CN106014139A - 自降解pm2.5的智能水循环推拉窗扇 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇的构建方法，它包括水循环智能控制单元、截留‑洗脱净化单元以及多功能耦合降解单元固定连接在框架上。本发明智能控制喷水单元和截留‑洗脱净化单元通过增加断面湿度的方式溶解PM2.5中的无机盐，并加重沉降PM2.5中的有机碳和颗粒碳，实现污染物的截留和洗脱；然后，经过多功能耦合降解单元中植物、微生物以及吸附材料的耦合作用，最终实现污染物的降解。本发明具有PM2.5的高效去除、水体智能循环控制、系统内部污染物自降解、室内环境美化的综合效果。

Description

自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇
技术领域
本发明通过构建自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇探索了一种PM2.5截留和降解的方法或工艺。
背景技术
随着空气质量的恶化，“雾霾”天气已经成为一种新的环境灾害性现象。在雾霾天气中，PM2.5是“罪魁”。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，PM2.5成分很复杂，主要包括有机碳、元素碳、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠盐等，多来源于燃煤、燃气、燃油排放的烟尘以及交通工具排放的尾气，汽车在运行中排放的尾气所释放出的PM2.5一般集中在10层楼的高度以下，在点火的时候尾气是最脏最重的，容易就近就被10楼以下的居民消化掉。PM2.5粒径小、活性强，易附带有毒、有害物质，能较长时间悬浮于空气中，并飘到较远的地方，对大气环境质量和人体健康的影响较大。PM2.5可被直接吸入人体支气管和肺泡，干扰肺部气体交换，使机体容易处在缺氧状态，引发哮喘、支气管炎和心血管病等疾病。中国社科院城市发展与环境研究所近期发布的《城市蓝皮书》中指出由于PM2.5的影响，近九成中国城市目前正处于“亚健康”状态。2013年，韦斯特等的研究得出全世界每年因为室外的有毒空气污染物PM2.5而死亡的人数为210万。
为了减小PM2.5所带来的有害影响，中国专利申请201310245862.6提出了一种PM2.5换气扇，利用过滤水帘吸收室外空气的灰尘以及PM2.5，从而达到了更换以及净化室内空气的目的；中国专利申请201510307864.2提出了一种透光、透气、静电排斥PM2.5空气过滤膜及制备方法，采用纳米纤维技术和静电排斥作用制备出可以应用于窗纱的空气过滤膜，保证在开窗通风的同时将细颗粒物PM2.5阻挡在外；中国专利申请201410006669.1提出了一种防PM2.5窗纱及其制备方法，有效减少了PM2.5的入室量。以上发明专利在室内空气净化中起到了重要的作用，但也存在一些不足之处，如过滤装置需要经常更换和清洗，或者需要经常补水不能实现系统的自循环，也没有美化室内环境的效果。
如何克服现有技术的不足已成为空气净化领域中亟待解决的重点难题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇的构建方法，本发明可以有效拦截、洗脱入室空气中的PM2.5，并通过植物、微生物以及吸附材料的耦合作用，最终实现空气中有机碳和无机盐的降解，而且具有外形美观、结构简单的优点，适用于入室空气的净化。
根据本发明所提出的自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，其特征在于其由水管过滤器、进水管、微型水泵、电源适配器、出水管组成的水循环智能控制单元与由纱网、有机玻璃板、上梯形支架、下梯形支架、竖撑、条形花洒、喷淋头组成的截留-洗脱净化单元以及由集水槽、固定卡槽、水培植物、吸附材料、微孔过滤板组成得多功能耦合降解单元固定连接在框架上。其中：水循环智能控制单元的进水管材质为硅胶或PVC，出水管为不锈钢可伸缩软管；截留-洗脱净化单元上梯形支架和下梯形支架分别垂直安装在铝合金或不锈钢框架的顶部和底部，竖撑安装在上梯形支架和下梯形支架之间，纱网材质为金刚纱网、不锈钢纱网、尼龙纱网，纱网包裹连接在梯形支架和下梯形支架外围，无色透明的有机玻璃板安装于上梯形框架上以及连接上梯形框架和下梯形框架的侧边，安装有喷淋头的条形花洒连接在上梯形支架的短边上；多功能耦合降解单元水培植物为绿萝、吊兰的一种或几种，吸附材料为生物沸石和生物陶粒中的一种或几种。
本发明实现的原理是：首先，空气中相对湿度的增加有利于PM2.5的沉降，水与盐化合物生成的水合物对PM2.5的影响较大，由于湿度的改变还形成了盐的微小溶液液滴，易于沉降。其次，水培植物叶表面具有一定湿润性和粗糙度，有利于PM2.5的沉积；水培植物的光合、呼吸作用使植物通过气孔直接吸收PM2.5，促进PM2.5的去除；水培植物的蒸腾作用有助于增加相对湿度，营造利于颗粒物沉降的良好条件。再则，本发明所述的智能水循环单元为系统中的水提供了有足够的溶解氧。生物沸石和生物陶粒所附着的好氧微生物在氧气充足的情况下，将系统中的有机物降解为无机盐，被水培植物同化吸收，或者通过吸附和离子交换等作用被保存至生物沸石和生物陶粒中。
本发明与现有技术相比其显著优点在于：
一是通过电源的开关，智能控制水循环的启闭，实现雾霾天气时入室空气中PM2.5的截留洗脱，不需要经常加水。
二是被水流拦截下来的有机碳、铵盐、钠盐和重金属等污染物质，经过生物沸石和生物陶粒的吸附与水培植物的同化吸收，在系统内部降解。
三是水培植物还能吸收室内的二氧化碳，释放出氧气，实现室内环境的美化。
四是为水培植物根系环境富氧，促进水培植物的生长；另外，喷水在拦截洗脱污染物的同时，也携带了空气进入多功能耦合降解单元，增加系统中的溶解氧，促进微生物的硝化反应，增强生物沸石和生物陶粒交换铵离子的能力，增强系统污染物的去除能力。
五是植物体作为颗粒物的重要载体与过滤器，具有重复利用功能，可在水体冲刷后，恢复吸附能力。
本发明能为空气中PM2.5等颗粒物的去除提供方法，实现入室空气的净化，具有效果好、费用低、维护管理方便、无二次污染等功能。
附图说明
图1为本发明提出的自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇的结构示意图。
图2为本发明提出的截留-洗脱净化单元侧剖示意图。
图3为本发明提出的多功能耦合降解单元俯视图。
其中：1、水循环智能控制单元；2、截留-洗脱净化单元；3、多功能耦合降解单元；4、框架；5、水管过滤器；6、进水管；7、微型水泵；8、电源适配器；9、出水管；10、纱网；11、有机玻璃板；12、上梯形支架；13、下梯形支架；14、竖撑；15、条形花洒；16、喷淋头；17、集水槽；18、固定卡槽；19、过滤卡槽；20、水培植物；21、吸附材料；22、微孔过滤板；23、净水箱；24、调节脚。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
结合图1，本发明提出的自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，它由水管过滤器5、进水管6、微型水泵7、电源适配器8、出水管9组成的水循环智能控制单元1，与由纱网10、有机玻璃板11、上梯形支架12、下梯形支架13、竖撑14、条形花洒15、喷淋头16组成的截留-洗脱净化单元2；以及由集水槽17、固定卡槽18、过滤卡槽19、水培植物20、吸附材料21、微孔过滤板22、净水箱23、调节脚24组成的多功能耦合降解单元3固定连接在框架4上。其中：所述的水循环智能控制单元1：其特征在于微型水泵7的两端安装进水管6和出水管9，在进水管6的前端安装水管过滤器5，电源适配器8用于控制微型水泵7的工作状态，实现系统内部水体的智能循环。其中，所述的进水管6的材质为硅胶或PVC，出水管9为不锈钢可伸缩软管。
所述的截留-洗脱净化单元2中的上梯形支架12和下梯形支架分别垂直安装在框架4的顶部和底部；条形花洒15通过自旋的方式与水循环智能控制单元1的出水管9相连，条形花洒15上安装有喷淋头16，条形花洒15固定安装在上梯形支架12的短边上，条形花洒15的宽度比上梯形支架12短边的宽度少2-4cm；纱网10包裹连接上梯形支架12和下梯形支架13两个对称侧面；竖撑14用于固定连接上梯形支架12和下梯形支架13；有机玻璃板11厚度为2-3mm，无色透明，安装于上梯形框架12上以及连接上梯形框架12和下梯形框架13的另外两个侧边面。其中，纱网10的材质为金刚纱网、不锈钢纱网、尼龙纱网。
所述的多功能耦合降解单元3中的集水槽17和净水箱23由PVC板构建而成，并在集水槽17内部设置梯形的固定卡槽18用于安装固定框架4和下梯形支架13；集水槽17和净水箱23之间为微孔过滤板22，净水箱23通过水循环智能控制单元1的水管过滤器5与进水管6相连；生物陶粒和生物沸石等吸附材料21铺设在集水槽17内部；调节脚24位于集水槽17和净水箱23的底部，起到平衡的作用；水培植物20为具有顽强生命力额藤本植物绿萝、草本植物吊兰一种或一种以上；吸附材料21为生物沸石和生物陶粒中的一种或几种；框架4材质为铝合金或不锈钢，框架4左侧和右侧设有凹槽，保证其能连接在窗框上。
所述的水循环智能控制单元1与截留-洗脱净化单元所喷出的水流能够吸收空气中的无机盐，并加重截留空气中的PM2.5，使入室空气得以净化；同时，水体携带空气中的氧气进入多功能耦合降解单元3，保证了该单元的富氧；充足的氧气可加强微生物的降解功能，消耗从空气中沉降下来的有机碳；生物陶粒和生物沸石等吸附材料21可以吸附水体中的营养盐，然后经过水培植物的同化吸收转化为植物组织，实现水中污染物的去除。
以下结合图1和图2，进一步说明本发明的具体操作步骤：
本发明提出的自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，包括水循环智能控制单元、截留-洗脱净化单元以及多功能耦合降解单元固定连接在框架上。
步骤一：用铝合金构建框架4、上梯形支架12、下梯形支架13和竖撑14，并将上梯形支架12和下梯形支架13的底边固定连接在框架4的顶部和底部，用两根竖撑14上梯形支架12和下梯形支架13。
步骤二：上梯形支架12和下梯形支架分别安装在框架4上；将厚度为2-3mm的有机玻璃板安装于上梯形框架12上以及连接上梯形框架12和下梯形框架13的侧边，条形花洒15固定安装在上梯形支架12的短边上，条形花洒15上安装有喷淋头16，条形花洒15的宽度比上梯形支架12短边的宽度小2-4cm；用纱网10包裹连接上梯形支架12和下梯形支架13。
步骤三：用PVC板构建一个无盖的长方体水箱，长方体水箱的宽度约是上梯形支架12或下梯形支架13的两倍左右，在长方体水箱左侧或右侧6-10cm处安装过滤卡槽19，过滤卡槽19上安装微孔过滤板22，微孔过滤板22将水箱分成两个部分，在体积较小的部分为净水箱23，其顶部安装PVC板密封，并挖一个与进水管6相契合的孔；另外体积较大部分为集水槽17，，将固定卡槽18安装在集水槽17中，固定卡槽18的底边与水箱的一个长边相接；并在靠近另外一个长边的水箱底部安装调节脚24。
步骤四：将框架4和下梯形支架13装在集水槽17中的固定卡槽18内；将生物陶粒和生物沸石等吸附材料21装入集水槽17中，注水，种植水培植物20。
步骤五：将微型水泵7安装在净水箱23箱顶上，进水管6的一端放入净水箱23中，另一端与微型水泵7相连，出水管9安装在微型水泵7上，条形花洒15通过自旋的方式与水循环智能控制单元1的出水管9相连，在进水管6的前端安装水管过滤器5，电源适配器8用于控制微型水泵7的工作状态，实现系统内部水体的智能循环。
以下进一步说明本发明实施效能的具体对比实例：
构建自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，框架外部尺寸为高×宽＝112cm×86cm，集水槽的外部尺寸为长×宽×深＝100cm×20cm×15cm，铺设厚度为10cm的生物陶粒和生物沸石。注入自来水后，种植驯化后的绿萝。将构建好的自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇代替原有纱窗，试验季节为雾霾较为严重的冬季，试验时间6天。采用重量法测定空气质量指数，用十万分之一天平称量滤膜收集PM2.5和PM10前后的质量，具体数值详见表1。
表1装有自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇的室内、室外空气质量指数对比表
如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。

Claims (7)

1.一种自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，其特征在于其由水循环智能控制单元、截留-洗脱净化单元以及多功能耦合降解单元依次固定连接在框架上；其中所述的水循环智能控制单元按水流方向依次由水管过滤器、进水管、微型水泵、电源适配器、出水管连接而成；所述的截留-洗脱净化单元由纱网、有机玻璃板、上梯形支架、下梯形支架、竖撑、条形花洒、喷淋头组成；所述的多功能耦合净化单元由集水槽、固定卡槽、过滤卡槽、水培植物、吸附材料、微孔过滤板、净水箱和调节脚组成。
2.根据权利要求1所述的自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，其特征在于所述的进水管的材质为硅胶或PVC，出水管为不锈钢可伸缩软管；所述的纱网材质为金刚纱网、不锈钢纱网或尼龙纱网；所述的框架材质为铝合金或不锈钢。
3.根据权利要求1所述的一种自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，其特征在于所述的纱网包裹连接上梯形支架和下梯形支架形成的对称侧面；所述的有机玻璃板厚度为2-3mm，无色透明，安装于连接上梯形框架和下梯形框架的另外两个侧面。
4.根据权利要求1所述的一种自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，其特征在于所述的上梯形支架和下梯形支架分别垂直安装在框架的顶部和底部，竖撑安装在上梯形支架和下梯形支架之间。
5.根据权利要求1所述的一种自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，其特征在于所述的条形花洒上设有喷淋头，条形花洒固定安装在上梯形支架的短边上，条形花洒的宽度比上梯形支架短边的宽度少2-4cm。
6.根据权利要求1所述的一种自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，其特征在于所述的水培植物为具有顽强生命力额藤本植物绿萝、草本植物吊兰一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的一种自降解PM2.5的智能水循环推拉窗扇，其特征在于所述的吸附材料为生物沸石和生物陶粒中的一种或几种。
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