装置是HEPA网。它对微粒的捕捉能力较强,孔径微小,吸附容量大,净化效率高,并具备吸水性,针对0.3微米的粒子净化率为 99.97%,作为本系统的重要材料。
2.目前几种常见的空气净化器
2.1静电式空气净化器:静电式净化器是利用静电集尘技术,利用高压静电吸附的原理去除空气中的微粒污染物。这类净化器利用了正电晕放电的原理,将带电颗粒收集在集尘装置上,达到净化空气的目的。这种净化器除尘效率高,压力损失小,能捕集小于0.1微米的微粒,除菌效果很好。缺点是静电装置需要高压电源,集尘量小,不易清洗,容易产生臭氧,而对于去除室内甲醛苯等有机物几乎没有效果。
2.2臭氧空气净化器:臭氧空气净化器主要是利用臭氧的氧化作用消毒。臭氧具有极强的臭氧空气净化器降解有机气味,分解生物污染物的作用,对有害物质、病菌等有很好的杀灭效果。同时,臭氧在空气中还会分离出氧原子,提高空气的含氧量,改善空气质量。通常臭氧消毒是作为多功能空气净化器的一部分。但是如果室内臭氧的浓度过高,会影响人体健康,因此使用臭氧发生器最好是人机分离。
2.3光触媒空气净化器:光触媒技术也被称为冷触媒技术,其工作原理是将纳米级催化剂(TiO2)镀在特定的载体上,制成过滤网,通过风机作用,在特定波长的紫外线照射下,使催化剂与有害气体发生强氧化反应,凝固病毒蛋白质,抑制病毒活性,从而净化空气。利用二氧化钛在近紫外线区光活性好,光催化作用持久,化学性质稳定,硬度高,价格低,对人体无害。但是,该技术本身实现的条件比较苛刻,在空气净化器中的实际应用与实验室效果相比有较大的差距。
2.4负离子空气净化器:负离子空气净化器不仅能够净化空气,而且可以提高空气质量,使用较广泛。其工作原理是利用直流高压在电极间发生电量放电,产生负离子。空气中的颗粒污染物与负离子结合,沉降或吸附在物体表面,净化空气,并能杀灭细菌。负离子中大部分为负氧离子,不仅可以吸附家居空气中的烟雾、灰尘,还可以中和空气中的正离子,提高空气质量,促进人体新陈代谢,提高免疫力,对人体健康非常有益。但产生负氧离子的同时,也容易产生大量臭氧和负氮离子,浓度过高,就会造成二次污染。
2.5多功能空气净化器:多功能净化器利用了多种净化技术,该净化器以风扇作为动力源,使空气在室内循环流动,污染的空气通过机内的空气过滤系统——碳纤维过滤网、活性炭过滤网、HEPA 过滤网、光触媒过滤网,臭氧及离子群等,使各种有害物被吸附清除,最后从出风口送出清洁干净的新鲜空气。其中活性碳吸附力较强,表面积非常大,它对许多有害气体都是很有效的,但对甲醛等有机物的作用很小,且非常容易饱和,一旦饱和,净化过滤材料本身又会变成污染源。多功能空气净化器可以在一定程度上过滤悬浮物、清除异味和有