CN104949317B - 基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器 - Google Patents

基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，净化器壳体的一侧开设进风口，外部空气经过净化器壳体的进风口抽入抽风机，从抽风机的出风口流向沸石分子筛陶瓷珊瑚模块。沸石分子筛陶瓷珊瑚模块由陶瓷珊瑚和沸石分子筛膜组成，陶瓷珊瑚作为沸石分子筛膜的支撑体。本发明室内空气监测净化器结合仿生珊瑚形陶瓷支撑体和HEPA滤网对污染空气进行净化处理，首先风机将污染空气吸入净化器内，气流通过HEPA高效过滤网吸附过滤烟尘、细菌病毒等细微污染物，后通过沸石分子筛膜对气流中的有害物质如甲醛、甲苯等进行进一步的吸收。对室内空气质量进行高效监测及净化。

Description

基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器
技术领域
本发明属于净化器制作领域，尤其涉及一种基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器。
背景技术
现代城市中大部分人近80-90%的时间在室内度过，目前室内污染程度其实要比室外高出2-5倍，成为热点话题的室外空气中的PM2.5对人们的伤害其实远不如室内空气中的各种有毒物质严重。据国家室内环境与室内环保产品质量监督检验中心和中国室内装饰协会室内环境监测工作委员会公布，70%以上的家庭装修存在污染现象，92.3%的家庭对装修污染缺乏正确的认识。事实上，许多消费者在室内空气受到污染之后才开始进行相应的补救措施。在关注和防备室外PM2.5的同时，室内空气污染也应引起人们的重视。
我们发现国内目前的空气净化器的类型主要包括活性炭吸附、静电除尘、负离子、等离子体和光触媒催化分解等，但都存在不同程度上的缺陷。例如对因装修装饰造成的甲醛、苯系物等污染净化效果一般，另外被吸附的有害物质可能发生解吸，从而对人体健康造成危害。
发明内容
本发明针对现有技术中的问题，提供一种基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，提高净化器对室内空气的净化能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，包括净化器壳体、抽风机、沸石分子筛陶瓷珊瑚模块、监测模块，其中抽风机、监测模块固定在净化器壳体的内部，沸石分子筛陶瓷珊瑚模块与抽风机的出风口连接，净化器壳体的一侧开设进风口，外部空气经过净化器壳体的进风口抽入抽风机，从抽风机的出风口流向沸石分子筛陶瓷珊瑚模块；沸石分子筛陶瓷珊瑚模块由陶瓷珊瑚和沸石分子筛膜组成，陶瓷珊瑚作为沸石分子筛膜的支撑体；监测模块用于测量空气中有害气体浓度并与预设有害气体浓度对比，空气中有害气体浓度超过预设有害气体浓度时，发出警报并开启抽风机。
按上述技术方案，沸石分子筛陶瓷珊瑚模块的底面固定在净化器壳体的上端面上方，在净化器壳体的上端面开设通孔，连通抽风机的出风口与沸石分子筛陶瓷珊瑚模块的底面。
按上述技术方案，还包括HEPA滤网，覆盖净化器壳体的进风口。HEPA(Highefficiency particulate air Filter)，即高效空气过滤器。
按上述技术方案，HEPA滤网通过回字型固定架固定在净化器壳体的进风口处。
按上述技术方案，抽风机通过风机盒子固定在净化器壳体内部，抽风机的侧面为圆柱状，通过外方内圆的固定板将抽风机固定在风机盒子内部。
按上述技术方案，净化器壳体的进风口设置进风口栅板，抽风机的出风口与净化器壳体上端面的通孔通过软管连接。
按上述技术方案，监测模块包括VOC传感器（挥发性有机化合物传感器）、处理器、报警器，VOC传感器固定在净化器壳体的外表面，处理器、报警器固定在净化器壳体的内部，VOC传感器的输出端与处理器的信号输入端连接，处理器的信号输出端与报警器、抽风机连接；VOC传感器用于测量空气中有害气体浓度，处理器用于将VOC传感器所测有害气体浓度与预设有害气体浓度对比，并控制报警器和抽风机。
按上述技术方案，处理器包括ADC0804芯片，89C52单片机，ADC0804芯片与VOC传感器的输出端连接，ADC0804芯片采集VOC传感器输出的模拟信号，将其转换为数字信号后输入89C52单片机的信号输入口（P0口）。
按上述技术方案，报警器为蜂鸣器，净化器壳体的材质为亚克力板。
按上述技术方案，所述有害气体为甲醛、甲苯、二甲苯。
本发明产生的有益效果是：本发明室内空气监测净化器结合仿生珊瑚形陶瓷支撑体和HEPA滤网对污染空气进行净化处理，首先风机将污染空气吸入净化器内，气流通过HEPA高效过滤网吸附过滤烟尘、细菌病毒等细微污染物，后通过沸石分子筛膜对气流中的有害物质如甲醛、甲苯等进行进一步的吸收。对室内空气质量进行高效监测及净化。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例室内空气监测净化器的结构示意图；
图2是本发明实施例室内空气监测净化器的内部俯视图；
其中：1—VOC传感器；2—显示屏；3—室内空气监测净化器开关；4—沸石分子筛陶瓷珊瑚模块进风口；5—软管；6—风机盒子；7—抽风机；8—固定板；9—进风口栅板；10—ADC0804芯片；11—电源开关；12—电路板；13—插头；14—沸石分子筛陶瓷珊瑚模块；15-HEPA滤网；16-回字型固定架；17-89C52单片机；18-隔板；19-蜂鸣器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，提供一种基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，包括净化器壳体、抽风机、沸石分子筛陶瓷珊瑚模块、监测模块，其中抽风机、监测模块固定在净化器壳体的内部，沸石分子筛陶瓷珊瑚模块与抽风机的出风口连接，净化器壳体的一侧开设进风口，外部空气经过净化器壳体的进风口抽入抽风机，从抽风机的出风口流向沸石分子筛陶瓷珊瑚模块；沸石分子筛陶瓷珊瑚模块由陶瓷珊瑚和沸石分子筛膜组成，陶瓷珊瑚作为沸石分子筛膜的支撑体；监测模块用于测量空气中有害气体浓度并与预设有害气体浓度对比，空气中有害气体浓度超过预设有害气体浓度时，发出警报并开启抽风机。
沸石分子筛陶瓷珊瑚模块，其中陶瓷珊瑚形像树枝，表面粗糙，多孔。有利于沸石分子筛的附着并增加与空气的接触面积，加快对污染空气的净化。所以，我们选用陶瓷珊瑚作为沸石分子筛膜的支撑体。沸石分子筛是结晶铝硅酸水合物金属盐的，它以其规整的晶体结构、均匀一致的孔分布,极高的比表面积和吸附容量及可调变的表面性质在气体吸附领域得到广泛的应用。由阳离子和带负电荷的硅铝氧骨架所构成的沸石本身是一种极性物质,可通过静电诱导使分子极化；甲醛等醛类物质含有羰基极性基团,为极性吸附质,易于被沸石吸附，空气中的其他有害气体也可以被有效吸收。HEPA无法吸收空气中的有害气体，而沸石分子筛可对过滤后空气中的有害气体进行充分吸收。
陶瓷珊瑚的制备方法如下：
（1）制备改性高岭土：将天然高岭土过筛220目，加入去离子水在超声波清洗仪中洗涤，加入一定量的HDTMA-Br (十六烷基三甲基溴化铵)，震荡摇匀。而后将此改性所得高岭土置于80℃烘箱中烘干,研磨后220目过筛，将干燥样品焙烧 4h 。待样品冷却后，充分研磨过220目筛 。
（2）将改性高岭土与一定量的水混合，在其中加入玉米淀粉、硅酸钠、碳酸钠，注入石膏模。玉米淀粉作为成孔剂，在陶瓷中做出大量孔道。
（3）把珊瑚坯体从石膏模内脱出后，进行高温烧结。
沸石分子筛膜的制备方法包括如下步骤：对陶瓷珊瑚进行预处理，按一定比例配制X型沸石分子筛晶种，利用超声波的充分震荡将晶种涂抹在陶瓷表面，晾干烘干后，再在陶瓷珊瑚表面缠上生料带，利于在陶瓷珊瑚内部合成沸石分子筛膜，将反应液与陶瓷珊瑚放入反应釜生成沸石分子筛膜。利用二次生长法使沸石分子筛均匀附着在珊瑚形陶瓷支撑体表面。
进一步地，沸石分子筛陶瓷珊瑚模块的底面固定在净化器壳体的上端面上方，在净化器壳体的上端面开设通孔，连通抽风机的出风口与沸石分子筛陶瓷珊瑚模块的底面。室内空气监测净化器外部的空气被抽风机抽入，并通过沸石分子筛陶瓷珊瑚模块，实现净化。
本发明实施例中，该室内空气监测净化器还包括HEPA滤网，覆盖净化器壳体的进风口。HEPA(High efficiency particulate air Filter)，即高效空气过滤器。HEPA滤网对于0.1微米和0.3微米颗粒的有效率达到99.998%，是烟雾、灰尘以及细菌等污染物最有效的过滤媒介，相对于静电过滤网，HEPA滤网更加有效安全，过滤能力也更高。HEPA网的特点是空气可以通过，但细小的微粒却无法通过。
进一步地，HEPA滤网通过回字型固定架固定在净化器壳体的进风口处。
进一步地，抽风机通过风机盒子固定在净化器壳体内部，抽风机的侧面为圆柱状，通过外方内圆的固定板将抽风机固定在风机盒子内部。抽风机可进行微动开关四万个行程以上，有热熔断器，能有效地保护电机。应用九片航空型纹理设计使排气量增大。另外，它还采用轴流式多叶片风叶设计，实现低噪音，大风量。
本发明实施例室内空气监测净化器中，净化器壳体的进风口设置进风口栅板，抽风机的出风口与净化器壳体上端面的通孔通过软管连接。
进一步地，监测模块包括VOC传感器（挥发性有机化合物传感器）、处理器、报警器，VOC传感器固定在净化器壳体的外表面，处理器、报警器固定在净化器壳体的内部，VOC传感器的输出端与处理器的信号输入端连接，处理器的信号输出端与报警器、抽风机连接；VOC传感器用于测量空气中有害气体浓度，处理器用于将VOC传感器所测有害气体浓度与预设有害气体浓度对比，并控制报警器和抽风机。
进一步地，处理器包括ADC0804芯片，89C52单片机，ADC0804芯片与VOC传感器的输出端连接，ADC0804芯片采集VOC传感器输出的模拟信号，将其转换为数字信号后输入89C52单片机的信号输入口（P0口）。依据实验标定的电压与甲醛、甲苯、二甲苯气体浓度的关系，89C52单片机处理后判断空气质量的等级，将其显示在液晶显示屏上，液晶显示屏固定在净化器壳体的外表面，液晶显示屏与89C52单片机的信号输出端连接。如当空气质量在标准范围内时，液晶显示屏显示为“Air Quality: good”。
其中，报警器为蜂鸣器，净化器壳体的材质为亚克力板。亚克力板具有优良的耐候性，即使长时间日光照射、风吹雨淋也不会使其性能发生改变，抗老化性能好，且其易进行机械加工。
本发明实施例中，所述有害气体为甲醛、甲苯、二甲苯。
在本发明的较佳实施例中，如图1、图2所示，在亚克力板材料的净化器壳体上，净化器壳体的进风口设置进风口栅板9，进风口栅板内侧用回字型固定架16将HEPA滤网15黏住固定在净化器壳体上，抽风机7通过风机盒子6固定在净化器壳体内部，抽风机的侧面为圆柱状，通过外方内圆的固定板8将抽风机固定在风机盒子6内部。抽风机的出风口与软管5相连，软管5向上弯，软管的出口处为下一净化单元沸石分子筛陶瓷珊瑚模块进风口4，抽风机的出风口与净化器壳体上端面的通孔通过软管连接。软管直径为5厘米。在净化器壳体的上部设有一隔板18，用于固定沸石分子筛陶瓷珊瑚模块14。沸石分子筛陶瓷珊瑚模块14的主体为陶瓷珊瑚，陶瓷珊瑚内部附着一层沸石分子筛膜。监测系统由89C52单片机17、ADC0804芯片10、VOC传感器1、显示屏2、蜂鸣器19，室内空气监测净化器开关3组成。89C52单片机17、ADC0804芯片10固定在电路板12上，还包括电路板的供电插头13，及电路板的电源开关11。显示屏为1602液晶显示屏。采用89C52单片机，系统通过ADC0804芯片10采集VOC传感器1输出的模拟信号，将其转换为数字信号后输入89C52单片机P0口。依据实验标定的电压与甲醛、甲苯、二甲苯气体浓度的关系，89C52RC单片机17处理后判断空气质量的等级，将其显示在显示屏2上。如当空气质量在标准范围内时，显示屏显示为“Air Quality: good”。当空气质量一般，但在安全范围内时，显示屏显示为“Air Quality: save”。当空气质量影响人体健康时，显示屏显示为“dangerous!”并使蜂鸣器19报警。
由于与有机膜相比，无机膜具有耐高温、化学稳定性好、抗微生物侵蚀能力强、机械强度大以及不易胀、易清洗再生等优点。其中，沸石分子筛膜除了具有一般无机膜的特性外，还可利用有机物构型的不同来分离吸附甲醛、苯系物等，具有孔径小、均一等优点，同时能够在功能化载体表面上生成异向成核，从而形成分子筛膜附着于多孔陶瓷上。本发明室内空气监测净化器结合仿生珊瑚形陶瓷支撑体和HEPA滤网对污染空气进行净化处理，首先风机将污染空气吸入净化器内，气流通过HEPA高效过滤网吸附过滤烟尘、细菌病毒等细微污染物，后通过沸石分子筛膜对气流中的有害物质如甲醛、甲苯等进行进一步的吸收，实现对室内空气质量进行高效监测及净化。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，其特征在于，包括净化器壳体、抽风机、沸石分子筛陶瓷珊瑚模块、监测模块，其中抽风机、监测模块固定在净化器壳体的内部，沸石分子筛陶瓷珊瑚模块与抽风机的出风口连接，净化器壳体的一侧开设进风口，外部空气经过净化器壳体的进风口抽入抽风机，从抽风机的出风口流向沸石分子筛陶瓷珊瑚模块；沸石分子筛陶瓷珊瑚模块由陶瓷珊瑚和沸石分子筛膜组成，陶瓷珊瑚作为沸石分子筛膜的支撑体；监测模块用于测量空气中有害气体浓度并与预设有害气体浓度对比，空气中有害气体浓度超过预设有害气体浓度时，发出警报并开启抽风机；沸石分子筛陶瓷珊瑚模块的底面固定在净化器壳体的上端面上方，在净化器壳体的上端面开设通孔，连通抽风机的出风口与沸石分子筛陶瓷珊瑚模块的底面。
2.根据权利要求1所述的基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，其特征在于，还包括HEPA滤网，覆盖净化器壳体的进风口。
3.根据权利要求2所述的基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，其特征在于，HEPA滤网通过回字型固定架固定在净化器壳体的进风口处。
4.根据权利要求1所述的基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，其特征在于，抽风机通过风机盒子固定在净化器壳体内部，抽风机的侧面为圆柱状，通过外方内圆的固定板将抽风机固定在风机盒子内部。
5.根据权利要求3所述的基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，其特征在于，净化器壳体的进风口设置进风口栅板，抽风机的出风口与净化器壳体上端面的通孔通过软管连接。
6.根据权利要求1所述的基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，其特征在于，监测模块包括VOC传感器、处理器、报警器，VOC传感器固定在净化器壳体的外表面，处理器、报警器固定在净化器壳体的内部，VOC传感器的输出端与处理器的信号输入端连接，处理器的信号输出端与报警器、抽风机连接；VOC传感器用于测量空气中有害气体浓度，处理器用于将VOC传感器所测有害气体浓度与预设有害气体浓度对比，并控制报警器和抽风机。
7.根据权利要求6所述的基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，其特征在于，处理器包括ADC0804芯片，89C52单片机，ADC0804芯片与VOC传感器的输出端连接，ADC0804芯片采集VOC传感器输出的模拟信号，将其转换为数字信号后输入89C52单片机的信号输入口。
8.根据权利要求7所述的基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，其特征在于，报警器为蜂鸣器，净化器壳体的材质为亚克力板。
9.根据权利要求1所述的基于沸石分子筛膜技术的室内空气监测净化器，其特征在于，所述有害气体为甲醛、甲苯、二甲苯。
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