CN103657262A - 一种空气净化方法及装置 - Google Patents

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曾晨光
陈荣昌
杨习锋
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Abstract

本发明公开一种空气净化方法,其步骤包括:(1)使空气的流动随机性增加,形成或者加强乱流;(2)使乱流空气与净化表面接触。本发明还公开一种空气净化装置,其包括乱流形成及加强装置和净化表面,所述净化表面为粘性表面,其对空气中的颗粒物的粘性摩擦应力明显大于空气中的气相物质对颗粒物的粘性摩擦应力。本发明具有的优点和有益技术效果如下:通过使空气形成及加强乱流,可以有效增加了空气中颗粒物与粘性表面的惯性碰撞,产生最大效率的沉降作用,另外由于增加了空气中颗粒物与粘性表面的接触机会,未被沉降的颗粒物被粘性表面有效粘附而被去除,因而可以有效提高空气净化效果。

Description

一种空气净化方法及装置
【技术领域】
本发明涉一种空气净化领域,尤其是一种空气净化方法及装置。
【背景技术】
随着工业的迅速发展和城市人口的集中,人们在生产和生活中排放的各种污染物越来越多,污染物对人类环境的影响日趋严重。对人类健康危害最直接的污染是空气污染,其中粉尘污染危害更大,最难防范,该污染无时无刻都在对人体乃至动物造成极大的伤害,因为该污染伴随空气而存在。空气中的扬尘或悬浮着的细微颗粒物附带着细菌或细菌的孢子体通过人的呼吸进入人的肺部后有的沾附在肺支气管仿生膜层上,有的能通过肺气体交换直接进入人体血液危害人的健康。尤其是PM2.5类细微颗粒带来的危害更大。中国的空气污染越来越严重,不良空气质量带来的健康问题也是日益严重。越来越多的人们意识到防范粉尘入侵人体的重要性。
空气净化机(器)是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物(一般包括粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等),有效提高空气清洁度的产品,目前以清除室内空气污染的家用和商用空气净化器为主。空气净化机(器)是用来净化室内空气的小型家电产品,主要解决由于装修或者其他原因导致的室内空气污染问题。由于室内空气中污染物的释放有持久性和不确定性的特点,因此使用空气净化器净化室内空气是国际公认的改善室内空气质量的方法。性能优良的空气净化器可有效的去除空气中的有害气体,吸附空气中的悬浮颗粒,特别是各种细菌和病毒,一般是以悬浮颗粒作为生存载体,所以也同时被清除,空气净化器对于改善室内空气质量大为有益。
按空气净化技术的工作原理,可分为三大类。第一大类:被动式净化类(滤网净化类)主要原理是:用风机将空气抽入机器,通过内置的滤网过滤空气,主要能够起到过滤粉尘、异味、有毒气体和杀灭部分细菌的作用;滤网又分:集尘滤网、去甲醛滤网、除臭滤网、HEPA滤网等。其中成本比较高的就是HEPA滤网,它能起到分解有毒气体和杀菌作用,特别是抑制二次污染;这类产品的特点是风机功能以及滤网的质量决定净化效果,这类产品的缺点是要定期清洗过滤网;以免造成二次污染;滤网更换费用较高。第二大类:主动净化类(无滤网型)根据这些产品的主动杀菌原理可分为银离子技术、负离子技术、低温等离子技术、光触媒技术和净离子群离子技术。第三大类:双重净化类(主动净化+被动净化)这类净化器主要代表品牌:(1)夏普(滤网+净离子群技术);(2)布鲁雅尔(滤网+负离子技术);(3)飞利浦(滤网+负离子技术)。
按技术特点来划分,净化技术主要有:紫外线净化、光触媒净化、等离子体净化、过滤净化(HEPA)、静电集尘、吸附净化、负离子净化、臭氧净化、分子络合、HIMOP快速净化等。目前国内外市场空气净化器大致有以下几种:1)静电集尘式,;2)电子集尘式;3)臭氧式;4)负离子式;5)滤芯式;6)活性碳吸附式;7)紫外线灭菌式;8)综合式等种类。
1)静电集尘式:
是通过带有静电荷的塑胶纤维或细目金属网,吸住通过滤网的污染颗粒物,来达到改善室内空气中污染颗粒物的目的。但滤网需经常清洗,否则净化效率会随着使用时间的增加而递减。
2)电子集尘式:
利用高压将污染颗粒物带电,当带电的污染颗粒通过有正负电极交叉的收集板时吸附到收集板上,从而达到改善室内空气中污染颗粒物的目的。但收集板需经常清洗,否则其净化效率会随着使用时间的增加而递减。
3)臭氧式:
臭氧,化学式O3,为大气中正常存在的气体,在自然界中臭氧起到了保护大气层的作用,臭氧具有很强的杀菌作用,常被用于医院中的某些特定环境的消毒。臭氧式空气净化器是利用电子放电的原理产生适量臭氧,并将臭氧释放到周围空气里,达到杀菌消毒的目的。但由于臭氧释放浓度很难掌握,空气中的臭氧过量会伤及人体肺泡组织和危害到人体健康(国际允许空气中存在的浓度为0.05微摩尔/摩尔)。因此,美国环境保护署(EPA)不推荐使用带臭氧的空气净化器。
4)负离子式:
森林、瀑布、湖泊和海边都存在着大量的自然界产生的负离子。大量的负离子会吸附空气中的尘埃和污染颗粒,并相互聚集成较大颗粒,沉降到地表,从而清新了大自然的环境空气。负离子式空气净化器,是利用高压放电后,产生的负离子,并将负离子释放到室内空气中,吸附空气中的尘埃和污染颗粒,相互聚集成较大颗粒后,沉降到地面和物体表面,从而达到清新室内空气的目的。负离子式空气净化器,释放的负离子必须达到一定的浓度,必须配有集尘装置,才能真正起到净化室内空气的作用,否则,沉降到地面和物体表面的大颗粒污染物还会带来二次污染。需要补充的是,在高压放电产生负离子的同时,也产生臭氧。
5)滤芯式:
滤芯式空气净化器是利用强迫室内空气经过各种滤网,过滤和吸附空气中的污染颗粒和有害微生物,以达到净化室内空气的目的。目前,国内外滤芯式空气净化器一般采用以下几种滤芯材料:
⑴普通滤芯:主要采用塑胶纤维、细目金属网和无纺材料等制成的滤网,对室内空气中较大的尘埃和污染颗粒起到过滤作用。
⑵HEPA滤芯(高效率空气微粒滤芯):是目前被医疗界、实验室等专业环境认定为较高标准的滤材。真正医用高精度的HEPA滤材的滤孔直径可小到0.3微米,用这种滤材折叠后所制成的立体滤芯,增加了过滤面积,不仅有效的过滤和吸附空气中的细小微粒和细菌,而且延长了使用寿命。
⑶其他特殊滤芯:比如能有效抑制微生物繁殖和再生作用的医用抗微生物滤材等。
6)活性碳吸附式:
活性碳是一种黑色微晶质碳素材料,内部微孔结构发达(1克活性碳内部微孔展开面积可达近300-1000平方米不等),是一种优良的吸附剂、催化剂和催化剂载体。广泛运用于现代工业、科技、医疗、军事及日常生活等几乎所有的领域。活性碳按其原料来源可分煤质活性碳、木质活性碳、有机活性碳、再生活性碳、果壳类活性碳和椰壳类活性碳等。其中,以中孔煤质活性碳为活性碳中的上品,常被用来作为空气净化和制作成工业防毒面具,供有毒气体环境中的工人使用,活性碳中+适量天然沸石或碘化钾后,能增加活性碳吸附空气中有毒气体种类的范围,经调整孔径特殊处理过的活性碳,还被用作对抗生化武器的军用防毒面具,过滤沙林毒气和炭疽杆菌等。
空气净化器就是利用活性碳对空气中有毒气体具有高强吸附能力的原理(1克空气净化专用活性碳的微孔展开面积可达近1000平方米,能吸附自身重量60%的化学有毒气体和异味)通过强迫室内空气经过净化器内部活性碳滤层,对有毒气体和异味进行有效的吸附,从而达到净化室内有毒气体的目的。
7)紫外线灭菌式:
紫外线灭菌式空气净化消毒器是同样采用强迫室内空气的流动的方式,使空气经过不直接照射人体的,装有紫外线消毒灯的隔离容器,达到杀灭室内空气中各类细菌、病毒和真菌的目的。紫外线分为A波、B波、C波和真空紫外线,其中消毒灭菌使用的紫外线应该是C波段,其波长范围是200—275nm(纳米),杀菌作用最强的波段是250—275nm(纳米)。用于杀灭细菌、病毒和真菌的紫外线消毒灯的照射剂量应达到20000μW.s/cm2以上。
8)综合式:
综合式空气净化器,顾名思义就是将单体式空气净化的方式进行组合,以达到净化多种室内空气污染物的目的。
根据以上所述,目前空气净化器种类繁多,效果也明显。但是往往存在作用机理复杂,结构负责,实现比较困难。
【发明内容】
本发明的目的在于针对以上所述现有技术存在的不足,提供一种结构简单、净化效果明显的空气净化方法。
本发明的另一目的是提供一种结构简单、净化效果明显的空气净化装置。
为了实现上述目的,本发明是这样实现的:一种空气净化方法,其步骤包括:
(1)使空气的流动随机性增加,形成或者加强乱流;
(2)使乱流空气与净化表面接触。
所述(1)步骤中,使空气通过局部障碍物而增加流动的随机性而形成乱流。
所述(1)步骤中,所述局部障碍物的结构为漩涡状通孔结构、漩涡状叶轮结构、螺旋状通孔结构、扇叶结构、刷辊结构中的一种或多种复合的结构。
所述净化表面对空气中的颗粒物的粘性摩擦应力明显大于空气中的气相物质对颗粒物的粘性摩擦应力。
一种空气净化装置,其包括乱流形成及加强装置和净化表面。
所述乱流形成及加强装置为漩涡状通孔、漩涡状叶轮、螺旋状通孔、扇叶、刷辊中的一种或多种结构的复合装置。
所述净化表面为粘性表面,其对空气中的颗粒物的粘性摩擦应力明显大于空气中的气相物质对颗粒物的粘性摩擦应力。
所述粘性表面的粘性成分可以为具有捕捉空气中微颗粒的水、水胶、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯、聚酰胺、硅基类高分子、聚酯、聚醇、聚醚、聚醚酯中的一种或多种混合物。
所述净化表面的为粗糙设置,且具有毛刺
还设置有用于捕捉空气中微颗粒的粘性成分。
所述表面的表面粗糙度的波距范围在0.001-10mm。
所述毛刺为树立状、卷曲状、分叉状中的一种或多种混合设置。
所述毛刺固定于所述表面上。
所述粘性成分可以是涂覆于所述表面的粘性涂层。
与现有技术相比,本发明具有的优点和有益技术效果如下:通过使空气形成及加强乱流,可以有效增加了空气中颗粒物与粘性表面的惯性碰撞,产生最大效率的沉降作用,另外由于增加了空气中颗粒物与粘性表面的接触机会,未被沉降的颗粒物被粘性表面有效粘附而被去除,因而可以有效提高空气净化效果。
【附图说明】
图1为本发明一种空气净化装置中净化表面结构示意图;
图2为本发明一种空气净化装置中净化表面结构示意图;
图3为本发明一种空气净化装置实施例1的主视结构图;
图4为本发明一种空气净化装置实施例2的仰视结构图;
图5为本发明一种空气净化装置实施例2的主视结构图;
图6为本发明一种空气净化装置实施例2的仰视结构图;
图7为本发明一种空气净化装置的过滤装置在平放时的俯视图1;
图8为本发明一种空气净化装置的过滤装置在平放时的俯视图2。
图9为本发明一种空气净化装置的过滤装置在盘旋带凸起时的俯视图;
图10为本发明一种空气净化装置的过滤装置在盘旋带凸起时的立体图。
【具体实施方式】
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述说明。
一种空气净化方法,其步骤包括:
(1)使空气的流动随机性增加,形成或者加强乱流;
(2)使乱流空气与净化表面接触。
所述(1)步骤中,使空气通过局部障碍物而增加流动的随机性而形成乱流。所述局部障碍物的结构为漩涡状通孔结构、漩涡状叶轮结构、螺旋状通孔结构、扇叶结构、刷辊结构中的一种或多种复合的结构。所述局部障碍物可以是竖立与表面上的毛刺以及任何可以使空气乱流的阻挡物。
所述净化表面对空气中的颗粒物的粘性摩擦应力明显大于空气中的气相物质对颗粒物的粘性摩擦应力。所述净化表面可以是粘性表面,具体结构请参见以下所述。
在(1)步骤中,使空气通过漩涡状通孔结构的障碍物,空气流因为遇到局部障碍物而是运行方向发生改变,增加了空气流的流动随机性,而形成了乱流;空气中的颗粒物运动更加无规,其惯性碰撞几率增加,因而增加了颗粒物的沉降效率。另外,颗粒物与障碍物及粘性表面的接触机会也极大增加。由于本发明中的粘性表面对空气中的颗粒物的粘性摩擦应力明显大于空气中的气相物质对颗粒物的粘性摩擦应力,因此当颗粒物与粘性表面接触时,颗粒物即因粘附作用而被截留下来。对于难于通过沉降作用而被截留的颗粒物,粘附作用可以有效的将其截留去除。
一种空气净化装置,其包括乱流形成及加强装置和净化表面。所述乱流形成及加强装置包括漩涡状通孔、漩涡状叶轮、螺旋状通孔、扇叶、刷辊中的一种或多种结构的复合装置的进气口。
所述净化表面为用于捕捉空气中微颗粒的粘性表面,其对空气中的颗粒物的粘性摩擦应力明显大于空气中的气相物质对颗粒物的粘性摩擦应力,使微颗粒被吸附或者沉降于所述粘性表面上。如图1所示,所述净化表面,其表面31为粗糙设置,具有波距范围在0.001-10mm的表面粗糙度。表面31可选用一些具有粗糙表面的材料制得,如无纺布材料;或通过如激光微精处理、等离子体技术、腐蚀液、喷砂、火焰处理、电镀处理等加工方法获得的粗糙表面。所述表面31的表面粗糙度的波距范围为0.001mm。所述表面31的表面粗糙度的波距范围为10mm。优选的,表面粗糙度的波距范围为0.001-1mm。在粗糙的表面31上设置毛刺32,所述毛刺32可以为树立状、卷曲状、分叉状中的一种或多种混合设置。所述分叉状可以是多分叉状,可以有效的提高除尘效果。所述毛刺32可用无纺布材料通过使用起绒针刺机加工获得大量的多分叉结构的绒毛刺。含颗粒物的气流经过该表面31时,气流受毛刺33及粗糙表面1的影响,形成气流方向的变化,产生及加强湍流现象,这些湍流运动增加了气流中颗粒物与表面的接触几率,由于惯性碰撞及重力沉降原理,气流中的颗粒物被有效截留下来。在所述表面1上设置用于捕捉空气中微颗粒的粘性成分3。所述粘性成分33可以为具有捕捉空气中微颗粒的水、水胶、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯、聚酰胺、硅基类高分子、聚酯、聚醇、聚醚、聚醚酯等物质中的一种或多种混合物。所述粘性成分33可以是涂覆于所述表面31的粘性涂层32。由于该表面还具有粘性涂层32,因此颗粒物与表面的粘性涂层32接触后发生粘附性截留,对于由于惯性碰撞及重力沉降而被截留下来的颗粒物起强化截留作用,对于无法通过惯性碰撞及重力沉降的截留的细微颗粒物也可因粘附作用被有效地截留下来。因此本发明的表面可有效提高表面对气流中颗粒物的截留效率,将气流中的颗粒物去除。
优选的,所述粘性表面的粘性成分为水,水对空气中的颗粒物的粘性摩擦应力明显大于空气中的气相物质对颗粒物的粘性摩擦应力。这种粘性表面可以通过使用具有吸水保水功能的亲水材料制作并吸水后而获得,典型的例子为水凝胶材料或亲水膜材料,可以是丙烯酰胺水凝胶,羧甲基纤维素亲水膜等。当空气通过漩涡状叶轮结构的进气口时,空气流形成乱流,当乱流遇到粗糙带毛刺的粘性表面时,大量的粗糙表面及卷曲结构的毛刺相当于大量细微结构的障碍物,空气流因此变得更加无规,乱流现象被极大加强,其中颗粒物产生强烈的惯性碰撞现象,一方面颗粒物因惯性碰撞和重力产生的沉降作用而被截留去除,另一方面颗粒物因为接触水粘性表面被强烈吸附截留而且去除。
实施例1
一种鼻滤器,如图2所示,其可以包括过滤装置6、伞形保护罩1和设置于伞形保护罩1的罩口处的导气底板3,在所述导气底板3上设有用于形成或者将强气旋乱流的通孔31,使通过所述导气底板3的空气可以形成涡流乱流空气,然后通过伞形保护罩1,空气与过滤装置6的接触面积更大,可以有效的吸附空气中的微小颗粒或者使空气中的微小颗粒沉降于所述过滤装置表面,过滤及处理效果更为明显,且因为设置气旋状通孔,使空气透过性更好,佩戴更为舒服,不存在呼吸困难等缺陷。其中,所述伞形保护罩1可以是由若干条状物11从中心放射方式排列后向同一个方向弯曲形成,以适合鼻孔形状,提高过滤、吸附及沉降效果。优选的,所述条状物11设置有6-20条,且所述条状物11是之间为等距排列。更优选的,所述条状物11设置12条,12条所述条状物11从中心放射方式等距排列组成,过滤效果和空气透过性最好。所述条状物11为表面具有毛绒状毛刺的软质条,可以有效的吸附空气微颗粒,同时保证佩戴舒适性。在所述伞形保护罩1上设置环状固定带12,用于使所述伞形保护罩1结构更为稳固,所述环状固定带12设置于靠近罩口处的条状物11上,且与所述条状物11固定连接一起。所述环状固定带12为曲折的波浪形。所述伞形保护罩1与导气底板3之间可以通过连接杆4连接,所述连接杆4与导气底板3之间设置垫衬5。
所述导气底板3的通孔31可以是由若干向同一个方向倾斜的若干条形通孔以所述导气底板3为中心排布组成,所述条形通孔个数是6-20个。
如图6所示,所述伞形保护罩1与所述导气底板3之间设置过滤装置6,用于将进一步将通过导气底板3的气旋乱流空气进行过滤,极大的提高空气处理效果。所述过滤装置6可以是一种多孔海绵圆片状滤材。
如图7所示,所述过滤装置6具有净化表面,可以是片状基片61,在所述片状基片61上切割形成盘旋带62,所述盘旋带62可以呈螺旋状凸起,这样可以更为接近人体鼻毛构造,仿真过滤效果更佳。
优选的,如图8所示,所述过滤装置6可以是两片以上的所述片状基片61堆叠而成。且两层所述片状基片61上的盘旋带62的螺旋方向是相反的,可以有效的提高粘膜与空气的接触面积。
如图9所示,所述过滤装置可以包括最少一片基片64,所述基片上设置有若干叶片63。通过所述的叶片63来对空气中的微颗粒进行过滤。
优选的,如图9所示,所述过滤装置6可以是两片以上的基片64堆叠形成,所述基片64上的叶片63交错设置,可以有效的提高粘膜与空气的接触面积。
实施例2
如图3-5所示,鼻滤器,由两个所述伞形保护罩1和设置于伞形保护罩1的罩口处的导气底板3组成,两个所述伞形保护罩1和导气底板3由类似倒“Ω”或者“U”型的支架2连接,所述支架2一端穿过所述伞形保护罩1和底板3中心,由支架2端部的球形轴突和垫衬5固定。在所述伞形保护罩1与所述导气底板3之间设置过滤装置,用于将进一步将通过导气底板的气旋乱流空气进行过滤,极大的提高空气处理效果。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例,应当理解,本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案,均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种空气净化方法,其特征在于,其步骤包括: 
(1)使空气的流动随机性增加,形成或者加强乱流; 
(2)使乱流空气与净化表面接触。 
2.按照权利要求1所述的一种空气净化方法,其特征在于,所述(1)步骤中,使空气通过局部障碍物而增加流动的随机性而形成乱流。 
3.按照权利要求2所述的一种空气净化方法,其特征在于,所述(1)步骤中,所述局部障碍物的结构为漩涡状通孔结构、漩涡状叶轮结构、螺旋状通孔结构、扇叶结构、刷辊结构中的一种或多种复合的结构。 
4.按照权利要求1所述的一种空气净化方法,其特征在于,所述净化表面对空气中的颗粒物的粘性摩擦应力明显大于空气中的气相物质对颗粒物的粘性摩擦应力。 
5.一种空气净化装置,其特征在于,其包括乱流形成及加强装置和净化表面。 
6.按照权利要求5所述的一种空气净化装置,其特征在于,所述粘性表面的粘性成分为具有捕捉空气中微颗粒的水、水胶、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯、聚酰胺、硅基类高分子、聚酯、聚醇、聚醚、聚醚酯中的一种或多种混合物。 
7.按照权利要求5所述的一种空气净化装置,其特征在于,所述净化表面的为粗糙设置,且具有毛刺。 
8.按照权利要求7所述的一种空气净化装置,其特征在于,还设置有用于捕捉空气中微颗粒的粘性成分。 
9.按照权利要求7所述的一种空气净化装置,其特征在于,所述表面的表面粗糙度的波距范围在0.001-10mm。 
10.按照权利要求7所述的一种空气净化装置,其特征在于,所述毛刺为树立状、卷曲状、分叉状中的一种或多种混合设置。 
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