CN104906890B - 一种水性空气pm2.5净化液 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水性空气PM2.5净化液，按质量分数100％计，包含如下组份：水69.4～88.3％，碱性物质0.1～1.4％、增稠剂1～3％、氧化剂0.1～0.4％、乳化剂0.5～2.0％、塑料薄膜碎片10～25％。还提供一种使用该净化液净化空气的方法。与现有技术相比，本发明能极大提高空气过滤效率，也没有更换空气滤芯的烦恼，在过滤空气过程中节能高效。

Description

一种水性空气PM2.5净化液

技术领域

本发明涉及空气净化领域，具体涉及一种水性空气PM2.5净化液。

背景技术

由于人类活动和地球环境变化等因素影响，使得许多城市和乡村空气PM2.5(particulate matter 2.5微米)粒子浓度越来越高，空气污染也越来越严重，出现的频率也越来越多，严重影响和威胁到人类身体健康。以PM2.5质量浓度达到300微克/M³，按照一般人体一天10M³～15M³的呼吸量计算，我们会大致有3.0毫克～4.5毫克的PM2.5被吸收到肺泡之中。长期这样，人们就很容易生病或得癌症。

空气中PM2.5的来源主要是汽车尾气排放、建筑粉尘排放、化工厂气体排放、燃煤或燃油废气排放、生活厨房废气排放以及农作物茎秆燃烧烟雾排放等等。现代人燃烧石油和煤炭所产生空气中PM2.5超标是主要原因。由于这些粉尘排放，形成很多纳米粒子和微米粒子；空气中的酸性水汽和胺类物质结合也能形成PM2.5微粒；同时空气中还含有SO₂、SO₃、NO、NO₂、H₂S、甲醛等有害气体。综上所说，水、空气PM2.5颗粒相混合所造成的污染现象，这就是我们常说的灰霾和雾霾天气。PM2.5微粒由于粒径小，且大多数为纳米粒子，能长时间停留在空气当中，不易沉降，对人体和生物的危害性极大。

目前治理空气PM2.5的设备、仪器和家电产品十分丰富。如通过一定的滤网吸收粉尘、通过静电吸附粉尘、通过喷雾水汽吸附粉尘、通过过滤滤芯吸附粉尘等等，这些设备和电气产品都能部分或全部去除空气中的PM2.5，但也存在着价格较贵、要经常更换滤芯和清洗设备的缺点，如果这些设备吸附PM2.5饱和后不及时更换滤芯或滤网，对空气的净化能力会变差。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种净化液及净化空气的方法，能极大提高空气过滤效率，也没有更换空气滤芯的烦恼，在过滤空气过程中节能高效。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种水性空气PM2.5净化液，按质量分数100％计，包含如下组份：水69.4～93.3％，碱性物质0.1～1.4％、增稠剂1～3％、氧化剂0.1～0.4％、乳化剂0.5～2.0％、塑料薄膜碎片5～25％。

本发明中所述的净化液中，水可选用自来水，质量分数优选为80％，水的作用主要是对空气中的微小纳米粒子和微米粒子起到粘附吸收作用，尤其是PM2.5以下纳米粒子，同时与配方中其他化合物溶为一体，对空气中的有害物质起化学分解作用，而用一般的微孔过滤网或静电吸附方法都达不到水的去除效果。

进一步地，所述塑料薄膜碎片的材料，塑料薄膜碎片材质优选为PP、PE、PVC或PET，其中以PVC、PET的密度比水重为佳。塑料薄膜碎片的质量分数优选为15％。塑料薄膜碎片的厚度为0.1～2.0mm，优选为0.5mm，形状可以是长方形、正方形或圆形，每片面积为2.0～20.0mm²，优选9.0mm²，密度为0.94～1.5g/cm³。

进一步地，所述碱性物质优选为NaOH、Ca(OH)₂、KOH或Na₂CO₃，质量分数优选为0.2％。碱性物质主要用于中和空气中的酸性物质，因为空气中含NO、NO₂、SO₂、SO₃、H₂S等酸性气体，进入净化液中与碱中和形成盐而溶于水中，变为不挥发的稳定化合物，消除对空气污染；另外，碱性物质对于分解水中的甲醛有催化作用。

进一步地，所述增稠剂优选为甘油、丙二醇或聚乙二醇，质量分数优选为2.5％。增稠剂是可溶于水的化合物，能减缓空气净化液的水分挥发，当空气净化液的水在净化过程中部分挥发后，可加入自来水至原来的水分量，不影响空气过滤效果。另外，还具有使溶液配方在冬天不易结冰凝结的作用。

进一步地，所述氧化剂优选为高锰酸钾或重铬酸钾，质量分数优选为0.2％，这些氧化剂具有很强的氧化性，且性质稳定，能将空气中的甲醛等有害物质氧化变为无害物质。如甲醛被氧化后变为甲酸，再与水中的碱中和变为甲酸钠而溶于水中，成为不挥发的稳定化合物，从而去除了空气污染，因此适合室内有甲醛污染空气中应用；空气中存在的细菌和病毒，也能通过水中带碱性物和氧化物进行杀菌消毒作用，达到杀灭细菌和病毒的目的。

进一步地，所述乳化剂优选为OP-10、TX-10或吐温-80，质量分数优选为1.5％。乳化剂以及上述增稠剂结合，一方面能使水的粘度增加，另一方面能将空气中含油性物质(如汽油、柴油、苯、苯酚、苯并芘、食用油等)乳化和分散于水中，起到吸附空气中有害油污的作用，使过滤后的空气更加纯净。

使用上述水性空气PM2.5净化液净化空气的方法：空气通入所述水性空气PM2.5净化液进行洗涤，其中，空气从装有水性空气PM2.5净化液的腔体的底部通入。

塑料薄膜碎片不溶于配方溶液之中，又由于密度与水接近，在不过滤空气时是悬浮或沉于水下的，当有PM2.5的空气的微气泡从水底冒上来时，会带动这些薄片上下翻滚，形成一个水中大的活动的“马蜂群”，一方面能延缓空气泡的上升速度，延长空气泡所走的路线，另一方面这些塑料薄膜碎片能加速空气中的细小尘粒脱落于水中。换句话说，“马蜂群”相当于一个大型空气过滤器，对PM2.5空气起洗涤过滤作用。更为重要的是，被洗涤出来的PM2.5空气微尘粒在水中很快被分散，使得塑料薄膜碎片很快又变为像新的一样使用。

本发明的水性空气PM2.5净化液的工作温度为-3～45℃，气体进口压力为0.15～0.3MPa，优选为0.2MPa。

进一步地，空气被上述水性空气PM2.5净化液进行洗涤后，还可以再通入第二净化液进行洗涤；空气从装有第二净化液的腔体的底部通入；所述第二净化液，按质量分数100％计，包含如下组份：水75％～95％、塑料薄膜碎片5～25％。

所述的第二净化液中，水的质量分数优选为85％。

塑料薄膜碎片规格的选择与前述水性空气PM2.5净化液(下称第一净化液)相同，即：厚度为0.1～2.0mm，优选为0.5mm；形状可以是长方形、正方形、圆形等；面积为2.0～20.0mm²，优选9.0mm²；密度为0.94～1.5g/cm³。塑料薄膜碎片材质优选为PP、PE、PVC或PET，其中以PVC、PET的密度比水稍重为佳；质量分数优选为15％。

第二净化液的作用是进一步过滤空气中的PM2.5，使滤得的空气更为纯净，同时避免第一净化液洗涤空气后有残留的碱性气雾带入到房间里来。经第一净化液洗涤高浓度PM2.5的空气后，再经第二净化液的自来水继续洗涤，得到PM2.5在50以下的纯净空气，即达到优良空气水平。第一净化液和第二净化液分别存放于独立的塑料容器内应用，含有PM2.5的空气先通过第一净化液，再通过第二净化液进行洗涤。

由于上述净化液配方含有碱性和氧化性物质，因此，盛存的容器可采用不锈钢或塑料容器，以塑料容器为优；其中塑料容器可用ABS树脂、工程PE塑料、聚四氟乙烯塑料、聚碳酸酯塑料、玻璃钢(含聚酯树脂)等耐腐蚀高强度塑料容器。

本发明所述水性空气PM2.5净化液的制备为：先把除塑料薄膜碎片外的所有组分按照上述质量分数依次加进水中混合均匀，再把塑料薄膜碎片加入其中，即得到水性空气PM2.5净化液。第二净化液则通过把塑料薄膜碎片直接加入水中搅拌均匀获得。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)由于水的表面张力大，水能很有效地吸附和分散空气中的粉尘，尤其是PM2.5以下纳米粒子，而用一般的微孔过滤网或静电吸附方法都达不到水的去除效果。

(2)通过试验对比，添加有塑料薄膜碎片比没添加塑料薄膜碎片所配成的空气净化液，在去除空气PM2.5过程中的效率会提高20％以上。

(3)目前，干式的空气过滤器吸附饱和微尘后就要冲洗或更换部件。使用本发明洗涤液净化空气的装置就无需更换。如发现配方水已经变黑时，可以直接倒掉，重新加入新的自来水和新配料即可，原有的塑料薄膜碎片也不用更换。

(4)空气净化液净化空气的同时，有少量水分的蒸发，还能调节室内环境，增加室内湿度，尤其对在我国北方冬季干燥天气更为有利。

(5)本发明的水性空气PM2.5净化液具有使用周期长，所用化合物性质稳定，一般达一年之久才去更换净化液，且具有更换时间短、快捷、成本低和去除PM2.5效率高等特点。上述空气净化液配方中的碱和氧化物用量较多，主要是考虑到要长期与空气中的有害物质进行反应消耗，一般时间在一年左右才给予更换。

具体实施方法

实施例1：

在一个长、宽、高为80cm×20cm×80cm的ABS容器中，该容器分为2个等体积的部分，分别是腔体1和腔体2。在腔体1的底部装有导入加压空气的空气导入管，空气导入管未端设有喷雾管，腔体1的侧壁底部设有排水阀门，在它的顶部设有用于加入液体和物料的进料口(工作的时候关闭)，顶部还设有一条通气管导入到腔体2的底部，通气管未端也同样设有空气喷雾管。腔体2侧壁底部同样设有排水阀门，顶部接通大气。在腔体1内装有本发明所述水性空气PM2.5净化液(即第一净化液)，配方为：自来水40kg、NaOH 0.1kg、Ca(OH)₂0.1kg、KMnO₄0.1kg、甘油1kg、OP-100.75kg和PVC的塑料薄膜碎片8kg，其中塑料薄膜碎片的规格为每片厚度0.1mm、面积9.0mm²、密度1.3g/cm³，形状为圆形；在腔体2内加入第二净化液，配方为：自来水38kg、PVC的塑料薄膜碎片8kg，其中塑料薄膜碎片的规格为每片厚度2mm、面积9.0mm²、密度1.3g/cm³，形状为圆形。

在腔体1中的空气导入管以每小时30m³的速度通入PM2.5为300的重度污染空气，空气进口压力为0.2MPa，经腔体1中的净化液洗涤后，再进入腔体2继续进行空气净化，得到PM2.5小于50的优良空气。

实施例2：

在一个长、宽、高为80cm×20cm×80cm的304不锈钢容器中，其结构和净化液配方与实施例1全部相同，处理PM2.5为300的空气也同样得到PM2.5小于50的优良空气。

实施例3：

在如上述实施例1的ABS容器内，在腔体1中的净化液的配方为：自来水40kg、Na₂CO₃0.5kg、Ca(OH)₂0.2kg、KMnO₄0.2kg、PEG-6001kg、TX-100.80kg和PVC的塑料薄膜碎片8kg，其中塑料薄膜碎片的规格为每片厚度0.2mm、面积12mm²，该PVC为硬质PVC，密度1.5g/cm³，形状为正方形；在腔体2内加入自来水40kg和PET的塑料薄膜碎片各8kg，塑料薄膜碎片的规格为每片厚度0.5mm、面积12.0mm²、密度1.3g/cm³，形状为长方形。导入PM2.5为300的重度污染空气，与实施例1同样条件下操作，最终也能得到PM2.5小于50的优良空气。

实施例4

一个长、宽、高为40cm×20cm×80cm的聚四氟乙烯容器，只有一个腔体，规格与构造与实施例中的腔体1一致，区别在于，其顶部接通大气。其中，净化液的配方为：自来水35kg、KOH 0.05kg、丙二醇1.5kg、重铬酸钾0.05kg、吐温-800.9kg、PP塑料薄膜碎片12.5kg。其中塑料薄膜碎片的规格为每片厚度0.8mm、面积20.0mm²、密度1.0g/cm³，形状为圆形。导入PM2.5为300的重度污染空气，进口压力为0.15MPa，其他条件与实施例1相同，最终也能得到PM2.5小于50的优良空气。

实施例5

与实施例1不同之处在于，腔体1内净化液的配方为：自来水46kg、KOH 0.2kg、甘油0.5kg、重铬酸钾0.05kg、OP-100.5kg、PE塑料薄膜碎片3kg。其中塑料薄膜碎片的规格为每片厚度0.8mm、面积15.0mm²、密度0.92g/cm³，形状为正方形。腔体2内净化液的配方水为47kg，PVC塑料薄膜碎片3kg，其中塑料薄膜碎片的规格为每片厚度0.8mm、面积9.0mm²、密度1.3g/cm³，形状为圆形。导入PM2.5为300的重度污染空气，进口压力为0.3MPa，其他条件与实施例1相同，最终也能得到PM2.5小于50的优良空气。

对比例1

与实施例4不同之处在于，净化液中没有塑料薄膜碎片。

分别测定实施例1～5以及对比例1所述装置的净化效率。测定方法为，将装置置于27m³的密闭房内，原空气PM2.5数值均为300，每隔一段时间测定房间内的PM2.5数值，记录PM2.5降至50以下时的时间。结果如表一所示。

表一净化效率测定结果

编号	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1
							时间/h	3	3.2	3	2.8	3.4	4.2

从表一可以看出，在相同的条件下，含有塑料薄膜碎片的净化液，净化效率比没有碎片的净化液明显提高。

Claims (4)

1.一种水性空气PM2.5净化液，其特征在于，按质量分数100％计，包含如下组份：水69.4～93.3％，碱性物质0.1～1.4％、增稠剂1～3％、氧化剂0.1～0.4％、乳化剂0.5～2.0％、塑料薄膜碎片5～25％；所述的塑料薄膜碎片为PP、PE、PVC或PET，厚度为0.1～2.0mm，面积为2.0～20.0mm²，密度为0.92～1.5g/cm³；所述碱性物质为NaOH、Ca(OH)₂、KOH或Na₂CO₃；所述增稠剂为甘油、丙二醇或聚乙二醇；所述氧化剂为高锰酸钾或重铬酸钾；所述乳化剂为OP-10、TX-10或吐温-80。

2.如权利要求1所述的水性空气PM2.5净化液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先把除塑料薄膜碎片外的所有组分按照权利要求1中的质量分数依次加进水中混合均匀，再把塑料薄膜碎片加入其中，即得到所述水性空气PM2.5净化液。

3.如权利要求1所述的水性空气PM2.5净化液净化空气的方法，其特征在于，还包括第二净化液，所述的第二净化液，按质量分数100％计，包含如下组份：水75％～95％、塑料薄膜碎片5～25％。

4.如权利要求3所述的水性空气PM2.5净化液净化空气的方法，其特征在于，所述的第二净化液，其制备方法为：把塑料薄膜碎片直接加入水中搅拌均匀即得。