CN105605690B - 一种基于湿法过滤的室内空气净化系统及净化方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于湿法过滤的室内空气净化系统及净化方法，包括从上向下依次设置的连接在一起且盛装能够净化空气的处理溶液的三层集液槽，处理溶液顶部设置有过滤网，壳体顶部开设有出风口，其中最下方一个集液槽的底部设置有吸风机，每个集液槽底部均设置有止流阀，吸风机出口与最下方一个集液槽底部的止流阀的入气口相连通，止流阀的出气口将气体通入到相应集液槽内。本发明具有加工简单，加液方便，拆装容易，能保持良好的密封性，可以有效地提高室内空气的净化率，除去空气中的有毒性气体、灰尘、重金属颗粒以及有机物粒子，同时加湿空气杀死有害细菌病毒，保持良好的室内空气质量。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化领域，具体涉及一种基于湿法过滤的室内空气净化系统及净化方法。
背景技术
目前空气污染已经严重危害着人们的安全，北方地区冬天常常要遭受雾霾的困扰，空气净化系统的需求急剧增加。目前所用的空气净化器主要有过滤性空气净化器、光催化空气净化器，等离子体空气净化器等，这些净化器有的能够一定程度上净化空气中的甲醛，有的可以吸附空气中的较大的固体颗粒。研究表明，雾霾主要成分为气溶胶，成分比较复杂主要成分是铝硅酸盐，二氧化硫、氮氧化物的颗粒，特别是还有一些含有铅铬等重金属颗粒，这些颗粒的尺寸大都在纳米级，上述空气净化设备很难净化。因此，开发一种能够有效净化空气中PM2.5的净化器可以确保室内空气的干净，防止人们吸入过多的雾霾而产生各种疾病。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于湿法过滤的室内空气净化系统及净化方法法，该系统使用简单，可以在常规空气净化的同时有效去除空气中的可吸入颗粒物，易于应用，效果好。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种基于湿法过滤的室内空气净化系统，包括从上向下依次设置的连接在一起且盛装能够净化空气的处理溶液的三层集液槽，处理溶液顶部设置有过滤网，壳体顶部开设有出风口，其中最下方一个集液槽的底部设置有吸风机，每个集液槽底部均设置有止流阀，吸风机出口与最下方一个集液槽底部的止流阀的入气口相连通，止流阀的出气口将气体通入到相应集液槽内。
所述集液槽包括上层集液槽、中层集液槽和下层集液槽，上层集液槽内盛装有质量分数为1％的高锰酸钾溶液，中层集液槽内盛装有0.005～0.01mol/L的氢氧化钠溶液，下层集液槽内盛装有质量分数为30-38％的醋酸溶液。
高锰酸钾溶液、氢氧化钠溶液以及醋酸溶液的液位高度均为5-10mm。
所述上层集液槽与中层集液槽、中层集液槽与下层集液槽之间通过螺旋结构连接。
所述上层集液槽、中层集液槽、下层集液槽均带有排液口和进液口。
所述下层集液槽设置在支架上。
所述过滤网为海绵过滤网。
所述上层集液槽、中层集液槽、下层集液槽内均设置有环装支撑圈，海绵过滤网设置在环状支撑圈上。
所述止流阀出气口连接有分布器；吸风机出风口与止流阀通过接管连接。
一种基于湿法过滤的室内空气净化方法，吸风机将空气吸入，空气经止流阀和均布器，进入到下层集液槽中，空气与高锰酸钾溶液接触，氧化空气中的有毒性气体和有机物颗粒，氧化后的毒性气体、重金属颗粒、灰尘、细菌螨虫会在溶液液面形成气泡最后从液面溢出，与海绵过滤网接触，海绵过滤网过滤掉一部分大颗粒分子；经过高锰酸钾溶液的空气经过中层集液槽底部的止流阀和分布器进入到中层集液槽，此时空气与氢氧化钠溶液接触，除去空气中的重金属粒子和毒性气体，经过氢氧化钠溶液的空气再进入第三层集液槽中与醋酸溶液反应，醋酸溶液除去空气中的细菌病毒有害物质并且通过吸收未被氧化的有机物颗粒和有机物气体进一步净化空气，空气通过海绵过滤网，最终被净化加湿的空气通过出风口重新进入室内。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明通过设置三层集液槽，集液槽中盛装处理溶液，并且处理溶液为生活中常用的溶液，并且可循环使用，所以具有成本低的优点；采用设置三个集液槽和吸风机即可实现空气的净化，具有结构简单，密封性好，安装拆卸方便，便于加液维修清洗的优点；由于处理溶液能够净化空气，且具有净化效率高，除可祛除空气中的颗粒粉尘有毒性气体，更可有效的吸收空气中的微小颗粒同时加湿空气消毒杀菌，使室内空气污染最大限度的减弱，达到净化湿润空气的要求。
进一步的，通过采用氧化溶液层(即高锰酸钾溶液)和酸碱溶液(氢氧化钠溶液和醋酸溶液)层多层对空气进行加湿过滤，氧化溶液的主要作用是将空气中的有毒气体如一氧化氮、一氧化碳等氧化为易溶性气体或无毒性气体如二氧化氮、二氧化碳，将有机物诸如甲醛、苯之类氧化为二氧化碳和水。碱性溶液主要作用是与重金属粒子以及被氧化的毒性气体发生反应生成沉淀或无毒性气体，消毒杀菌，并吸附空气中的灰尘。酸性溶液的主要作用是吸收溶解未被高锰酸钾氧化的有机气体和有机物颗粒，同时消毒杀菌，吸附灰尘，加湿空气。这些溶液通过润湿的方法先将这些气溶胶溶解在溶液中，然后通过过滤，让较轻的气体成分逸出，让润湿灰尘留在回收瓶中。通过对室内空气净化实验，表面净化效果明显。
进一步的，本发明设计了进液口和排液口，方便了对溶液的添加与排放，同时也方便了对装置的清洗；采用螺纹连接方式连接3层集液槽，既满足了拆卸容易，安装便捷的要求，同时也保证了装置的密封性。
进一步的，吸风机出风口与止流阀通过接管连接，由于经过每层集液槽中溶液的空气还要经过海绵过滤网，海绵过滤网可以有效的隔绝液泡形成时发出的声响，保持室内的安静，具有工作噪音小、实用的优点。
本发明在净化空气时，吸风机将空气吸入，空气经止流阀和均布器，进入到下层集液槽中，空气与高锰酸钾溶液接触，氧化空气中的有毒性气体和有机物颗粒，氧化后的毒性气体、重金属颗粒、灰尘、细菌螨虫会在溶液液面形成气泡最后从液面溢出，与海绵过滤网接触，海绵过滤网过滤掉一部分大颗粒分子；经过高锰酸钾溶液的空气经过中层集液槽底部的止流阀和分布器进入到中层集液槽，此时空气与氢氧化钠溶液接触，除去空气中的重金属粒子和毒性气体，经过氢氧化钠溶液的空气再进入上层集液槽中与醋酸溶液反应，醋酸溶液除去空气中的细菌病毒有害物质并且通过吸收未被氧化的有机物颗粒和有机物气体进一步净化空气，空气通过海绵过滤网，最终被净化加湿的空气通过出风口重新进入室内。
本发明中通过在下层集液槽中加入氧化溶液，中层集液槽中加入碱性溶液，上层集液槽中加入酸性溶液，氧化溶液采用高锰酸钾溶液；酸碱溶液分别采用醋酸水溶液和氢氧化钠稀溶液。氧化溶液的主要作用是将空气中的有毒气体如一氧化氮、一氧化碳等氧化为易溶性气体或无毒性气体如二氧化氮、二氧化碳，将有机物诸如甲醛、苯之类氧化为二氧化碳和水；碱性溶液主要作用是与重金属粒子以及被氧化的毒性气体发生反应生成沉淀或无毒性气体；酸性溶液主要作用是吸收未被氧化的有机物粒子和有机气体分子，同时消毒杀菌，吸附空气中的灰尘，加湿空气。
有毒性气体可以通过与氧化溶液一系列反应转变为无毒性气体或易溶性气体，进而与碱性溶液反应生成盐不会出现二次污染；吸附后的灰尘、重金属可以与碱溶液生成沉淀，颗粒物质可以被很好的固定，在更换、维修时这些颗粒很难轻易跑出，造成污染；未被氧化的有机物分子可以溶解于醋酸溶液中；细菌病毒如螨虫、结核杆菌等通过酸碱溶液可以很好的被杀死，让室内的细菌数量大大减少。
醋酸溶液置于容器上部，可以阻挡未被氧化的有机气体分子和有机颗粒再次挥发到空气二次污染，也可以起到杀菌消毒的作用。
各溶液顶部均加有海绵一类的柔性过滤层，主要起过滤空气和溃灭气泡并消音的作用，在底层集液槽中的的海绵过滤网的海绵空隙最大，上层集液槽中的海绵过滤网的海绵空隙最小，3层海绵过滤网过滤能够有效的防止未被处理的颗粒重新进入空气二次污染。
空气中可吸入颗粒物的主要成分重金属物质可以通过与无机溶液中的氢氧化钠稀溶液反应，生成沉淀有效的除去，所以本发明能够有效去除空气中的可吸入颗粒物。有机物质可以通过氧化溶液有效的氧化除去；未被氧化的有机物质可以通过醋酸溶解、吸收除去；矿物颗粒物和酸性盐可以通过它们在溶液的沉淀作用来除去。本发明还可以有效去除空气中的有毒性气体。通过氧化溶液高锰酸钾，一氧化氮、一氧化碳、甲烷等有毒性气体被氧化为易溶性气体或无毒性气体如二氧化氮、二氧化碳等。进而气体进入氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液可以通过溶解、中和，有效的去除空气中的二氧化硫、二氧化氮之类的有毒性气体，使之反应生成易溶性盐完全改变有害气体的性质；未被氧化的甲烷等有机气体可以溶解于醋酸溶液中。
通过无机溶剂中的碱性溶液和酸性溶液，空气含有的螨虫、流感病毒、结核杆菌、肺炎球菌、基因毒性诱变物质等可以被大量杀死，所以本发明可以有效去除空气中的细菌病毒等有害物质。本发明可以在净化空气的同时，将醋酸和水挥发至室内空气，适当提高空气的湿度，并且保护人的健康。本发明除去可吸入颗粒物，有毒性气体，细菌病毒的同时，在拆卸加液或维修的时候不会使已除去的颗粒物质、有毒性气体二次排出形成二次污染。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
图2为本发明的俯视图。
图3为管道风机、均布器和止流阀的连接示意图。
图中，1为支架；2为吸风机；3为止流阀；4为集液槽；5为环装支撑圈；6为海绵过滤网；7为均布器；8为排液口；9为进液口；10为出风口；11为高锰酸钾溶液；12为氢氧化钠溶液；13为醋酸溶液；14为螺纹结构。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1和如图2，本发明包括从上向下依次设置的连接在一起且盛装能够净化空气的处理溶液的三层集液槽4，三层集液槽包括上层集液槽、中层集液槽和下层集液槽，上层集液槽内盛装有质量分数为1％的高锰酸钾溶液11，并且高锰酸钾溶液11的液位高度为5-10mm；中层集液槽内盛装有0.005～0.01mol/L的氢氧化钠溶液12，并且氢氧化钠溶液12的液位高度为5-10mm；下层集液槽内盛装有质量分数为30-38％的醋酸溶液13，并且醋酸溶液的液位高度为5-10mm；每个集液槽内盛装的溶液顶部均设置有过滤网，过滤网为海绵过滤网6，并且下层集液槽中的海绵过滤网的孔径大于上层集液槽中海绵过滤网的孔径，所述上层集液槽、中层集液槽、下层集液槽内均设置有环装支撑圈5，海绵过滤网6固定在环状支撑圈5上。
上层集液槽的顶部开设有出风口10，下层集液槽的底部设置有吸风机2，上层集液槽和中层集液槽的底部均设置有止流阀3，并且止流阀均采用螺旋结构设置在集液槽上，便于拆卸且保证了密封性；吸风机2出口通过气管与下层集液槽底部的止流阀3的入气口相连通，止流阀3的出气口朝上，并且通过接管连接有分布器7，将气体通入到下层集液槽内。其中，分布器7为圆盘状结构，非管状结构，并且在圆盘上开孔，防止沉淀的组分被翻腾。
每层集液槽的底部均开设有排液口8，顶部均开设有进液口9，可以更便捷的往集液槽中加入适当的溶液或排出溶液，同时便于清洗。
所述上层集液槽与中层集液槽、中层集液槽与下层集液槽之间通过螺旋结构连接，使用螺旋结构拼接，拆卸安装方便，密封性良好。
所述下层集液槽设置在支架1上，支架1保证该系统的稳定性和平衡性。
一种基于上述系统的湿法过滤的室内空气净化方法：吸风机2将空气吸入，空气经止流阀3和均布器7，进入到下层集液槽中，空气与高锰酸钾溶液接触，氧化空气中的有毒性气体和有机物颗粒，氧化后的毒性气体、重金属颗粒、灰尘、细菌螨虫会在溶液液面形成气泡最后从液面溢出，与海绵过滤网6接触，海绵过滤网6过滤掉一部分大颗粒分子；经过高锰酸钾溶液的空气经过中层集液槽底部的止流阀和分布器进入到中层集液槽，此时空气与氢氧化钠溶液12接触，除去空气中的重金属粒子和毒性气体，经过氢氧化钠溶液的空气再进入第三层集液槽中与醋酸溶液13反应，醋酸溶液除去空气中的细菌病毒有害物质并且通过吸收未被氧化的有机物颗粒和有机物气体进一步净化空气，空气通过海绵过滤网，最终被净化加湿的空气通过出风口10重新进入室内。
如图1和图2所示，吸风机2将空气吸入该系统，由于空气压力作用，顶起止流阀3中的小球，使空气通过均布器7上圆盘的小孔均匀排入集液槽4中，而其中的高锰酸钾溶液11不能从止流阀流出，进而使空气充分与高锰酸钾溶液接触，氧化空气中的有毒性气体，如一氧化硫、一氧化氮、一氧化碳，生成二氧化氮、二氧化硫、二氧化碳等气体，有机物颗粒也会被氧化为二氧化碳。由于空气的密度远低于溶液密度，氧化后的毒性气体、重金属颗粒、灰尘、细菌螨虫等会在溶液液面形成气泡最后从液面溢出，与海绵过滤网6接触，海绵过滤网6的作用便是减少气泡的形成，降低噪音，并且过滤掉一部分大颗粒分子，使之不能通过下层集液槽中的海绵过滤网。由于吸风机2一直在工作，通过海绵过滤网的空气逐渐增多，空气压力增大，顶起中层集液槽底部的中止流阀的小球，使空气进入中层集液槽，此时空气通过均布器7与氢氧化钠溶液12充分接触，使空气中的毒性气体、重金属粒子充分与氢氧化钠反应，生成沉淀或无毒性气体，除去空气中的重金属粒子和毒性气体。由于气压继续不断加大，空气再进入上层集液槽中与醋酸溶液13充分反应，醋酸溶液除去空气中的细菌病毒等有害物质并且通过吸收未被氧化的有机物颗粒和有机物气体进一步净化空气，使空气通过空隙极小的海绵过滤网，最终被净化加湿的空气通过出风口10重新进入室内。
如图1所示，本发明中多层湿法过滤层的选择鉴于酸碱以及氧化物的性质。醋酸溶液置于上层有缓慢挥发消毒杀菌的作用，并且可以吸收有机分子，加湿空气，对人体没有害处；高锰酸钾有见光易分解的性质，不能放于有出风口顶层，并且有毒性气体和有机物颗粒需要氧化才能除去，因此置于最底层。
如图3所示，止流阀3下端与吸风机2出风口相连通，止流阀3与与均布器7通过接管相接，使空气通过均布器7上圆盘的小孔11充分与溶液接触，且不至于气体进入溶液时使底层的沉淀重新泛起；止流阀3与集液槽4通过螺纹结构14连接，便于拆卸且保证了密封性。
本发明的过滤机理主要是利用氧化溶液和酸碱溶液分别对空气进行加湿过滤，达到净化空气的目的。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于湿法过滤的室内空气净化系统，其特征在于，包括从上向下依次设置的连接在一起且盛装能够净化空气的处理溶液的三层集液槽(4)，处理溶液顶部设置有过滤网，壳体顶部开设有出风口(10)，其中最下方一个集液槽的底部设置有吸风机(2)，每个集液槽底部均设置有止流阀(3)，吸风机(2)出口与最下方一个集液槽底部的止流阀(3)的入气口相连通，止流阀(3)的出气口将气体通入到相应集液槽内；所述止流阀(3)出气口连接有均布器(7)；所述均布器(7)为圆盘状结构，圆盘上有开孔。
2.根据权利要求1所述的一种基于湿法过滤的室内空气净化系统，其特征在于，所述集液槽(4)包括上层集液槽、中层集液槽和下层集液槽，下层集液槽内盛装有质量分数为1％的高锰酸钾溶液(11)，中层集液槽内盛装有0.005～0.01mol/L的氢氧化钠溶液(12)，上层集液槽内盛装有质量分数为30-38％的醋酸溶液(13)。
3.根据权利要求2所述的一种基于湿法过滤的室内空气净化系统，其特征在于，高锰酸钾溶液、氢氧化钠溶液以及醋酸溶液的液位高度均为5-10mm。
4.根据权利要求2所述的一种基于湿法过滤的室内空气净化系统，其特征在于，所述上层集液槽与中层集液槽、中层集液槽与下层集液槽之间通过螺旋结构连接。
5.根据权利要求2所述的一种基于湿法过滤的室内空气净化系统，其特征在于，所述上层集液槽、中层集液槽、下层集液槽均带有排液口和进液口。
6.根据权利要求2所述的一种基于湿法过滤的室内空气净化系统，其特征在于，所述下层集液槽设置在支架(1)上。
7.根据权利要求2所述的一种基于湿法过滤的室内空气净化系统，其特征在于，所述过滤网为海绵过滤网(6)。
8.根据权利要求7所述的一种基于湿法过滤的室内空气净化系统，其特征在于，所述上层集液槽、中层集液槽、下层集液槽内均设置有环装支撑圈(5)，海绵过滤网(6)设置在环状支撑圈(5)上。
9.根据权利要求1所述的一种基于湿法过滤的室内空气净化系统，其特征在于，所述吸风机(2)出风口与止流阀(3)通过接管连接。
10.一种基于湿法过滤的室内空气净化方法，其特征在于，吸风机(2)将空气吸入，空气经止流阀(3)和均布器(7)，进入到下层集液槽中，空气与高锰酸钾溶液接触，氧化空气中的有毒性气体和有机物颗粒，氧化后的毒性气体、重金属颗粒、灰尘、细菌螨虫会在溶液液面形成气泡最后从液面溢出，与海绵过滤网(6)接触，海绵过滤网(6)过滤掉一部分大颗粒分子；经过高锰酸钾溶液的空气经过中层集液槽底部的止流阀和均布器进入到中层集液槽，此时空气与氢氧化钠溶液(12)接触，除去空气中的重金属粒子和毒性气体，经过氢氧化钠溶液的空气再进入第三层集液槽中与醋酸溶液(13)反应，醋酸溶液除去空气中的细菌病毒有害物质并且通过吸收未被氧化的有机物颗粒和有机物气体进一步净化空气，空气通过海绵过滤网，最终被净化加湿的空气通过出风口(10)重新进入室内。
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