CN108715169B - 一种轨道车辆空气净化系统 - Google Patents

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Abstract

一种轨道车辆空气净化系统,包括净化单元、监测单元和控制单元;净化单元包括位于车厢通风系统中的普通净化装置和加强净化装置;监测单元包括车内空气监测装置和车外空气监测装置;控制单元包括新风进气控制器和回风进气控制器;新风进气控制器可控制车厢通风系统中新风进气的流量和进来的新风要通过的净化装置,回风进气控制器可控制车厢通风系统中回风进气的流量和进来的回风要通过的净化装置;控制单元通过车外空气监测装置和车内空气监测装置的监测结果控制新风进气控制器、回风进气控制器和加强净化装置的介质阻挡放电器工作。该空气净化系统可根据车内车外空气质量选择新风与回风的量,并对车体内进行有针对性的、高效的空气净化。

Description

一种轨道车辆空气净化系统
技术领域
本发明涉及一种轨道车辆空气净化系统,属于轨道车辆空气净化技术领域。
背景技术
轨道车辆作为一个重要的交通工具,在我国发挥着非常重要的作用。列车车厢是一个人流密集,相对封闭的空间,列车车厢内的气体环境直接影响乘客的舒适度。车厢内本身的空气质量和通过空调系统引入的新风空气质量均会影响列车车厢内的气体环境。
空调系统为混合式通风方式,其中绝大部分是车内的回风,新风含量相对较少,车内长期缺少有效的换气,有些车厢内的甲醛、甲苯、病菌等空气污染物较多,二氧化碳含量高,影响乘客的舒适度和健康。列车上的厕所因为空气流通性差,经常导致车厢内存在难闻的气味,而且有时候车内有些乘客饮食产生的气味会影响同车厢其他乘客。
列车通过空调系统引入新风实现密闭车厢内外的空气交换,但是近年来,雾霾天气多发,在引入新风的同时不引入列车外空气中的污染物也称为一个亟需解决的问题。现在的轨道车辆空调系统的空气过滤方式是采用无纺布过滤网,仅可去除一些直径较大的灰尘,无法去除PM2.5等小颗粒污染物和工业废气等。专利CN105172818A等也公开了一些针对轨道列车设计的空气净化器,但这些空气净化不能根据列车车内车外的空气质量进行针对性进化。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种可以根据车内车外的空气质量选择新风与回风的量,并进行针对性、高效空气净化的轨道车辆空气净化系统。
本发明实现其发明目的所采取的技术方案是:一种轨道车辆空气净化系统,包括净化单元、监测单元和通过监测单元得到监测结果控制净化单元工作的控制单元,控制单元与净化单元和监测单元之间可以通过有线或无线连接;所述净化单元包括位于车厢通风系统中的两套净化装置,普通净化装置和加强净化装置;所述监测单元包括车内空气监测装置和车外空气监测装置;
所述普通净化装置包括进气口,空气过滤网和向车厢内送风的出气口;
所述加强净化装置包括进气口,复合净化模块和向车厢内送风的出气口;所述复合净化模块包括依次布置的等离子体净化组件,纳米纤维膜净化组件和光催化净化组件;所述等离子体净化组件包括平板结构的介质阻挡放电器,且介质阻挡放电器的片状金属电极与气流流通方向平行;所述纳米纤维膜净化组件为垂直于气流流通方向的高透光纳米纤维膜;所述光催化净化组件包括按照百叶窗式固定的多个玻璃片,每个玻璃片与气流流通方向呈30°-60°,玻璃片的两面均涂敷有TiO2基光催化剂;
所述控制单元包括回风进气控制器和新风进气控制器;回风进气控制器可控制车厢通风系统中回风进气的流量和进来的回风要通过的净化装置(普通净化装置或加强净化装置),新风进气控制器可控制车厢通风系统中新风进气的流量和进来的新风要通过的净化装置(普通净化装置或加强净化装置);控制单元通过车外空气监测装置和车内空气监测装置的监测结果控制新风进气控制器、回风进气控制器和加强净化装置的介质阻挡放电器工作。
本发明的工作原理和有益效果是:
一、设置车内空气监测装置和车外空气监测装置,根据车内的空气质量和车外的空气质量通过新风进气控制器和回风进气控制器调整新风进气量和回风进气量;如果车外空气污染严重,尽量减少新风进气量,以延长净化单元的使用寿命;如果车内异味重或空气污染严重,尽量加大新风进气量,减少回风的循环,以延长净化单元的使用寿命,尽快净化车内的空气质量。
二、设置普通净化模块和加强净化模块,控制单元根据车外空气质量和新风进气量通过新风进气控制器判断新风应该经过普通净化装置还是加强净化装置;根据车内空气质量和回风进气量通过回风进气控制器判断回风应该经过普通净化装置还是加强净化装置;这样,有针对性对空气净化,净化效率高,净化效果好。
三、复合净化模块包括依次布置的等离子体净化组件,纳米纤维膜净化组件和光催化净化组件;等离子体净化组件通过介质阻挡放电器产生低温等离子体,对空气进行净化,但单独使用低温等离子体技术往往存在空气中污染物净化不彻底,产生臭氧等二次污染的问题;所以本发明采用等离子体净化、纳米纤维膜净化和光催化净化结合的方式:纳米纤维膜可对经过低温等离子净化的空气进行二次净化,对低温等离子体净化产生的二次污染物进行净化;光催化剂对经过纳米纤维膜净化的空气进行三次净化,同时能够将等离子反应产生臭氧等副产物进行氧化降解,保证了复合净化模块的高效净化;
利用等离子体放电发出的光为光催化净化提供光源,无需设置额外的光源,能量的进一步利用的同时,降低了整个系统的能耗;但是由于光催化剂很容易产生中毒现象,即光催化剂表面由于颗粒物堵塞或有机物附着造成光催化剂失活,为了避免光催化剂中毒,本发明在等离子体净化组件与光催化净化组件之间设置高透光的纳米纤维膜;
纳米纤维膜具有较均一的孔径、高孔隙率和比表面积,使纤维与空气中的污染物之间具有更多的有效接触,过滤效率高;而且纤维直径与空气分子的平均自由程(约66nm)相当,由于“滑脱效应”,纳米纤维膜的过滤阻力低;在等离子体净化组件与光催化净化组件之间设置高透光的纳米纤维膜既不会妨碍等离子体产生发出的光透过,又可减少等离子体未分解的有机物,颗粒物和副产物接触光催化剂,避免光催化剂中毒,提升了光催化剂的催化效果及使用寿命。
总之,复合净化模块低温等离子体技术、纳米纤维膜净化技术和光催化技术相结合,解决了低温等离子体技术单独使用时产物降解不彻底,产生二次污染的问题;克服了催化剂容易中毒的问题,提高了净化效率和净化装置的使用寿命。
四、光催化净化组件包括按照百叶窗式固定的多个玻璃片,每个玻璃片与气流流通方向呈30°-60°,玻璃片的两面均涂敷有TiO2基光催化剂;这样的布置既能保证低过滤阻力,而且可以保证光催化剂与空气具有足够的接触面积,同时也不会影响光催化剂接收放电等离子体产生的光。
进一步,本发明所述车内空气监测装置包括布置于车厢内的气味传感器阵列和空气质量检测器,所述车外空气监测装置包括设置于车体外表面,分别位于车头和车尾的空气质量检测器。
车内的空气质量取决于车内空气的污染情况(甲醛、甲苯、病菌等)和异味情况,所以在车厢内布置气味传感器阵列和空气质量检测器可全面评价车内空气质量并为控制单元控制新风量、回风量和选择进化装置提供数据支持。空气质量检测器安装在车头和车尾,可以利用对列车行进方向的车头所处的空气质量进行监测的监测结果,为控制单元对整列列车的净化单元进行控制提供数据支持。
进一步,本发明所述普通净化装置的空气过滤网包括初效过滤网和HEPA(HighEfficiency Particulate air Filter)过滤网。
初效过滤网和HEPA过滤网可以采用现有的各种过滤网,例如初效过滤网可以为无纺布、尼龙网、或活性碳等材质制成的滤网,HEPA过滤网可以为PP滤纸、玻璃纤维、熔喷涤纶无纺布和熔喷玻璃纤维五种材质等材质制成的滤网。
进一步,本发明所述等离子体净化组件的介质阻挡放电器包括上下两个片状金属电极,上下两个片状金属电极之间设置有中间介质层,中间介质层的上、下表面均附着栅状金属电极,所述上下两个片状金属电极与栅状金属电极之间均设置有介质层。中间介质层和上下两个片状金属电极与栅状金属电极之间的介质层均可采用现有介质阻挡放电器常用的介质层,比如氧化铝平板介质层;中间介质层的上、下表面均附着栅状金属电极金属条宽度和相邻金属条间距可以根据需要设置,一般在1~5mm之间。
这样的介质阻挡放电器可以将体相介质阻挡放电和沿面放电高效耦合于同一放电区内,能极大提高产生的等离子体电子密度和等离子体处理效率。
进一步,本发明所述纳米纤维膜净化组件的高透光纳米纤维膜为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)纳米纤维膜。
PMMA具有高透光性,不会阻挡光催化净化组件接收等离子体净化组件产生的光,且PMMA具有化学稳定性和耐候性,易加工,可通过静电纺织制备。
更进一步,本发明所述PMMA纳米纤维膜由直径为100-200nm的PMMA纤维膜和直径为1-3μm的多孔PMMA纤维膜层叠而成,所述直径为100-200nm的PMMA纤维膜与多孔PMMA纤维膜的质量比为1:4-6;所述PMMA纳米纤维膜的厚度为0.05-0.2mm。
上述两种结构复合的纳米纤维膜有利于提高过滤效率,降低过滤阻力,上述PMMA纳米纤维膜选择现有技术中的方法制备,比如通过两个静电纺织装置,交替纺织制备。
进一步,本发明所述TiO2基光催化剂为Pt-TiO2催化剂、Ag-TiO2催化剂、Pt-TiO2-rGO催化剂或Au-TiO2-rGO催化剂。
纯TiO2作为光催化材料,存在两个缺点,一是其光生电子-空穴的重组速率较快使其量子效率低;二是纯TiO2本身禁带宽度较宽使其光响应范围较窄,不能有效利用太阳光;而本发明中TiO2基光催化剂所利用的光是等离子体净化组件的等离子体放电发出的光,作为光催化的光源;而空气等离子体放电发出的光中在紫外光光谱段的较少,如果纯TiO2作为光催化材料催化活性低,光催化净化组件的空气净化效果有限。
贵金属Au、Pt、Ag的添加能够在TiO2表面形成肖特基势能,达到有效捕获光生电子的目的,从而抑制光生电子和空穴的复合,因此能够大大提高光催化活性。而且贵金属由于表面等离子共振效应使其具有很好的可见光响应,能够直接吸收太阳光中的可见光,产生电子空穴对,光生电子转移到TiO2的导带上使得电子-空穴对有效分离。rGO(还原氧化石墨烯)具有比表面积大,导电性好、载流子迀移率高等优点,与TiO2复合后可增加催化剂的比表面积提供更多的吸附和催化活性中心,且在光催化反应过程中rGO作为优良的载流子迀移媒介,能够有效减少光生电子和空穴复合,增强光催化活性。所以上述TiO2基光催化剂相比于纯TiO2光催化剂提高了量子效率,扩大了光响应范围,进而光催化活性得到大大提高,使用寿命也有所增加。
更进一步,本发明所述Pt-TiO2-rGO催化剂由以SiO2为模板制备的Pt-TiO2-rGO空心微球组成。
以Pt和rGO对TiO2掺杂复合可有效提高TiO2量子效率,扩大光响应范围,且Pt-TiO2-rGO催化剂寿命长,催化性能稳定,采用空心球结构是因其密度低,比表面积大,表面渗透性好,光吸收效率高。
再进一步,本发明所述Pt-TiO2-rGO空心微球的制备方法是:首先制备Pt-TiO2纳米颗粒,然后以氨基修饰的SiO2粒子为模板,通过分子间作用力(主要是氢键)将GO(氧化石墨烯)包裹在氨基修饰的SiO2表面,再通过静电作用将Pt-TiO2纳米颗粒吸附在GO的表面,得到SiO2-GO-Pt-TiO2核壳结构材料;随后蚀刻除去内核SiO2,并在在氮气保护下高温煅烧晶化TiO2、还原GO,即得到Pt-TiO2-rGO空心微球。
上述制备方法简单易操作,先采用GO,层层复合掺杂后再通过高温煅烧还原GO,得到rGO,既避免了直接使用rGO易团聚的问题,又利用了GO表面氧化基团,更容易实现其在氨基修饰的SiO2表面的包裹和Pt-TiO2纳米颗粒的吸附,制备的Pt-TiO2-rGO空心微球结构稳定,光催化性能好。下面列举一种制备Pt-TiO2-rGO空心微球的具体方法,步骤如下:
S1、Pt-TiO2纳米颗粒制备:首先将TiO2纳米颗粒分散在分散剂中制备TiO2纳米颗粒分散液;然后将TiO2纳米颗粒分散液加入氯铂酸溶液中,充分混合并超声处理后,加入NaBH4溶液,原位生成Pt,离心洗涤即得Pt-TiO2纳米颗粒;
S2、Pt-TiO2-rGO空心微球制备:将Pt-TiO2纳米颗粒分散在分散剂中得到Pt-TiO2纳米颗粒分散液;制备氨基修饰的SiO2纳米颗粒,并分散在在分散剂中得到氨基修饰的SiO2纳米颗粒分散液;在所述氨基修饰的SiO2纳米颗粒分散液中加入氧化石墨烯溶液,充分搅拌混合,得到SiO2-GO样品,离心洗涤;将SiO2-GO样品加入Pt-TiO2纳米颗粒分散液中,充分混合并超声处理,得到SiO2-GO-Pt-TiO2样品,离心洗涤;通过刻蚀去除内核SiO2,得到GO-Pt-TiO2空心微球样品并洗涤烘干;将烘干的GO-Pt-TiO2空心微球样品置于管式炉中,氮气保护下500-600℃热处理4-6h,即可得到Pt-TiO2-rGO空心微球。
附图说明
图1为本发明实施例整体结构框图。
图2为本发明实施例复合净化模块结构示意图。
具体实施方式
实施例一
图1示出,一种轨道车辆空气净化系统,包括净化单元1.0、监测单元2.0和通过监测单元2.0得到监测结果控制净化单元1.0工作的控制单元3.0,控制单元3.0与净化单元1.0和监测单元2.0之间可以通过有线或无线连接;;所述净化单元1.0包括位于车厢通风系统中的两套净化装置,普通净化装置1.1和加强净化装置1.2;所述监测单元2.0包括车内空气监测装置2.1和车外空气监测装置2.2;本例中所述车内空气监测装置2.1包括布置于车厢内的气味传感器阵列和空气质量检测器,所述车外空气监测装置2.2包括设置于车体外表面,分别位于车头和车尾的空气质量检测器;
所述普通净化装置1.1包括进气口,空气过滤网和向车厢内送风的出气口;本例中所述普通净化装置1.1的空气过滤网包括初效过滤网和HEPA过滤网;
所述加强净化装置1.2包括进气口,复合净化模块和向车厢内送风的出气口;图2示出,所述复合净化模块包括依次布置的等离子体净化组件1.2a,纳米纤维膜净化组件1.2b和光催化净化组件1.2c;所述等离子体净化组件1.2a包括平板结构的介质阻挡放电器,且介质阻挡放电器的片状金属电极a1与气流流通方向平行;所述纳米纤维膜净化组件1.2b为垂直于气流流通方向的高透光纳米纤维膜b1;所述光催化净化组件1.2c包括按照百叶窗式固定的多个玻璃片c1,每个玻璃片c1与气流流通方向呈30°-60°,玻璃片c1的两面均涂敷有TiO2基光催化剂;玻璃片c1的个数根据复合净化模块尺寸和玻璃片c1尺寸而定,一般在5-15个之间,本例中为7个。
玻璃片c1的两面涂敷TiO2基光催化剂的具体方法是:将TiO2基光催化剂分散在去离子水中,形成分散均匀的乳胶状态的催化剂液体;然后,将其均匀涂抹于玻璃片c1两面,真空干燥或烘干。
所述控制单元3.0包括回风进气控制器3.1和新风进气控制器3.2;回风进气控制器3.1可控制车厢通风系统中回风进气的流量和进来的回风要通过的净化装置,新风进气控制器3.2可控制车厢通风系统中新风进气的流量和进来的新风要通过的净化装置;控制单元3.0通过车内空气监测装置2.1和车外空气监测装置2.2的监测结果控制新风进气控制器3.2、回风进气控制器3.1和加强净化装置1.2的介质阻挡放电器工作。
所述等离子体净化组件1.2a的介质阻挡放电器包括上下两个片状金属电极a1,上下两个片状金属电极a1之间设置有中间介质层a3,中间介质层a3的上、下表面均附着栅状金属电极a2,所述上下两个片状金属电极1.2a与栅状金属电极a2之间均设置有介质层a4。上片状金属电极a1与中间介质层a3下表面栅状金属电极a2连接交流电源a5的高压端,下片状金属电极a1与中间介质层a3上表面栅状金属电极a2一起接地。
本例中所述纳米纤维膜净化组件1.2b的高透光纳米纤维膜b1为厚度为0.05-0.2mm的PMMA纳米纤维膜;所述PMMA纳米纤维膜由直径为100-200nm的PMMA纤维膜和直径为1-3μm的多孔PMMA纤维膜层叠而成,所述直径为100-200nm的PMMA纤维膜与多孔PMMA纤维膜的质量比为1:4-6。制备方法可参考Preparation of hierarchical structured nano-sized/porous poly(lactic acid)composite fibrous membranes for air filtration。
本例中所述TiO2基光催化剂为Pt-TiO2-rGO催化剂,由以SiO2为模板制备的Pt-TiO2-rGO空心微球组成。
所述Pt-TiO2-rGO空心微球的制备方法是:首先制备Pt-TiO2纳米颗粒,然后以氨基修饰的SiO2粒子为模板,通过分子间作用力将GO包裹在氨基修饰的SiO2表面,再通过静电作用将Pt-TiO2纳米颗粒吸附在GO的表面,得到SiO2-GO-Pt-TiO2核壳结构材料;随后蚀刻除去内核SiO2,并在在氮气保护下高温煅烧晶化TiO2、还原GO,即得到Pt-TiO2-rGO空心微球。
本例中Pt-TiO2-rGO空心微球制备的具体步骤是:
S1、Pt-TiO2纳米颗粒制备:首先将粒径为20nm-30nm的TiO2纳米颗粒分散在乙醇中制备TiO2纳米颗粒分散液;然后将TiO2纳米颗粒分散液加入氯铂酸溶液中,充分混合并超声处理后,按NaBH4与[AuCl4]-摩尔比为8:1的比例,在机械搅拌与超声复合作用下,将NaBH4溶液快速滴加到置于冰水混合物中的氯金酸溶液中,在TiO2纳米粒子表面原位生成Pt,离心洗涤即得Pt-TiO2纳米颗粒;
上述氯铂酸溶液中[AuCl4]-浓度为3*10-4mol/L;
S2、Pt-TiO2-rGO空心微球制备:将Pt-TiO2纳米颗粒分散在乙醇中得到Pt-TiO2纳米颗粒分散液;制备氨基修饰的SiO2纳米颗粒,并分散在在分散剂中得到氨基修饰的SiO2纳米颗粒分散液;在所述氨基修饰的SiO2纳米颗粒分散液中加入氧化石墨烯溶液,磁力搅拌下回流1h,得到SiO2-GO样品,离心洗涤;将SiO2-GO样品加入Pt-TiO2纳米颗粒分散液中,超声1h,得到SiO2-GO-Pt-TiO2样品,离心洗涤;通过刻蚀去除内核SiO2,得到GO-Pt-TiO2空心微球样品并将GO-Pt-TiO2空心微球样品分散在20ml浓度为0.1mol/L的盐酸溶液中搅拌1h后离心、洗涤,烘干;将烘干的GO-Pt-TiO2空心微球样品置于管式炉中,氮气保护下500-600℃热处理4-6h,即可得到Pt-TiO2-rGO空心微球。
上述氨基修饰的SiO2纳米颗粒的制备方法是:将3.44ml的正硅酸乙酯在不断搅拌下加入到17.2ml的去离子水、92ml乙醇和2.48ml氨水的混合溶液中,在室温下磁力搅拌4h。待反应结束后,用离心分离法收集沉淀,用去离子水和乙醇对白色沉淀进行数次洗涤,然后将沉淀分散在40ml异丙醇中,加入0.3ml的3-氨丙基三乙氧基硅烷,回流搅拌3h,离心、洗涤;在80℃下干燥6h,得到白色固体,研细,制备的SiO2纳米颗粒粒径为120nm-150nm。
上述氧化石墨烯溶液是氧化石墨烯分散在乙醇中得到的,浓度为1mg/ml。
上述刻蚀去除内核SiO2的方法是:将SiO2-GO-Pt-TiO2样品分散在30ml水中,超声分散30min后加入10ml浓度为2.5mol/L的NaOH溶液,90℃下搅拌3h蚀刻去除内核SiO2,离心、洗涤。
实施例二
一种轨道车辆空气净化系统,包括净化单元1.0、监测单元2.0和通过监测单元2.0得到监测结果控制净化单元1.0工作的控制单元3.0,控制单元3.0与净化单元1.0和监测单元2.0之间可以通过有线或无线连接;;所述净化单元1.0包括位于车厢通风系统中的两套净化装置,普通净化装置1.1和加强净化装置1.2;所述监测单元2.0包括车内空气监测装置2.1和车外空气监测装置2.2;本例中所述车内空气监测装置2.1包括布置于车厢内的气味传感器阵列和空气质量检测器,可检测车厢内多种环境质量要素:湿度,可吸入颗粒(PM2.5、PM10)、CO2、CO、O2、NO2、SO2、O3等。
所述车外空气监测装置2.2包括设置于车体外表面,分别位于车头和车尾的空气质量检测器;
所述普通净化装置1.1包括进气口,空气过滤网和向车厢内送风的出气口;本例中所述普通净化装置1.1的空气过滤网包括初效过滤网和HEPA过滤网;
所述加强净化装置1.2包括进气口,复合净化模块和向车厢内送风的出气口;所述复合净化模块包括依次布置的等离子体净化组件1.2a,纳米纤维膜净化组件1.2b和光催化净化组件1.2c;所述等离子体净化组件1.2a包括平板结构的介质阻挡放电器,且介质阻挡放电器的片状金属电极a1与气流流通方向平行;所述纳米纤维膜净化组件1.2b为垂直于气流流通方向的高透光纳米纤维膜b1;所述光催化净化组件1.2c包括按照百叶窗式固定的多个玻璃片c1,每个玻璃片c1与气流流通方向呈30°-60°,玻璃片c1的两面均涂敷有TiO2基光催化剂;
所述控制单元3.0包括新风进气控制器3.2和回风进气控制器3.1;新风进气控制器3.2可控制车厢通风系统中新风进气的流量和进来的新风要通过的净化装置,回风进气控制器3.1可控制车厢通风系统中回风进气的流量和进来的回风要通过的净化装置;控制单元通过车内空气监测装置2.1和车外空气监测装置2.2的监测结果控制新风进气控制器3.2、回风进气控制器3.1和加强净化装置1.2的介质阻挡放电器工作。
所述等离子体净化组件1.2a的介质阻挡放电器包括上下两个片状金属电极a1,上下两个片状金属电极a1之间设置有中间介质层a3,中间介质层a3的上、下表面均附着栅状金属电极a2,所述上下两个片状金属电极1.2a与栅状金属电极a2之间均设置有介质层a4。上片状金属电极a1与中间介质层a3下表面栅状金属电极a2连接交流电源a5的高压端,下片状金属电极a1与中间介质层a3上表面栅状金属电极a2一起接地。
本例中所述纳米纤维膜净化组件1.2b的高透光纳米纤维膜b1为厚度为0.05-0.2mm的PMMA纳米纤维膜。
本例中所述TiO2基光催化剂为Pt-TiO2催化剂、Ag-TiO2催化剂或Au-TiO2-rGO催化剂。
Au-TiO2-rGO催化剂的制备可参考:Yolk@ShellNanoarchitecture of Au@r-GO/TiO2 Hybrids as Powerful Visible Light Photocatalysts;Pt-TiO2催化剂的制备可参考A Visible‐Light‐Harvesting Assembly with a Sulfocalixarene Linker betweenDyes and a Pt-TiO2Photocatalyst;Ag-TiO2催化剂的制备可参考In Situ Synthesis ofBimetallic Ag/Pt Loaded Single-crystalline Anatase TiO2 Hollow Nano-hemispheres and Their Improved Photocatalytic Properties。

Claims (6)

1.一种轨道车辆空气净化系统,包括净化单元(1.0)、监测单元(2.0)和通过监测单元(2.0)得到监测结果控制净化单元(1.0)工作的控制单元(3.0);所述净化单元(1.0)包括位于车厢通风系统中的两套净化装置,普通净化装置(1.1)和加强净化装置(1.2);所述监测单元(2.0)包括车内空气监测装置(2.1)和车外空气监测装置(2.2);所述车内空气监测装置(2.1)包括布置于车厢内的气味传感器阵列和空气质量检测器,所述车外空气监测装置(2.2)包括设置于车体外表面,分别位于车头和车尾的空气质量检测器;
所述普通净化装置(1.1)包括进气口,空气过滤网和向车厢内送风的出气口;
所述加强净化装置(1.2)包括进气口,复合净化模块和向车厢内送风的出气口;所述复合净化模块包括依次布置的等离子体净化组件(1.2a),纳米纤维膜净化组件(1.2b)和光催化净化组件(1.2c);所述等离子体净化组件(1.2a)包括平板结构的介质阻挡放电器,且介质阻挡放电器的片状金属电极(a1)与气流流通方向平行;所述纳米纤维膜净化组件(1.2b)为垂直于气流流通方向的高透光纳米纤维膜(b1);所述光催化净化组件(1.2c)包括多个玻璃片(c1),每个玻璃片(c1)与气流流通方向呈30°-60°,玻璃片(c1)的两面均涂敷有TiO2基光催化剂;
所述纳米纤维膜净化组件(1.2b)的高透光纳米纤维膜(b1)为PMMA纳米纤维膜;所述TiO2基光催化剂为Pt-TiO2催化剂、Ag-TiO2催化剂、Pt-TiO2-rGO催化剂或Au-TiO2-rGO催化剂;
所述控制单元(3.0)包括回风进气控制器(3.1)和新风进气控制器(3.2);所述回风进气控制器(3.1)可控制车厢通风系统中回风进气的流量和进来的回风要通过的净化装置;所述新风进气控制器(3.2)可控制车厢通风系统中新风进气的流量和进来的新风要通过的净化装置,控制单元(3.0)通过车内空气监测装置(2.1)和车外空气监测装置(2.2)的监测结果控制新风进气控制器(3.2)、回风进气控制器(3.1)和加强净化装置(1.2)的介质阻挡放电器工作。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆空气净化系统,其特征在于:所述普通净化装置(1.1)的空气过滤网包括初效过滤网和HEPA过滤网。
3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆空气净化系统,其特征在于:所述等离子体净化组件(1.2a)的介质阻挡放电器包括上下两个片状金属电极(a1),上下两个片状金属电极(a1)之间设置有中间介质层(a3),中间介质层(a3)的上、下表面均附着栅状金属电极(a2),所述上下两个片状金属电极(1.2a)与栅状金属电极(a2)之间均设置有介质层(a4)。
4.根据权利要求1所述的种轨道车辆空气净化系统,其特征在于:所述PMMA纳米纤维膜由直径为100-200nm的PMMA纤维膜和直径为1-3μm的多孔PMMA纤维膜层叠而成,直径为100-200nm 的PMMA纤维膜与多孔PMMA纤维膜的质量比为1:4-6;所述PMMA纳米纤维膜的厚度为0.05-0.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆空气净化系统,其特征在于:所述Pt-TiO2-rGO催化剂由以SiO2为模板制备的Pt-TiO2-rGO空心微球组成。
6.根据权利要求5所述的一种轨道车辆空气净化系统,其特征在于:所述Pt-TiO2-rGO空心微球的制备方法是:首先制备Pt-TiO2纳米颗粒,然后以氨基修饰的SiO2粒子为模板,通过分子间作用力将GO包裹在氨基修饰的SiO2表面,再通过静电作用将Pt-TiO2纳米颗粒吸附在GO的表面,得到SiO2-GO-Pt-TiO2核壳结构材料;随后蚀刻除去内核SiO2,并在在氮气保护下高温煅烧晶化TiO2、还原GO,即得到Pt-TiO2-rGO空心微球。
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