CN104259002B

CN104259002B - 一种静电喷雾消除可入肺颗粒物的方法

Info

Publication number: CN104259002B
Application number: CN201410560014.9A
Authority: CN
Inventors: 龙云泽; 闫旭; 韩文鹏; 秦崇崇; 董瑞华; 张红娣; 张君诚; 林大鹏; 盛琛皓; 赵惠; 张保生
Original assignee: Qingdao University
Current assignee: Qingdao University
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: CN104259002A

Abstract

本发明属于静电喷雾除尘技术领域，涉及一种静电喷雾消除PM2.5颗粒物的方法；先将水溶性羧甲基壳聚糖溶于水，磁力搅拌后放于储液箱中，然后打开高压泵、高压静电发生器和气泵开始喷雾，最后壳聚糖吸附PM2.5颗粒物后发生沉降，实现除微尘功效；其原理可靠，使用操作简便，消除微尘效果好，成本低，功能齐全，环境友好。

Description

一种静电喷雾消除可入肺颗粒物的方法

技术领域：

本发明属于静电喷雾除尘技术领域，涉及一种静电喷雾微纳米高分子材料消除PM2.5(可入肺)颗粒物的方法。

背景技术：

近年来,随着空气质量的恶化，雾霾天气现象出现的次数越来越多，危害加重。中国社会科学院、中国气象局联合发布的《气候变化绿皮书：应对气候变化报告(2013)》指出，雾霾天气现象会给气候、环境、健康、经济等方面造成显著的负面影响，可使慢性病加剧、使呼吸系统及心脏系统疾病恶化，改变肺功能及结构、影响生殖能力、改变人体的免疫结构等；雾霾的主要组成部分为二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物，其中前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首，颗粒物的英文缩写为PM，其中PM2.5是空气动力学当量直径小于等于2.5微米的污染物颗粒，又被称为可入肺颗粒物，由于其粒径小、面积大、活性强、易附带有毒、有害物质(例如重金属、微生物等)，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；2014年2月，习近平在北京考察时指出：应对雾霾污染、改善空气质量的首要任务是控制PM2.5。控制PM2.5的根本之道是建立长效机制控制、减少污染源，但这是一个长期的过程。目前，控制PM2.5的手段主要依靠布袋除尘、空气净化器多级过滤吸附，使得PM2.5颗粒被滤网拦住，从而达到净化空气的目的，然而其滤网等材料需要时常更新，成本较高。另外，静电除尘技术也常被应用于控制PM2.5，静电除尘的原理是利用强电场电离空气分子使尘粒带负电吸附到正极被收集，该技术目前已被广泛应用，但PM2.5颗粒由于直径过小，荷电率低，吸附效率不高；此外，现有技术实现上述方法的除尘都是只能对PM2.5颗粒进行吸附，不能起到杀菌作用，无法达到完全净化空气的目的，所以，设计一种静电喷雾消除微尘颗粒的技术方案是有重要的社会意义和经济价值。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，消除空气中的PM2.5颗粒物，寻求设计一种静电喷雾微纳米高分子材料消除PM2.5颗粒物的方法，利用高压静电喷雾喷射出带有静电的壳聚糖等高分子微纳米颗粒，有效吸附PM2.5颗粒物且起到杀菌作用，达到净化空气的效果。

为了实现上述目的，本发明所述的静电喷雾消除PM2.5颗粒物的方法，包括以下步骤：

(1)电喷溶液的配制：将5克水溶性羧甲基壳聚糖溶于95克水中，磁力搅拌一小时后即得透明的壳聚糖水溶液备用；

(2)静电喷雾壳聚糖微纳米颗粒：将步骤(1)得到的壳聚糖水溶液放置在储液箱中，打开高压泵上的电源开关，调节水溶液由高压泵泵出的流速为1-6升/分钟；打开高压静电发生器上的高压电源开关，调节输出电压为5-30千伏；然后打开气泵并调节气流流速为10升/分钟；喷雾开始；

(3)吸附PM2.5颗粒物：经过步骤(1)和(2)，将壳聚糖雾化成粒径为300-1000纳米的带静电的壳聚糖微纳米颗粒，喷射到PM2.5颗粒物集中的地方，带静电的壳聚糖微纳米颗粒对PM2.5颗粒产生吸附团聚作用，其吸附效率为1克壳聚糖微纳米颗粒能够吸附15-20克PM2.5颗粒物；同时壳聚糖还将对PM2.5颗粒物起到杀菌作用，当吸附后PM2.5的颗粒物团聚变大后，自动沉降到地面或收集于另外装置的容器中，实现PM2.5颗粒物的收集式消除。

本发明方法涉及的实现清除PM2.5颗粒物的装置，其主体结构包括储液箱、输液管插口、输液管、高压泵、进液口、仪表盘、出液口、电源开关、压力调节旋钮、气泵、气体流速显示屏、气流调节旋钮、气泵开关、气管插口、高压静电发生器、电压调节旋钮、电压显示屏、导线插口、高压电源开关、导线、气流导管、手柄、绝缘塞、金属毛细管、喷头和喷管；用来存储壳聚糖水溶液的储液箱上侧面中部设有插接输液管一端的输液管插口；输液管的另一端与喷头连通，输液管的中间部位串接式连接有做为控制溶液输出装置的高压泵；实现喷雾功能的部件包括手柄、喷管和喷头，喷管内设置有中空的金属毛细管，喷管后部设置有绝缘塞，绝缘塞上设置有输液管的对接插口结构，使输液管与金属毛细管无障碍相连通；喷管与金属毛细管之间形成的气流通道与手柄相通并通过手柄与气流导管相连通；金属毛细管通过导线与高压静电发生器相连接；高压泵左右两端分别设置有进液口与出液口，进液口处设置有用来显示压力和流速的仪表盘；高压泵前侧面右下角处设置有电源开关，进液口上制有用来控制水压与流速的压力调节旋钮；高压静电发生器上分别设置有高压电源开关、用来控制电压大小的电压调节旋钮和用来显示高压静电发生器的电压值的电压显示屏；高压静电发生器上还设置有引出高压电源正极的导线插口，高压静电发生器的正极与导线插口连接，高压静电发生器的负极接地；气泵与高压静电发生器上下结构固定为一体，气泵上分别设置有控制电源的气泵开关、用来插接气流导管的气管插口、用来控制气流大小的气流调节旋钮和用来显示气流大小的气体流速显示屏。

本发明与现有技术相比，采用的喷雾溶液为壳聚糖、海藻酸钠等高分子水溶液(也包括这些材料的微纳米颗粒水溶液)，喷雾后能够形成壳聚糖、海藻酸钠等微纳米颗粒，壳聚糖和海藻酸钠具备天然的杀菌作用以及良好的吸附功能；其装置结构设置合理，原理可靠，使用操作简便，消除微尘效果好，成本低，功能齐全，环境友好。

附图说明：

图1为本发明装置的结构原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

本实施例将壳聚糖水溶液(也包括壳聚糖微纳米颗粒水溶液、粉末等)静电喷雾成微纳米颗粒，并对PM2.5颗粒进行吸附团聚的方法包括以下步骤：

(2)静电喷雾壳聚糖微纳米颗粒：将步骤(1)得到的壳聚糖水溶液放置在储液箱1中，打开高压泵4上的电源开关8，调节水溶液由高压泵4泵出的流速为1-6升/分钟；打开高压静电发生器15上的高压电源开关19，调节输出电压为5-30千伏；然后打开气泵10并调节气流流速为10升/分钟；喷雾开始；

(3)吸附PM2.5颗粒物：经过步骤(1)和(2)，将壳聚糖雾化成带静电的微纳米颗粒，其粒径在300-1000纳米，当喷射到PM2.5颗粒集中的地方时，带静电的壳聚糖微纳米颗粒对PM2.5颗粒产生很强的吸附团聚作用，其吸附效率为1克壳聚糖微纳米颗粒能够吸附15-20克PM2.5颗粒物，同时壳聚糖还将对PM2.5颗粒物起到杀菌作用，当吸附后PM2.5的颗粒物团聚变大后，自动沉降到地面或收集于另外装置的容器中，实现PM2.5颗粒物的收集式消除。

本实施例涉及的静电喷雾用的溶液包括壳聚糖、甲壳素、海藻酸钠、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯、透明质酸、纤维素、明胶、胶原蛋白和丝素蛋白的水性溶液，或包括脂肪族聚酯、聚酯醚、聚膦腈、聚原酸酯、聚碳酸酯、聚酸酐和聚氨基酸的溶液，或包括上述物料改性后的衍生物材料和复合材料；静电喷雾材料除水溶性溶液，或包括其他溶剂的溶液，以及上述材料的微纳米颗粒溶液和粉末。

实施例2：

本实施例涉及的静电喷雾消除PM2.5颗粒物的方法如实施例1所述，其使用的装置主体结构包括储液箱1、输液管插口2、输液管3、高压泵4、进液口5、仪表盘6、出液口7、电源开关8、压力调节旋钮9、气泵10、气体流速显示屏11、气流调节旋钮12、气泵开关13、气管插口14、高压静电发生器15、电压调节旋钮16、电压显示屏17、导线插口18、高压电源开关19、导线20、气流导管21、手柄22、绝缘塞23、金属毛细管24、喷头25和喷管26；用来存储壳聚糖水溶液的储液箱1上侧面中部设有插接输液管3一端的输液管插口2；输液管3的另一端与喷头25连通，输液管3的中间部位串接式连接有做为控制溶液输出装置的高压泵4；实现喷雾功能的部件包括手柄22、喷管26和喷头25，喷管26内设置有中空的金属毛细管24，喷管26后部设置有绝缘塞23，绝缘塞23上设置有输液管3的对接插口结构，使输液管3与金属毛细管24无障碍相连通；喷管26与金属毛细管24之间形成的气流通道与手柄22相通并通过手柄22与气流导管21相连通；金属毛细管24通过导线20与高压静电发生器15相连接；高压泵4左右两端分别设置有进液口5与出液口7，进液口5处设置有用来显示压力和流速的仪表盘6；高压泵4前侧面右下角处设置有电源开关8，进液口5上制有用来控制水压与流速的压力调节旋钮9；高压静电发生器15上分别设置有高压电源开关19、用来控制电压大小的电压调节旋钮16和用来显示高压静电发生器15的电压值的电压显示屏17；高压静电发生器15上还设置有引出高压电源正极的导线插口18，高压静电发生器15的正极与导线插口18连接，高压静电发生器15的负极接地；气泵10与高压静电发生器15上下结构固定为一体，气泵10上分别设置有控制电源的气泵开关13、用来插接气流导管21的气管插口14、用来控制气流大小的气流调节旋钮12和用来显示气流大小的气体流速显示屏11。

本实施例涉及的输液管3为聚四氟乙烯管状材料；气流导管21为硅胶材料的气流导管结构，金属毛细管23为内径0.5毫米的不锈钢材料的毛细管结构。

Claims

1.一种静电喷雾消除可入肺颗粒物的方法，在静电喷雾消除可入肺颗粒物的装置中实现清除可入肺颗粒物，其特征在于包括以下步骤：

(3)吸附可入肺颗粒物：经过步骤(1)和(2)，将壳聚糖雾化成粒径为300-1000纳米的带静电的壳聚糖微纳米颗粒，喷射到可入肺颗粒物集中的地方，带静电的壳聚糖微纳米颗粒对可入肺颗粒产生吸附团聚作用，其吸附效率为1克壳聚糖微纳米颗粒能够吸附15-20克可入肺颗粒物；同时壳聚糖还将对可入肺颗粒物起到杀菌作用，当吸附后可入肺颗粒物团聚变大后，自动沉降到地面或收集于另外装置的容器中，实现可入肺颗粒物的收集式消除；其所述的静电喷雾消除可入肺颗粒物的装置主体结构包括储液箱、输液管插口、输液管、高压泵、进液口、仪表盘、出液口、电源开关、压力调节旋钮、气泵、气体流速显示屏、气流调节旋钮、气泵开关、气管插口、高压静电发生器、电压调节旋钮、电压显示屏、导线插口、高压电源开关、导线、气流导管、手柄、绝缘塞、金属毛细管、喷头和喷管；用来存储壳聚糖水溶液的储液箱上侧面中部设有插接输液管一端的输液管插口；输液管的另一端与喷头连通，输液管的中间部位串接式连接有做为控制溶液输出装置的高压泵；实现喷雾功能的部件包括手柄、喷管和喷头，喷管内设置有中空的金属毛细管，喷管后部设置有绝缘塞，绝缘塞上设置有输液管的对接插口结构，使输液管与金属毛细管无障碍相连通；喷管与金属毛细管之间形成的气流通道与手柄相通并通过手柄与气流导管相连通；金属毛细管通过导线与高压静电发生器相连接；高压泵左右两端分别设置有进液口与出液口，进液口处设置有用来显示压力和流速的仪表盘；高压泵前侧面右下角处设置有电源开关，进液口上制有用来控制水压与流速的压力调节旋钮；高压静电发生器上分别设置有高压电源开关、用来控制电压大小的电压调节旋钮和用来显示高压静电发生器的电压值的电压显示屏；高压静电发生器上还设置有引出高压电源正极的导线插口，高压静电发生器的正极与导线插口连接，高压静电发生器的负极接地；气泵与高压静电发生器上下结构固定为一体，气泵上分别设置有控制电源的气泵开关、用来插接气流导管的气管插口、用来控制气流大小的气流调节旋钮和用来显示气流大小的气体流速显示屏。