CN106945489A - 一种以纳米银茶叶渣生物碳为主滤料的车载式空气净化器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以纳米银茶叶渣生物碳为主滤料的车载式空气净化器。所述空气净化器包括外壳机身、进风口、出风口、可拆外壳机身、风扇和多级净化滤网系统；所述多级净化滤网系统包括：初级滤网、Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网、HEPA滤网、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网和Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网；所述可拆外壳机身设置于外壳机身上，且所述外壳机身上底面设置有出风口，所述外壳机身下底面设置有进风口。本发明具有组装操作简易、节约成本、便于拆卸随身携带，随装随用，适用于多类环境，以茶叶渣生物碳及纳米银茶叶渣生物碳滤料为主，净化空气效果显著，有成本低廉、净化过滤速度较快的优点，适用于车内或家庭空气净化使用。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种以纳米银茶叶渣生物碳为主滤料的车载式空气净化器。
背景技术
车内空气污染指汽车内部由于不通风、车体装修等原因造成的空气质量差的情况。车内空气污染源主要来自车体本身(汽车空调)、装饰用材(如车内的塑料件、地毯、车顶毡、沙发等未符合要求产品)以及车外污染、汽车尾气等，常见车内空气污染物有甲醛、二甲苯、苯、一氧化碳、重金属、微生物病毒及细菌等。
随着经济的快速发展，民众对生活品质的要求越来越高，空气问题是近年来关注度热点问题。而随着收入的增加和交通的发展，有车人士越来越多，在车上的时间越来越长。若车用空调长时间不进行清洗护理，在其内部会附着大量污垢，所产生的胺、烟碱、细菌等有害物质弥漫在车内狭小的空间里，导致车内空气质量差甚至缺氧。由于汽车空间窄小，汽车密封性比较好，空气流通不畅，车内空气量本来就不多，加上车内乘客间的交叉污染严重，汽车内有害气体超标比房屋室内有害气体超标对人体的危害程度更大。长期呼吸车内污染空气不仅会引起头晕、喉咙不适、胸闷、乏力等诸多健康问题，甚至具有致癌性，危害人们的生命安全，同时对行车安全带来隐患。
车内空气污染系指汽车内部由于不通风、车体装修等原因造成的空气质量差的情况。车内空气污染源主要来自车体装饰、车内空调蒸发器、吸烟等，其中甲醛、二甲苯、苯等有毒物质污染后果最为严重。我国家庭汽车的市场需求大，直接导致许多汽车在装配后立即投入市场，此时车体上各类配件和材料仍持续排放有毒气体，而装配在车内的塑料件、地毯、车顶毡、沙发等更会直接造成车内的空气污染；其次，车内装配件的长时间使用，使其内部附着大量污垢，并持续挥发胺、烟碱、细菌等有害物质，导致车内空气质量差甚至缺氧；另外，车内乘客间的交叉行动也会造成一定的空气污染。汽车内有害气体超标比房屋室内有害气体超标对人体的危害程度更大：当空气中二氧化碳浓度达到0.5％时，人就会出现头痛、头晕等不适感。因此，如何防止车内二次污染是非常关键的。
茶叶渣碳是利用茶叶渣制成生物碳，其具有生物碳所具有的强吸附能力，有吸附空气中的污染物如细菌、微生物、甲醛、重金属，并消除空气异味等功能；纳米银茶叶渣生物碳滤料是在茶叶渣生物碳基础上通过纳米银将其改性，把纳米银负载在茶叶渣生物碳上，在茶叶渣生物碳强吸附性的基础上，将纳米银对大肠杆菌、淋球菌等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭的强杀菌效果及对甲醛的分解作用负载结合，使得纳米银改性后的纳米银茶叶渣生物碳具有更强更显著空气净化效果。因此，设计一款以茶叶碳及纳米银茶叶渣生物碳滤料为主，可任意拆卸、便于携带，能在车内使用，能够有效吸附空气中污染物、强效杀菌的空气净化装置，为人们健康呼吸和行车安全，具有重要的意义。
传统的空气净化装置大多体型较为庞大，不够便携且价格昂贵，不适用在汽车内部小空间使用；部分低价小型空气净化器内部净化材料简单、但内部结构发杂，空气净化效果较低，不能有效去除空气中的甲醛等有害物质，并且不可拆卸对其进行清洁，无法保证其功能的长期有效性。目前，我国已有申请号为CN201410707596.9的汽车空调通风系统，针对提供了一种安装在车内的净化装置，但其并不可拆卸，不具备可携带性，并且主要是通过正负电极之间的静电除从空调进入车内气体中的尘埃和细菌，不能消除空气中毒性更强的甲醛等污染物。申请号为CN201620773656.1的车内净化装置，虽然形状的可选择性大，但其结构复杂，滤料单一，且安装、拆卸不便，滤料的更换较为困难。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的旨在设计一款便捷式的车用的空气净化器，可自由拆卸清洁组装滤网，操作简单，体积小易携带，以茶叶碳及纳米银茶叶渣生物碳滤料为主，能够有效吸附空气中污染物、强效杀菌的一种以茶叶渣生物碳和纳米银茶叶渣生物碳为滤料的便捷式空气净化器。
本发明的技术方案如下：
一种以茶叶渣生物碳和纳米银茶叶渣生物碳为滤料的便捷式空气净化器，包括外壳机身、进风口、出风口、可拆外壳机身、风扇和多级净化滤网系统；所述多级净化滤网系统包括：初级滤网、Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网、HEPA滤网、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网和Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网；
所述可拆外壳机身设置于外壳机身上，且所述外壳机身上底面设置有出风口，所述外壳机身下底面设置有进风口；
所述的多级净化滤网系统中从进风口到出风口依次为初级滤网、Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网、HEPA滤网、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网、Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网。
进一步地，外壳机身可拆卸，用于更换滤网；所述的外壳机身和可拆外壳机身均采用聚乙烯材质。
进一步地，所述多级净化滤网系统的滤网框架由聚乙烯材质制成，Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网、Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网中的滤料装置在无纺布袋中，均可拆卸替换。
进一步地，还包括风扇；所述风扇位于初级滤网下方；所述风扇采用额定电压为12V、直径为70mm、额定风量为3CFM的直流风扇。
进一步地，所述的初级滤网采用0.3～0.7cm厚度的过滤棉为滤料；所述的Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网采用体积比100％茶叶渣生物碳为滤料；所述的HEPA滤网采用H13等级的HEPA滤网；所述的Ⅱ级茶叶渣生物碳滤网采用体积比为45％～55％茶叶渣生物碳和45％～55％纳米银茶叶渣生物碳混合滤料；所述的Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网采用体积比100％纳米银茶叶渣生物碳滤料。
通过风扇，空气从下方进气口进入，后经过多级净化滤网系统过滤净化，所得到洁净空气从出气口排出。
其中，多级净化滤网系统中初级滤网作用是过滤掉大分子及较大大分子的尘埃、碎屑等空气污染物；Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网主要是作用是吸附空气中的略微小颗粒污染物，如甲苯、二甲苯、重金属等，并消除或减轻空气中的异味，其中较大颗粒在该层后基本已经消除，避免了大颗粒污染物在风力作用下射穿HEPA滤网并降低风速，从而起到保护HEPA滤网的作用；HEPA滤网是为了消除可能未被Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网吸附的超小颗粒；Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网、Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网主要作用均是为了进一步消除空气中的甲醛类致癌有害物质而设立，滤网充分与茶叶渣生物碳和纳米银茶叶渣生物碳接触，从吸附和催化氧化两方面实现对甲醛的消除，并且茶叶渣生物碳的基础上负载纳米银，能够吸附一般空气污染物、细菌、微生物与有害重金属的同时，具有优良的杀菌，对大肠杆菌等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果和显著优点：
1.本发明与传统空气净化器相比，便于安装使用；型体积小，适合车内放置，可放置在饮料罐托架，便于固定不易晃倒；空气净化效果显著，可极大净化行车内的空气流；
2.本发明采用多级净化滤网系统，分别是由初级滤网、Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网、HEPA滤网、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网、Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网；系统中滤网滤料是以茶叶渣生物碳和纳米银茶叶碳为技术核心：Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网采用100％茶叶渣生物碳为滤料，Ⅱ级茶叶渣生物碳滤网采用50％茶叶渣生物碳和50％纳米银茶叶渣生物碳混合滤料，Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网采用100％纳米银茶叶渣生物碳滤料；Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网主要是作用是吸附经过初级滤网后空气中的略微小颗粒污染物，如甲苯、二甲苯、重金属等，并消除或减轻空气中的异味，其中较大颗粒在该层后基本已经消除，避免了大颗粒污染物在风力作用下射穿HEPA滤网并降低风速，从而起到保护HEPA滤网的作用；HEPA滤网是为了消除可能未被Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网吸附的超小颗粒；Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网、Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网主要作用均是为了进一步消除空气中的甲醛类致癌有害物质而设立，充分与茶叶渣生物碳和纳米银茶叶渣生物碳接触，从吸附和催化氧化两方面实现对甲醛的消除，并且茶叶渣生物碳的基础上负载纳米银，能够吸附一般空气污染物、细菌、微生物与有害重金属的同时，具有优良的杀菌，对大肠杆菌等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，达到全面有效的净化效果并考虑到成本问题，最后两次滤网中的滤料纳米银茶叶渣生物碳含量不同。
3.本发明可以通过打开可拆卸外壳，对的内部的多级净化滤网系统中的各级滤网进行清洗，待滤网效果减退再重新购买替换，大大地节约了成本；除去滤网可以进行清洗、替换外，在还可以根据自己需要组合多级滤网，使所需的净化效果更佳，例如在空气质量略差的情况下可以增加核心的茶叶渣生物碳滤网层，将初级滤网换置为Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网，从而满足对空气质量要求。
附图说明
图1为本发明空气净化器整体示意图；
图2为本发明空气净化器杯主体剖切结构示意图；
图3为本发明空气净化器杯主体剖切结构示意图；
图4为本各部件分解示意图；
图5为本发明各部件示意图；
图6为发明滤网剖切结构示意图。
图中各个部件如下：外壳机身1、进风口1-1、出风口1-2、可拆外壳机身2、风扇3、初级滤网4、Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网5、100％茶叶渣生物碳为滤料5-1、HEPA滤网6、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网7、采用50％茶叶渣生物碳和50％纳米银茶叶渣生物碳混合滤料7-1、Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网8、100％纳米银茶叶渣生物碳滤料8-1。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例和一种以茶叶渣生物碳和纳米银茶叶渣生物碳为滤料的便捷式空气净化器具体操作方法说明本发明的实施方式，可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点和功效。
如图1～图6所示，本发明一种以以茶叶渣生物碳和纳米银茶叶渣生物碳为滤料的便捷式空气净化器，包括外壳机身1、进风口1-1、出风口1-2、可拆外壳机身2、风扇3、多级净化滤网系统，包括：初级滤网4、Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网5、HEPA滤网6、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网7、Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网8，其中初级滤网4采用0.5cm厚度的过滤棉为滤料4-1，Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网5采用100％茶叶渣生物碳为滤料5-1，HEPA滤网6采用H13等级的HEPA滤网，Ⅱ级茶叶渣生物碳滤网7采用50％茶叶渣生物碳和50％纳米银茶叶渣生物碳混合滤料7-1，Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网8采用100％纳米银茶叶渣生物碳滤料8-1。
外壳机身1和可拆外壳机身2均采用聚乙烯材质。所述的多级净化滤网系统滤网框架4-8均由聚乙烯材质制成，其中Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网5、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网7、Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网8中的滤料装置在无纺布袋中。风扇3采用额定电压为12V、直径为70mm、额定风量为3CFM的直流风扇；所述的多级净化滤网系统中初级滤网4采用0.5cm厚度的过滤棉为滤料4-1，Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网5采用100％茶叶渣生物碳为滤料5-1，HEPA滤网6采用H13等级的HEPA滤网，Ⅱ级茶叶渣生物碳滤网7采用50％茶叶渣生物碳和50％纳米银茶叶渣生物碳混合滤料7-1，Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网8采用100％纳米银茶叶渣生物碳滤料8-1。
本实施例中，空气净化器主体外壳尺寸为高度15cm、直径8cm、厚度0.2cm的空心圆柱体，其中可拆卸外壳为高8cm、直接8cm，位于顶部下方0.8cm处；每层滤网厚度0.5cm，自出气口从上而下间隔1cm布置一层滤网，各级滤网分别填充相应的滤料，滤网框架为聚乙烯材质制成、滤料装置在无纺布袋中；进气口位于距底部1cm处，出风口置于顶部，进出风口表面为间隔0.2cm条纹孔洞；连通车内电源打开风扇，空气从下方进气口1-1进入，后经过多级净化滤网系4-8统过滤净化，从出气口1-2排出，以达到获取洁净空气的效果。
本发明中采用的茶叶渣生物碳的制备方法为：
1)选用日常使用后的新鲜茶叶渣自然风干3天，或置于恒温烘干箱，在80℃条件下烘干24小时得到初步干燥后的样品；
2)将干燥后的茶叶渣放置于管式炉中，预通氮气，快速升温至预设温度500℃下高温焙烧2小时，从而制备得茶叶渣生物碳，将所制生物碳密封保存。
本发明中采用的纳米银茶叶渣生物碳的制备方法为：
1)取茶叶渣生物碳浸泡在质量百分比2％盐酸溶液中6h，用去离子水将其洗涤至pH呈中性；将样品干燥、粉碎、过60目筛，得到预处理后的茶叶渣生物碳，放入真空干燥器内备用；
2)将预处理后的茶叶渣生物碳与0.1mol/L的硝酸银(AgNO3)溶液一同浸泡12h；用无水乙醇和去离子水反复清洗样品，直至洗涤液无Ag+离子残留；
3)添加到0.5mol/L硼氢化钠(NaBH4)溶液中，浸泡15h；用无水乙醇和去离子水将样品分别润洗两到三遍；
4)放置到真空冷冻干燥机中低温-30℃下干燥3h，所得黑色粉末即纳米银改性茶叶渣生物碳；将样品放置棕色瓶中密封保存。
上述方法中，所述茶叶渣生物碳为废弃茶叶渣在限氧环境下经高温碳化而成；所述碳化温度为550℃，碳化时间为2h。
上述方法中，所述药剂均为分析纯度；所述制备过程中所用溶液均用氮气吹气预处理10min，以去除溶液中的溶解氧。
实施例1
本实施例中，取10mL甲醛溶液置于表面皿中，放入一个1.5m×1m×1m密封箱中，经恒低温(25℃)自然蒸发2小时后，取出表面皿，将空气净化器放入该箱，插电后启动风扇。采样器一端与房间内连结，一端连结采样管(内装10mL蒸馏水以吸收甲醛气体)。该实验每隔1h采样一次，用空气流动分析仪器检测甲醛净化前后的浓度。
表1空气净化器对甲醛净化率
| 时间 | 甲醛浓度(mg/m3) | 净化率(％) |
| 初始浓度 | 0.241 | |
| 1小时采样 | 0.192 | 20.3 |
| 2小时采样 | 0.138 | 42.7 |
| 3小时采样 | 0.091 | 62.2 |
| 4小时采样 | 0.039 | 83.8 |
| 5小时采样 | 0.025 | 89.6 |
| 6小时采样 | 0.027 | 87.4 |
实施例2
本实施例中，取10g烟草，用烟纸包住点燃固定于两个表面皿中，放入一个1.5m×1m×1m密封箱中，经恒低温(25℃)挥发半小时后，取出表面皿，将空气净化器放入该箱，插电后启动风扇。采样器一端与房间内连结，一端连结采样管(内装10mL蒸馏水以吸收气体)。该试验用空气流动分析仪器检测气体中焦油、尼古丁等成分净化前后的浓度。试验数据见表2：
表2
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种以纳米银茶叶渣生物碳为主滤料的车载式空气净化器，其特征在于，包括外壳机身（1）、进风口（1-1）、出风口（1-2）、可拆外壳机身（2）、风扇（3）和多级净化滤网系统；所述多级净化滤网系统包括：初级滤网（4）、Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网（5）、HEPA滤网（6）、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网（7）和Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网（8）；
所述可拆外壳机身（2）设置于外壳机身（1）上，且所述外壳机身（1）上底面设置有出风口（1-2），所述外壳机身（1）下底面设置有进风口（1-1）；
所述的多级净化滤网系统中从进风口到出风口依次为初级滤网（4）、Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网（5）、HEPA滤网（6）、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网（7）、Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网（8）。
2.根据权利要求1所述的一种以纳米银茶叶渣生物碳为主滤料的车载式空气净化器，其特征在于，所述的外壳机身（1）和可拆外壳机身（2）均采用聚乙烯材质。
3.根据权利要求1所述的一种以纳米银茶叶渣生物碳为主滤料的车载式空气净化器，其特征在于，所述多级净化滤网系统的滤网框架（4-8）由聚乙烯材质制成；所述Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网（6）、Ⅱ级纳米银茶叶渣生物碳滤网（7）、Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网（8）中的滤料装置在无纺布袋中。
4.根据权利要求1所述的一种以纳米银茶叶渣生物碳为主滤料的车载式空气净化器，其特征在于，还包括风扇（3）；所述风扇（3）位于初级滤网（4）下方；所述风扇（3）采用额定电压为12V、直径为70mm、额定风量为3CFM的直流风扇。
5.根据权利要求1所述的一种以纳米银茶叶渣生物碳为主滤料的车载式空气净化器，其特征在于，所述的初级滤网（4）采用0.3~0.7cm厚度的过滤棉为滤料；所述的Ⅰ级茶叶渣生物碳滤网（5）采用体积比100% 茶叶渣生物碳为滤料；所述的HEPA滤网（6）采用H13等级的HEPA滤网；所述的Ⅱ级茶叶渣生物碳滤网（7）采用体积比为45%~55%茶叶渣生物碳和45%~55%纳米银茶叶渣生物碳混合滤料；所述的Ⅲ级纳米银茶叶渣生物碳滤网（8）采用体积比100%纳米银茶叶渣生物碳滤料。
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