CN106855490A

CN106855490A - 空气净化产品性能测试用尘源以及该尘源的发生方法、装置

Info

Publication number: CN106855490A
Application number: CN201611006934.1A
Authority: CN
Inventors: 王宝柱; 廖俊; 白云鹤
Original assignee: YUJIE NEW MATERIAL CO Ltd DONGGUAN CITY
Current assignee: YUJIE NEW MATERIAL CO Ltd DONGGUAN CITY
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2017-06-16

Abstract

本发明公开了一种空气净化产品性能测试用尘源以及该尘源的发生方法、装置，其尘源包括：a、模拟地质尘的无机尘源；b、可产生二次尘源的抛射剂；c、有机碳和油性颗粒物；所述的抛射剂包括：(1)氧化剂，其采用可在高温作用下分解产生氧气的无机盐；(2)燃烧剂，其采用可同氧化剂反应生产气体的有机化合物。本发明尘源发生方式为：将上述尘源被封装在一个具有喷口容器中，该容器的喷口通过易燃物封装，通过高温点燃激发尘源，即首先将易燃物引发燃烧，并令尘源产生化学反应，产生等离子态的高温气体，抛射一次尘源并产生二次尘源，用于测试净化产品的性能。本发明发生方法采用等离子态气体分散抛射方案，具有产气量小、分散均匀的特点。

Description

空气净化产品性能测试用尘源以及该尘源的发生方法、装置

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，特别是涉及一种空气净化产品性能测试用尘源以及该尘源的发生方法、装置。

背景技术

雾霾颗粒物构成了国内大气污染的主要污染物，由此引发了空气净化产品的快速发展，例如家用空气净化器。目前的净化性能测试特别是耐久性测试，仅仅能够采用“香烟烟雾”进行测试，香烟烟雾的粒径分布、化学成分、对颗粒物过滤器的失效机制与雾霾颗粒物相去甚远，不能够客观的表达空气净化产品的性能。因此，发明一种与国内空气污染现状相近的测试用尘源，用于测试空气净化产品是有着现实意义的。

大量研究表明，大气颗粒物(PM)主要由碳组分，水溶性离子(硫酸盐、硝酸盐、氨盐)以及地质尘等几个部分组成。水溶性离子是细颗粒物中非常重要的化学组成部分，研究证实水溶性离子对大气的消光系数具有较高的分担率，是雾霾导致能见度降低的主要原因。在中度污染的情况下，颗粒物质量浓度的粒径峰值在0.8μm左右，随着污染程度的降低，粒径峰值随之降低。霾中主要的离子成分为K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Si²⁺、NH⁴⁺、SO₄ ^2-、NO^3-、CL^-，在重度污染天气，SO₄ ^2-和Ca²⁺、Mg²⁺出现了明显的峰值，表明形成雾霾的主要污染物来源是煤燃烧产生，在轻度雾霾天气，NO^3-显示出较明显的峰值，表明主要污染物由汽车尾气以及光化学反应产生。

碳组份中的元素碳(EC)和有机碳(OC)也是构成雾霾颗粒物污染的主要成分，比例约占10～20％。EC主要来源于汽车尾气排放、燃料的不充分燃烧过程，OC来源复杂，基本来源于工业VOCs的排放、烹饪油烟等，OC多数与无机盐构成复杂的细微颗粒物，部分以凝聚液态颗粒物的形式存在。大量研究显示，正常情况下PM2.5占PM10质量浓度的55％左右。雾霾的形成是综合了气象条件、污染物排放、迁移凝并、光化学反应等复杂因素的过程，最终的表现形式为消光与能见度见底，可吸入性颗粒物大量增加危害健康。

空气净化装置的重要功能之一是使用过滤器捕集环境中的颗粒物，降低环境中的颗粒物浓度，提高环境空气质量。

在对聚丙烯静电驻极型过滤器的失效机理研究中，分别采用了KCL与DEHS(癸二酸二异辛酯)产生的气溶胶进行容尘量与过滤效率的变化实验，结论是静电驻极纤维表面被包覆导致的静电场减弱是过滤效率下降直至失效的主要原因。DEHS是油性颗粒物，被捕集后在纤维表面浸润、包覆，屏蔽了静电场，进而导致失效，而KCL并不显著。

荷电捕集型(典型形式为线板式静电过滤器)过滤器的主要失效机制表现在表面极化与法拉第笼现象。表面极化主要是由高阻抗粉尘引起，法拉第笼现象则由低阻抗或高湿度粉尘引起，两者都导致集尘器内部电场强度降低，进而粉尘收集能力下降，这一失效机制在工业积尘净化的大量应用实践中已经被证实。

由上所述，需要寻求一种接近大气雾霾成分与粒径分布、对过滤器的失效机制与使用环境相符的尘源，用于模拟测试空气净化装置的性能显得尤为重要。

在内燃机、汽车、空调、吸尘器等领域，人工测试用尘源已经得到广泛应用。

1.内燃机行业用空气过滤器测试粉尘。

ISO 12103-1测试粉尘，使用美国亚利桑那州盐河谷粉尘研磨分级制成，分为A1～A4四个等级，其中A1为超细粉体，粒径分布于1.0～10um。

2.空调行业测试用人工粉尘。

设计用于测试过滤器和加热、制冷空调系统的零部件的专用测试粉尘，也被应用于电子产品及其他工业和家用系统的部件测试中。

ASHRAE测试粉尘#1使用72％的ISO 12103-1,A2Fine Test Dust；23％的碳粉和5％的粉碎了的棉绒纤维混合而成。其混合遵照ANSI/ASHRAE标准52.2-2007的规定进行。

ASHRAE测试粉尘#2系使用93.5％ISO 12103-1,A2Fine Test Dust；6.5％的粉碎了的棉绒纤维混合而成。其混合遵照ANSI/ASHRAE标准52.2P–Public Review Draft执行。

3.其它国家标准：

IEC60512T，专为真空负压过滤器测试而合成的试验粉尘；日本JIS Z8901系列测试用粉尘(以富士山火山灰为基础尘，破碎分级)。

4.国内标准和人工尘

GB/T 14295-2008《空气过滤器》采用了ASHRA测试粉尘#1。

GB/T 28957.1-2012道路车辆用于滤清器评定的试验粉尘采用了ISO12103测试粉尘与氧化硅粉尘。

以上人工粉尘设计应用对象基本为工业过滤器，具有以下特点：

1.小于2.5um(PM2.5)的颗粒物较少，即便是ISO12103A1超细粉体中也小于30％。

2.设计目标主要是针对纤维堆积类(玻纤、PET纤维)的过滤器。

3.适用于在风洞装置上通过螺杆送料或刮板送料，气流携带方式对指定用途的过滤器进行容尘量测试。

因此，以上标准粉体并不适合以净化PM10特别是PM2.5为主的空气净化装置测试，其粒径分布与成分同目前的大气霾粉尘污染有相当的差距。目前，由于香烟烟雾材料来源广泛、发生方便，所以其被用于空气净化装置的性能测试。香烟烟雾产生于燃烧过程中的气化-凝并机制，颗粒物的粒径分布与重量浓度与烟丝成分(焦油含量、水含量)、发生装置(供气量、过程损耗)、环境条件(湿度)有密切的关系，几乎无法构成稳定的系统，香烟烟雾具有以下特点：

1.粒径分布：颗粒物粒径主要分布在0.1-0.6um之间，为复杂的焦油与水的混合物，与雾霾相差较大。

2.不稳定性：颗粒物主要是烟焦油与水的乳化物，存在二次挥发问题，捕集后仍旧处于挥发状态，成分与形貌处于不断的变化中。

3.发生量控制：烟雾发生受环境湿度的影响很大，烟丝湿度、装填密实度、燃烧供气量、燃烧装置形式对颗粒物的发生量的影响难以控制，用于标准测试无法实现重复性和平行性。

4.颗粒物特性：香烟烟雾在美国标准ANSI AHAM AC-3标准中被表示为油性颗粒物，与针对雾霾净化的过滤器的积尘特征、失效机制不相符。

5.污染物特性：香烟烟雾不是目前室内空气污染物的主要构成，不适于简单的代表雾霾污染物用于测试空气净化装置的衰减特性等参数。

在美国AHAM AC-3标准中，香烟烟雾作为油性颗粒物污染源，与ISO12103-1粉尘混合，用于测试空气净化器耐久性。

日本JEM1467标准中，认为日本的室内污染主要由吸烟造成，由此使用香烟烟雾测试过滤器的耐用性，测试出的过滤器寿命一般5～10年甚至更多，现多用于过滤器之间的比较，实际使用中没有参考意义。

GB/T18801-2015标准中，使用香烟烟雾对空气净化器进行无差别颗粒物CCM(累积净化量)测试，测试数据缺乏比较意义并且重复性较差，甚至可能产生误导(净化器越大CCM值越高)。

基于以上所述，目前国内空气净化产品性能测试用模拟尘源存在诸多不足，需要进行改进，用于准确评价空气净化装置的性能衰减状态，并且该尘源应当达到以下要求：

1.产生的气溶胶无毒、无味、无刺激、无腐蚀。

2.颗粒物不带有静电，无需专门的静电中和装置。

3.质量浓度谱分布、计数粒径分布、化学成分与大气霾所含粉尘相近。

4.抛射产生的气体量要小，单次发生气体量远小于测试舱体积。

5.测试过程中抛射气体成分不对测试环境(温度、湿度)产生影响。

6.发生装置可以直接置于测试空间内(如3m³测试舱)，避免二次导入产生的损耗。

7.与所测试空气净化装置所用过滤器对颗粒物的失效机制相近。

8.运输、存储、使用过程安全、可靠。

另外一个方面，在测试过程中，尘源必须分散在测试舱内的空气中，这就需要使尘源中的颗粒物进行分散，而目前使颗粒物分散的方案有以下三种：

第一种：.高速气流分散抛射：

例如，ANSI AHAM AC-1标准中使用了道路粉尘作为测试颗粒物CADR的方法。通过复杂的空气射流设计，使用预先净化、干燥的空气产生高速气流，可以将预设的粉体分散并抛射到环境中，形成分散的气溶胶，此方式存在以下问题：1)适于单一成分、单一粒径、低浓度的颗粒物分散：雾霾模拟尘由不同粒径颗粒物的混合体构成，粒径跨度近100倍(0.1um～10um)，几乎无法设定分散参数使得所有粒径的颗粒物都获得良好的分散效果。2)使用空气气量大：每立方米的空气携带的颗粒物为微克级，对于需要在有限容积的密闭空间进行的测试，无法处理多余的空气。3)需要消除静电：颗粒物在高速气流作用下摩擦产生静电，需要专门去静电装置消除静电后方能用于测试，常用的静电消除装置为放射线法，价格昂贵，对颗粒物浓度有严格的限制。

第二种：爆炸分散抛射：

这种方式用于烟雾掩蔽、红外线遮蔽、人工降雨、灭火等领域，因安全性问题，不适合测试应用。

第三种：等离子态气体分散抛射：

等离子体颗粒物分散类似于火箭燃料的技术，为测试火箭喷气气流流场状态，在燃料中加入具有雷达反射特性的颗粒物，燃料燃烧时将其喷射到大气中，通过雷达测试尾焰烟羽的反射参数获得相应的参数资料。等离子体是宏观上呈电中性的完全电离气体，组成等离子体的电子和离子都可以自由运动，是导电性很好的良导体。由氧化剂和燃料构成的抛射剂在燃烧时形成等离子体形态的高温气体，并产生大量的热能，在气体动能和热能的双重作用下，颗粒物之间因液桥、静电、范德华力产生的团聚力被消除，预混合的颗粒物得到良好的分散，同时通过等离子体的良好导电性能和装置的适当接地处理，消除反应中产生的静电，使得喷射到测试空间的颗粒物分散均匀且不带静电。此方案的缺点是不能够分散并抛射低熔点、易分解、易反应的颗粒物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是克服现有测试用模拟尘源产品存在的不足，提供一种空气净化产品性能测试用尘源。

为了解决上述技术问题，本发明的空气净化产品性能测试用尘源采用了如下技术方案：所述的空气净化产品性能测试用尘源包括以下成分：a、模拟地质尘的无机尘源；b、可产生二次尘源的抛射剂；c、有机碳和油性颗粒物；所述的抛射剂包括：(1)氧化剂，其采用可在高温作用下分解产生氧气的无机盐；(2)燃烧剂，其采用可同氧化剂反应生产气体的有机化合物。

进一步而言，上述技术方案中，所述的无机尘源采用高温下化学性质稳定的无机盐，为以下粉体材料中的任意一种或者组合：Al₂O₃、SiO₂、Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂、TiO₂、CaSO₄，粒径分布0.1～10um。

进一步而言，上述技术方案中，所述的抛射剂中还含有稳定剂，其采用可提高氧化剂稳定性的无机盐；所述抛射剂中的稳定剂采用以下无机盐中的任意一种或组合：碳酸氢钠、碳酸钠。

进一步而言，上述技术方案中，所述抛射剂中的氧化剂采用以下无机盐中的任意一种或组合：硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐；所述抛射剂中的燃烧剂采用以下有机化合物中的任意一种或组合：饱和多元醇、糖类、淀粉类化合物。

进一步而言，上述技术方案中，所述抛所述有机碳和油性颗粒物采用以下任意一种油性液体有机物或者组合：有机硅油、导热油。

本发明所要解决的第二个技术问题提供一种上述空气净化产品性能测试用尘源的发生方法。

为解决第二个技术问题，本发明采用了如下技术方案：其采用上述技术方案中所述的空气净化产品性能测试用尘源，所述的尘源混合均匀后被封装在一个具有喷口容器中，该容器的喷口通过易燃物封装，通过高温点燃激发尘源，即首先将易燃物引发燃烧，并令尘源产生化学反应，产生等离子态的高温气体，抛射一次尘源并产生二次尘源，所述的一次尘源为模拟地质尘的无机尘源,在抛射剂产生的等离子态气体的热能与动能共同作用下，迅速分散并被抛射到测试环境中；所述的二次尘源是指反应过程中产生的颗粒物，包括水溶性碱金属盐，用以模拟雾霾尘中的水溶性尘，尘源被等离子态气体抛射到测试环境内，形成一定成分与粒径分布的气溶胶；所述的二次尘源还包括在抛射剂产生的等离子态气体的热能与动能共同作用下，油性液体被蒸发气化，抛射到测试环境中冷凝形成的细微颗粒物，用于测试净化产品的性能。

进一步而言，上述技术方案中，其采用激光器作为激发尘源的引发装置，通过在激光的连续照射激发尘源；所述的容器在引发过程中保持接地状态。

本发明所要解决的第三个技术问题提供一种上述空气净化产品性能测试用尘源的发生装置。

为解决第三个技术问题，本发明采用了如下技术方案：该发生装置包括：采用化学惰性材料制作的管体，管体的一端密封，另一端为用于喷射尘源的喷口；所述的管体内填充有尘源，于管体的喷口处设置有易燃物制作的挡片或膜片，通过挡片或膜片将尘源封装在管体内；该发生装置还包括一激光引发装置，该激光引发装置采用激光器，通过激光器产生的激光束照射于挡片或膜片，将其引燃，并激发尘源由喷口喷射。

进一步而言，上述技术方案中，所述的管体采用不锈钢材料制作，一端设置有尾堵，该管体与尾堵压接形成单端密封结构；所述的喷口处设置有一喷嘴。

进一步而言，上述技术方案中，所述的挡片或膜片是由硝酸纤维塑料制成；所述的管体直接接地或者设置有接地线。

本发明的有益之处在于：本发明所提供的尘源可以满足空气净化产品性能测试用尘源的要求，在测试空间可发生稳定浓度的颗粒物，同时，本发明发生方法采用等离子态气体分散抛射方案，具有产气量小、分散均匀的特点。

另外，本发明采用发生装置，在管体内预设混合尘源、抛射剂，通过与激光连续引燃高温气体抛射分散，其具有以下优点：发生稳定，发生时间短，产气量小、颗粒物分散均匀。另外，发生器体积小，可以直接放入测试舱内，避免颗粒物传输损耗。

附图说明

图1是本发明中发生装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的自然衰减特性测试曲线图；

图3是本发明实施例的粒子计数粒径谱分析曲线图；

图4是本发明实施例的粒子计重谱分析曲线图；

图5是本发明实施例中对测试舱的尘源进行采样后使用SEM扫描电镜放大3000倍的图片；

图6是本发明实施例中对测试舱的尘源进行采样后使用SEM扫描电镜放大5000倍的图片；

具体实施方式

本发明为一种空气净化产品性能测试用尘源以及该尘源的发生方法、装置。本发明中，空气净化产品性能测试用尘源包括以下成分：

a、模拟地质尘的无机尘源；

b、可产生二次尘源的抛射剂；

c、有机碳和油性颗粒物；

所述的抛射剂包括：(1)氧化剂，其采用可在高温作用下分解产生氧气的无机盐；(2)燃烧剂，其采用可同氧化剂反应生产气体的有机化合物；(3)稳定剂，采用可提高氧化剂稳定的无机盐。

本发明的尘源在测试时，抛射到测试空间的颗粒物主要由以下组份构成：

1、地质尘源：所述的无机尘源采用高温下化学性质稳定的无机盐，为以下粉体材料中的任意一种或者组合：Al₂O₃、SiO₂、Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂、TiO₂、CaSO₄，粒径分布0.1～10um；优选粒径分布0.1～2.5um。

2、水溶性离子(硫酸盐、硝酸盐、氨盐)：由抛射剂反应产生二次颗粒物表示，主要成分为KCl、NaCl等，粒径分布0.1um～1.0um。

3、碳组分：分为两个来源，由抛射剂中的燃烧剂在欠氧平衡状态燃烧产生的EC与OC，另外一部分由粉体中混入的高沸点油性有机物蒸发-凝结产生的二次颗粒物(类似香烟烟雾)。

本发明的尘源抛射过程中，随着局部高温燃烧-颗粒物分散-气体抛射-膨胀冷却的过程，大量的单一或复合颗粒物被释放到测试空间，与测试舱内空气混合形成气溶胶，可以在数秒内发生数十至数百mg/m3浓度的颗粒物，用于空气净化装置的抗衰减性能测试。

在对空气净化产品性能测试过程中，用于测试的尘源产生的颗粒物必须处于良好的分散状态被扩散到测试舱空气环境中，在混合状态下(方案中的模拟地质尘源)，颗粒物之间因液桥、静电、范德华力因素作用发生团聚，需要施加外力消除团聚因素，才能实现良好的分散。

如背景技术中所述，本发明采用的是等离子态气体分散抛射方式，这种抛射方式中，作为等离子态气体分散的抛射剂具有以下作用：

1、通过反应形成高温等离子态的气体，提供粉体分散的能量，同时将粉体抛射到测试舱。气体的主要成分为CO₂、H₂O。

2、CO₂、H₂O的凝点远低于其它气体成分，为二次粉体的形成创造环境条件。

3、为粉体中混入的高沸点油性液体提供热源，使其蒸发，冷却凝并后形成OC。

4、通过反应生产二次粉体，如水溶性盐颗粒、EC和OC等。

本发明的尘源中，采用的抛射剂包括氧化剂和燃烧剂，由化学稳定良好的物质组成，满足以下要求：

1)低吸湿性，易于分散。

2)氧化剂采用低敏度、安全、耐高温、含氧量高的化学物。

3)氧化剂与燃烧剂混合后，可长期存储。

4)反应后气体的主要成分为CO₂、H₂O。

本发明中，氧化剂提供反应所需的氧源，产生二次粉体，热分解物结构简单。能够的提供此类作用的无机盐种类很多，本发明中，抛射剂中的氧化剂采用以下无机盐中的任意一种或组合：硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐。经过实验筛选后，采用KClO₄(高氯酸钾)作为氧化剂与二次颗粒物发生剂。高氯酸钾，白色粉末或无色斜方晶系结晶体。密度2.52g/c m³。熔点610℃。微溶于水，不溶于醚。性质较氯酸钾稳定，在熔点时会分解为氯化钾与氧气，用于炸药、焰火及安全火柴的生产。KClO₄的重要特性是分解过程是吸热反应，且吸湿性低，在适当的钝化剂配合下，使用安全。

燃烧剂与氧气反应产生热源，释放大量气体，平时与氧化剂接触稳定，分解产物简单，可选择饱和多元醇、糖类、淀粉类化合物。进过实验测试了糖类、淀粉类、乌洛托品等燃烧剂，发现甘露醇(C₆H₁₄O₆)适合被发明的应用，甘露醇属于饱和多元醇，白色透明的固体，有类似蔗糖的甜味，广泛应用于食品、药品。甘露醇在糖醇类中吸湿量最小，燃烧分解产物简单，重要特性是具有很高的相变潜热(固液相变)，可以控制发生管内的温度，避免颗粒物产生烧灼熔融团聚。

所述抛射剂中的稳定剂采用以下无机盐中的任意一种或组合：碳酸氢钠、碳酸钠。

抛射剂的配方比例设计采用氧平衡方案，通过实验确定。

本发明采用的尘源发生方法如下：所述的尘源混合均匀后被封装在一个具有喷口容器中，该容器的喷口通过易燃物封装，通过高温点燃激发尘源，即首先将易燃物引发燃烧，并令尘源产生化学反应，产生等离子态的高温气体，抛射一次尘源并产生二次尘源，所述的一次尘源为模拟地质尘的无机尘源,在抛射剂产生的等离子态气体的热能与动能共同作用下，迅速分散并被抛射到测试环境中；所述的二次尘源是指反应过程中产生的颗粒物，包括水溶性碱金属盐，用以模拟雾霾尘中的水溶性尘，尘源被等离子态气体抛射到测试环境内，形成一定成分与粒径分布的气溶胶，所述的二次尘源还包括在抛射剂产生的等离子态气体的热能与动能共同作用下，油性液体被蒸发气化，抛射到测试环境中冷凝形成的细微颗粒物，用于测试净化产品的性能。

上述引发装置其采用激光器作为激发尘源的引发装置，通过激光的连续照射激发尘源。所述的激光器采用柱形光束整形，光束直径0.5～2mm，功率0.1～5W。所述的容器在引发过程中保持接地状态，便于静电的释放。

本发明的尘源抛射剂采用了简单的氧化剂和燃烧剂，为避免颗粒物成分复杂化和产生刺激性、有毒气体，抛射剂没有加入催化剂(如MnO2)、燃烧传导剂(例如硫磺等)、粘结剂，以避免产生刺激性气体和气体成分复杂化，但这将影响抛射剂的连续燃烧稳定性，为保证发生的稳定，本发明采用了激光连续引燃的工作方式，即激光在引发到抛射结束阶段始终处于照射状态。激光还将提供一步分热源，有利于颗粒物的分散，同时以激光束为中心的等离子区域有利于静电的释放。

激光引发后，产生化学反应，产生等离子态的高温气体，抛射一次尘源并产生二次尘源。

一次尘源采用相对粒径较大的颗粒物，在抛射剂产生的等离子态气体的热能与动能共同作用下，迅速分散并被抛射到测试环境中。

二次尘源是指反应过程中产生的颗粒物，包括水溶性碱金属盐，用以模拟雾霾尘中的水溶性尘，通过设计燃烧条件，产生元素碳(EC)和部分有机碳(OC).另外二次尘源还包括油性颗粒物，通过气化蒸发和冷凝获得，用以模拟大气霾中的OC部分。

反应公式如下：

在激光的照射下，高氯酸钾气化并分解成KCL与O₂

KClO₄＝KCl+2O₂

氧气与甘露醇反应，生产二氧化碳和水，并释放热量

13O₂+2C₆H₁₄O₆＝12CO₂+14H₂O

依据上述反应方程，设计实际氧气供给量为理论需求量的90-98％(欠氧平衡)，反应过程中甘露醇存在不完全燃烧现象，产生部分EC与OC成分

有机碳(OC)还包括油性成分的气化-凝并颗粒物产物，加入的油性物质为低凝点、高沸点、高闪点、高燃点、低蒸汽压的油性有机物，特别指硅油类的二甲基硅油，被产生的高温气体气化后，抛射测试环境中，快速凝并成微小的油滴。二甲基硅油具有抗氧化、闪点高、挥发性小、对金属无腐蚀、无毒等特点，同时可以消除固体颗粒物的携带的静电。

本发明为了更好的控制尘源的发生，还提供了一种专用于该尘源发生的装置，见图1所示，该发生装置包括：采用化学惰性材料制作的管体1，管体1的一端密封，另一端为用于喷射尘源2的喷口11；所述的管体1内填充有尘源2，于管体1的喷口11处设置有易燃物制作的挡片或膜片3，通过挡片或膜片3将尘源2封装在管体1内；该发生装置还包括一激光引发装置4，该激光引发装置4采用激光器，通过激光器产生的激光束照射于挡片或膜片3，将其引燃，并激发尘源2由喷口11喷射。

具体而言，管体1采用化学惰性的不锈钢管制成，其作为反应容器。在管体1的一端设置有尾堵12，该管体1与尾堵12压接形成单端密封结构。尾堵12可采用铝合金车削加工制成。在管体1的喷口11处设置有一喷嘴5，该喷嘴5内嵌固定在喷口11处，喷嘴5呈环状，其具有收缩喷口11的功效，作用是保持管体1内压力，形成稳定温度，同时喷嘴5还可控制喷口11气流速度，辅助固体颗粒物的分散，控制气流的扩散方式与温度变化时间，进而控制二次颗粒物的粒径分布。挡片或膜片3适用于将喷口11密封，其通常由易燃的塑料片构成，当其被激光引发装置4引发后被烧灼气化。优化的，所述的挡片或膜片3是由硝酸纤维塑料制成，即赛璐珞材料可以符合要求。另外，为了便于静电的释放，所述的管体1设置有接地线6。

使用时，将本发明的尘源2装填在管体1内，通过管体1的体积来保持尘源2的额定量，令作为尘源的混合粉体以一定的填装密度、稳定的参数被引发，保持引发后的工作状态。

实施例

参见图1所示，并依据下表制作的尘源2，精密称量1g装填于一端封闭的内径7mm不锈钢管的管体1中，装填密度为1.6g/c m³，置于85度烘箱内烘干12小时，挡片3用赛璐珞塑料片(0.2mm)和热熔石蜡将喷口11封闭，形成测试用发生管。

1、发生量与稳定性测试：

将制成的管体1置于接地的金属支架上(或直接通过导线接地)，距离300mm同轴放置激光发生器4，构成发生装置。将发生装置置于30m³的测试舱中，距离地面高度700mm，调整测试舱内的背景，符合GB/T18801《空气净化器》标准的有关规定。启动搅拌风扇并运转平稳后，利用激光发生器4引发管体1内的尘源2，再保持搅拌风扇运行1分钟后，将风扇关闭。

关闭搅拌风扇1分钟后，使用β射线法大气颗粒物浓度自动检测仪(MET ONE BAM-1020)，每分钟检测一次测试舱内PM₁₀颗粒物质量浓度，连续检测10组，以其平均值计算30m³测试舱内颗粒物总质量，等效为单支管体1内基准颗粒物发生量。基准发生量测试参见下表。

对上表中测试数据分析表明，在基准装填条件下，10只发生管的PM10平均发生浓度为12.56mg/m³，平均误差1.1％，最大误差2.3％。所包含的PM2.5比例平均值为65.2％，平均误差1.2％，最大误差2.7％。PM10的总发生量为376.4±10mg/只，PM2.5的总发生量245.4±7mg/只。统计数据显示，使用本发明的方法，可以产生稳定重量的PM10、PM2.5气溶胶。

2、自然衰减特性测试

在PM10背景浓度小于0.1mg/m³，温湿度符合实验要求的30m³密闭测试舱内，启动均流风扇，发生一只装填量为1g的尘源，保持风扇旋转1min，关闭风扇，使用β射线计重分析仪(MET ONE BAM-1020)连续测试并记录舱内PM10与PM2.5浓度30min。测试结果见下表。

参见图2所示，发生的颗粒物由于沉降、仓壁吸附、团聚、自然生长等因素，会产生质量衰减、粒径谱变化，进而导致测试结果变化。对连续测试数据分别进行线性拟合、移动平均滤波处理，消除测试误差，计算衰减率，两者的衰减比率基本相同，PM10颗粒物30min的衰减约为1.6％，PM2.5颗粒物的衰减约为3.5％。

3、成分分析

采用上述分析中的发生方式，使用PTFE(聚四氟乙烯)0.3um滤膜对测试舱内气体采样，采用元素分析仪、总碳分析仪进行收集的颗粒物成分分析。

1)地质尘：以预先混入的颗粒物成分为主，约20％

2)二次尘水溶性盐：以KCl为主，约65％

3)二次尘元素碳与有机碳：以硅油颗粒物为主，约15％。

4、粒径谱分析

4.1粒子计数粒径谱分析

使用粒子浓度稀释器、粒径谱仪，对分析1中的舱内气体进行计数分析，对比分析香烟烟雾的计数粒径谱：

参见图3所示，测试数据表明，测试尘的粒径分布更接近于大气雾霾颗粒物的实际粒径分布。

4.2粒子计重谱测试

参见图4所示，使用多级分割冲击采样器，对分析1中的舱内气体进行采样，精密称重各粒径段的采样载体重量变化，得出图4中显示的粒径计重谱图。该测试数据表明，粒子计重谱分布接近200ug/m3雾霾污染环境下的计重谱分布。

5、静电特性分析

在30m3测试舱内，使用负离子测试仪(DLY-3AIR ION COUNTER)，颗粒物计重浓度测试仪TSI8530(PM10切割器)在清理背景(符合AHAM AC-1测试条件)的测试舱内，测试背景浓度与颗粒物计重，然后按分析1发生一只装填量1g测试管，测试1、5、10分钟时间点的颗粒物浓度与带电粒子计数，测试结果见下表。

上述测试数据表明，在背景浓度下，荷电带电离子的数量为70/cm3，基本属于仪器自身背景噪声，尘源发生1min后，颗粒物计重浓度上升了500倍，但带电粒子计数仅仅上升了4倍，基本可以忽略。在5、10分钟点的数据同样可以忽略带电粒子数的增加。由此可以证实，采用激光引发等离子态气体抛射的颗粒物，其粒子的带电特性为中性，不会对过滤器的效能产生影响。

6、颗粒物形貌

参见图5、6所示，其是使用PTFE采样膜，对发生于30m3测试舱的尘源进行采样，使用SEM扫描电镜放大3000倍、5000倍拍摄图片。

图片中可见粒径0.1um至5um左右的颗粒物，包括以单独或团聚形式出现的地质尘，以更小粒度显示的二次尘，包括碱金属盐与油性液滴。

以上测试表明，依据本发明制成的空气净化产品性能测试用尘源在成分、粒径分布、粒径计重谱分布、静电特性、自然沉降特性、发生量的一致性方面能够满足空气净化产品的测试需求。

当然，以上所述仅为本发明的实施例是最佳实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims

1.空气净化产品性能测试用尘源，其特征在于：该尘源包括以下成分：

a、模拟地质尘的无机尘源；

b、可产生二次尘源的抛射剂；

c、有机碳和油性颗粒物；

所述的抛射剂包括：(1)氧化剂，其采用可在高温作用下分解产生氧气的无机盐；(2)燃烧剂，其采用可同氧化剂反应生产气体的有机化合物。

2.根据权利要求1所述的空气净化产品性能测试用尘源，其特征在于：

所述的无机尘源采用高温下化学性质稳定的无机盐，为以下粉体材料中的任意一种或者组合：Al₂O₃、SiO₂、Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂、TiO₂、CaSO₄，粒径分布0.1～10um。

3.根据权利要求1所述的空气净化产品性能测试用尘源，其特征在于：所述的抛射剂中还含有稳定剂，其采用可提高氧化剂稳定性的无机盐；所述抛射剂中的稳定剂采用以下无机盐中的任意一种或组合：碳酸氢钠、碳酸钠。

4.根据权利要求1所述的空气净化产品性能测试用尘源，其特征在于：所述抛射剂中的氧化剂采用以下无机盐中的任意一种或组合：硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐；所述抛射剂中的燃烧剂采用以下有机化合物中的任意一种或组合：饱和多元醇、糖类、淀粉类化合物。

5.根据权利要求1所述的空气净化产品性能测试用尘源，其特征在于：所述抛所述有机碳和油性颗粒物采用以下任意一种油性液体有机物或者组合：有机硅油、导热油。

6.空气净化产品性能测试用尘源发生方法，其采用如权利要求1-5中任意一条所述的空气净化产品性能测试用尘源，其特征在于：所述的尘源混合均匀后被封装在一个具有喷口容器中，该容器的喷口通过易燃物封装，通过高温点燃激发尘源，即首先将易燃物引发燃烧，并令尘源产生化学反应，产生等离子态的高温气体，抛射一次尘源并产生二次尘源，所述的一次尘源为模拟地质尘的无机尘源,在抛射剂产生的等离子态气体的热能与动能共同作用下，迅速分散并被抛射到测试环境中；

所述的二次尘源是指反应过程中产生的颗粒物，包括水溶性碱金属盐，用以模拟雾霾尘中的水溶性尘，尘源被等离子态气体抛射到测试环境内，形成一定成分与粒径分布的气溶胶；所述的二次尘源还包括在抛射剂产生的等离子态气体的热能与动能共同作用下，油性液体被蒸发气化，抛射到测试环境中冷凝形成的细微颗粒物，用于测试净化产品的性能。

7.根据权利要求6所述的空气净化产品性能测试用尘源发生方法，其特征在于：其采用激光器作为激发尘源的引发装置，通过在激光的连续照射激发尘源；所述的容器在引发过程中保持接地状态。

8.空气净化产品性能测试用尘源发生装置，其特征在于：该发生装置包括：采用化学惰性材料制作的管体(1)，管体(1)的一端密封，另一端为用于喷射尘源(2)的喷口(11)；

所述的管体(1)内填充有尘源(2)，于管体(1)的喷口(11)处设置有易燃物制作的挡片或膜片(3)，通过挡片或膜片(3)将尘源(2)封装在管体(1)内；

该发生装置还包括一激光引发装置(4)，该激光引发装置(4)采用激光器，通过激光器产生的激光束照射于挡片或膜片(3)，将其引燃，并激发尘源(2)由喷口(11)喷射。

9.根据权利要求8所述的空气净化产品性能测试用尘源发生装置，其特征在于：所述的管体(1)采用不锈钢材料制作，一端设置有尾堵(12)，该管体(1)与尾堵(12)压接形成单端密封结构；所述的喷口(11)处设置有一喷嘴(5)。

10.根据权利要求8或9所述的空气净化产品性能测试用尘源发生装置，其特征在于:所述的挡片或膜片(3)是由硝酸纤维塑料制成；所述的管体(1)直接接地或者设置有接地线(6)。