CN111701374A - 一种超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法和装置，该方法为将待净化气体抽吸至净化滤筒外侧，净化滤筒由网格滤筒、疏水性透气膜、纳米消毒液组成，待净化气体穿过网格滤筒的双层网格壁时，在外加磁场、抽吸作用下纳米消毒液中的超顺磁性纳米颗粒进入超磁性状态，磁化后的纳米颗粒在双层网格壁夹层腔中高速旋转，气体中的病菌和有害物质被纳米颗粒拦截捕获，同时磁场力作用使得纳米颗粒本身高速自转升温并在纳米消毒液作用下，病菌和有害物质得到有效的净化去除，净化后的气体排出；本发明有效利用超顺磁性纳米材料与磁场作用定向运行的耦合作用，达到空气中有害物质高效净化的目的。

Description

一种超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法和装置
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法和装置。
背景技术
随着社会的发展和进步，现代人需要长时间的待在室内进行工作学习和开展各项活动，由此人们也越来越关注和重视室内空气的污染问题。我国已经成为空气污染较为严重的国家，并且我国人口总基数大、活动范围广和各行业人员种类繁杂，在有限的室内空间中增加了病毒细菌人群交叉感染的可能。因此，必须加强室内空气净化技术的研究，努力改善室内空气质量状况。
空气污染带来的各种不良反应对人们的正常胜过产生了巨大的影响，严重威胁到了人们的身心健康，人们对空气污染防止也愈发重视。作为第三污染时期的标志，“室内空气污染”正成为人们越来越关注的话题。人们每天待在室内的时间差不多是待在室外的时间的4倍多，每天呼吸的空气绝大部分是室内空气，因此室内空气质量对身体影响更大。室内空气污染往往比室外空气污染更严重，在某些情况下，前者的严重程度可以达到后者的一百倍以上。公众最熟悉的可吸入颗粒物为PM2.5，这类颗粒本身就是一种污染物，含有各种化学成分、有毒物质，同时也是各种细菌、病菌、霉菌的载体。国外有资料表明：室内空气污染与居民健康有密切的联系，在发展中国家有大约几百万人的死亡是由室内空气污染直接导致，而在全球室内空气污染与超过4%的疾病都有直接关系，每年全球有数十万人因哮喘病发作而死亡，而这些哮喘的发作原因主要就为室内空气污染。
发明内容
针对上述问题，本发明提拱了一种超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法，利用超顺磁性纳米材料与磁场作用定向运行的耦合作用，可以达到空气中有害物质高效净化的目的，本发明方法是将待净化气体抽吸至净化滤筒外侧，净化滤筒由网格滤筒、疏水性透气膜、纳米消毒液组成，网格滤筒为中空双层网格壁的圆筒，疏水性透气膜分别设置在网格滤筒的外侧壁和内侧壁上，网格滤筒的双层网格壁夹层腔中填充有纳米消毒液，待净化气体穿过网格滤筒的双层网格壁时，在外加磁场、抽吸作用下纳米消毒液中的超顺磁性纳米颗粒进入超磁性状态，磁化后的纳米颗粒在双层网格壁夹层腔中高速旋转，气体中的病菌和有害物质被纳米颗粒拦截捕获，同时磁场力作用使得纳米颗粒本身高速自转升温并在纳米消毒液作用下，病菌和有害物质得到有效的净化去除，净化后的气体排出。
所述纳米消毒液是超顺磁性纳米颗粒和消毒液按体积比1:1~3:1的比例混合制得，其中消毒液为84消毒液、94消毒液、乙醇、滴露、来苏水、漂白粉、高锰酸钾中的一种。
所述超顺磁性纳米颗粒为纳米铁、纳米钴、纳米镍、铁镍合金、铁铝合金、纳米四氧化三铁、纳米三氧化二铁、纳米氧化钴中的一种或任意比几种，其颗粒粒径为1-100nm。
所述网格滤筒的材料为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种。
所述疏水性透气膜为PU薄膜、TPU薄膜、EPTFE聚四氟乙烯薄膜中的一种。
所述待净化气体温度为室温，气态CADR为60~100m³/h。
本发明另一个目的是提供完成上述方法的装置，该装置包括磁场发生器、外壳、抽风机、净化滤筒、电源，其中净化滤筒包括网格滤筒、疏水性透气膜、纳米消毒液组成，网格滤筒为中空双层网格壁的圆筒，疏水性透气膜分别设置在网格滤筒的外侧壁和内侧壁上，网格滤筒的双层网格壁夹层腔中填充有纳米消毒液，磁场发生器设置在外壳的底部腔体中，净化滤筒放置在外壳的中部腔体内并位于磁场发生器上方，抽风机通过支架设置在净化滤筒上并位于外壳的上部腔体中，外壳的上部腔体、中部腔体、底部腔体之间不连通，外壳的中部腔体壁上开有进气口，外壳的上部腔体顶部开有出气口，净化滤筒通过抽风机与出气口连通，抽风机、磁场发生器分别与电源连接。
所述磁场发生器产生的磁场强度为0.001~1T。
所述上部腔体、中部腔体之间通过密封圈密封。
本发明的优点和技术效果：
本发明方法中使用的超顺磁性纳米材料及消毒液成本低廉，易于制备，可再生重复利用，装置小巧便于运输携带；本发明方法净化效率高，能适用于不同的工作环境，该发明有效利用超顺磁性纳米材料与磁场作用定向运行的耦合作用的方式，相较于普通的空气净化方法，能对空气中的活性病毒、细菌及PM2.5等有害物质起到更好的杀菌灭毒和去除作用，净化效率更高；并且对于不同的工作环境可对发明中的相关组件及参数进行更换调整，以实现适应对不同场所空气进化的针对处理。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图2是网格滤筒剖面结构示意图；
图3是本发明装置立体结构示意图；
图中：1-进气口；2-磁场发生器；3-网格滤筒；4-疏水透气膜；5-纳米消毒液；6-外壳；7-抽风机；8-电源；9-密封圈；10-出气口；11-支架；12-净化滤筒。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：本超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法如下:
将25℃待净化气体以70m³/h抽吸至净化滤筒外侧，净化滤筒由网格滤筒、EPTFE聚四氟乙烯薄膜、纳米消毒液组成，其中纳米消毒液是超顺磁性纳米四氧化三铁（粒径20-50nm）和乙醇（浓度75%）按体积比3:1的比例混合制得；网格滤筒为中空双层网格壁的聚氯乙烯圆筒，EPTFE聚四氟乙烯薄膜分别设置在网格滤筒的外侧壁和内侧壁上，网格滤筒的双层网格壁夹层腔中填充有纳米消毒液，待净化气体穿过网格滤筒的双层网格壁时，在磁场强度磁场强度为0.005T、抽吸作用下纳米消毒液中的超顺磁性纳米四氧化三铁进入超磁性状态，磁化后的纳米颗粒在双层网格壁夹层腔中高速旋转，气体中病毒、细菌和pm2.5等有害物质被纳米颗粒拦截捕获，同时磁场力作用使得纳米四氧化三铁本身高速自转升温并在乙醇作用下，病菌和有害物质得到有效的净化去除，净化后的气体排出；
如图1、2、3所示，完成上述方法的装置包括磁场发生器2、外壳6、抽风机7、净化滤筒、电源8，其中净化滤筒12包括网格滤筒3、疏水性透气膜4、纳米消毒液5组成，网格滤筒3为中空双层网格壁的PVC圆筒，疏水性透气膜分别设置在网格滤筒的外侧壁和内侧壁上，网格滤筒的双层网格壁夹层腔中填充有纳米消毒液5；纳米消毒液是超顺磁性纳米四氧化三铁（粒径20-50nm）和乙醇（浓度75%）按体积比3:1的比例混合制得；疏水性透气膜为EPTFE聚四氟乙烯薄膜；外壳6为中空长方体，其内腔体分割为上部腔体、中部腔体、底部腔体，磁场发生器2设置在外壳6的底部腔体中，净化滤筒放置在外壳6的中部腔体内并位于磁场发生器2上方，抽风机7通过支架设置在净化滤筒上并位于外壳6的上部腔体中，外壳的上部腔体、中部腔体、底部腔体之间不连通，上部腔体、中部腔体之间通过密封圈9密封，外壳6的中部腔体两侧壁上开有进气口1，外壳6的上部腔体顶部开有出气口10，净化滤筒通过抽风机7与出气口10连通，抽风机7、磁场发生器2分别与电源8连接；磁场发生器2产生的磁场强度为0.005T；
医院候诊大厅使用上述方法的装置，高速抽风机将环境中的空气吸至净化滤筒与外壳6之间，然后通过EPTFE聚四氟乙烯薄膜进入网格滤筒3的双层网格壁内，在磁场、抽风机抽吸作用下，纳米消毒液中的超顺磁性纳米四氧化三铁进入超磁性状态，磁化后的纳米四氧化三铁在双层网格壁夹层腔中高速旋转，空气中的专性空气传播病菌及PM2.5等物质被纳米颗粒拦截捕获；同时磁场力作用使得纳米颗粒本身高速自转升温并在乙醇作用下，病菌和有害物质得到有效的净化去除，净化后的气体从双层网格壁夹层腔进入净化滤筒的中空腔内，由抽风机7抽至出气口10排出。
经检测，排出空气中有毒有害气体及颗粒物低于《室内空气质量标准（GB/T18883-2002）》规定限值，且未检测到有害病菌。
实施例2：本超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法如下:
将20℃待净化气体以100m³/h抽吸至净化滤筒外侧，净化滤筒由网格滤筒、TPU薄膜、纳米消毒液组成，其中纳米消毒液是超顺磁性纳米铁（粒径30-50nm）和94消毒液按体积比2:1的比例混合制得；网格滤筒为中空双层网格壁的聚丙烯圆筒，TPU薄膜分别设置在网格滤筒的外侧壁和内侧壁上，网格滤筒的双层网格壁夹层腔中填充有纳米消毒液，待净化气体穿过网格滤筒的双层网格壁时，在磁场强度为0.05T、抽吸作用下纳米消毒液中的超顺磁性纳米铁进入超磁性状态，磁化后的纳米颗粒在双层网格壁夹层腔中高速旋转，气体中病毒、细菌和pm2.5等有害物质被纳米铁拦截捕获，同时磁场力作用使得纳米铁本身高速自转升温并在94消毒液作用下，病菌和有害物质得到有效的净化去除，净化后的气体排出；
本实施例装置同实施例1，不同在于：网格滤筒为中空双层网格壁的聚丙烯圆筒，疏水性透气膜为TPU薄膜，纳米消毒液是超顺磁性纳米铁（粒径30-50nm）和94消毒液按体积比2:1的比例混合制得；
在民用电梯中使用上述装置，高速抽风机将环境中的空气吸至净化滤筒与外壳6之间，然后通过TPU薄膜进入网格滤筒3的双层网格壁内，在磁场、抽风机抽吸作用下，纳米消毒液中的超顺磁性纳米铁进入超磁性状态，磁化后的纳米铁在双层网格壁夹层腔中高速旋转，空气中的优先空气传播病菌及PM2.5等物质被纳米颗粒拦截捕获；同时磁场力作用使得纳米颗粒本身高速自转升温并在94消毒液作用下，病菌和有害物质得到有效的净化去除，净化后的气体从双层网格壁夹层腔进入净化滤筒的中空腔内，由抽风机7抽至出气口10排出。
经检测，排出空气中有毒有害气体及颗粒物低于《室内空气质量标准（GB/T18883-2002）》规定限值，且未检测到有害病菌。
实施例3：本超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法如下:
将20℃待净化气体以90m³/h抽吸至净化滤筒外侧，净化滤筒由网格滤筒、PU薄膜、纳米消毒液组成，其中纳米消毒液是超顺磁性纳米三氧化二铁（粒径50-100nm）和84消毒液按体积比1:1的比例混合制得；网格滤筒为中空双层网格壁的聚乙烯圆筒，PU薄膜分别设置在网格滤筒的外侧壁和内侧壁上，网格滤筒的双层网格壁夹层腔中填充有纳米消毒液，待净化气体穿过网格滤筒的双层网格壁时，在磁场强度为0.5T、抽吸作用下纳米消毒液中的超顺磁性纳米三氧化二铁进入超磁性状态，磁化后的纳米颗粒在双层网格壁夹层腔中高速旋转，气体中病毒、细菌和pm2.5等有害物质被纳米三氧化二铁拦截捕获，同时磁场力作用使得纳米三氧化二铁本身高速自转升温并在84消毒作用下，病菌和有害物质得到有效的净化去除，净化后的气体排出；
本实施例装置同实施例1，不同在于：网格滤筒为中空双层网格壁的聚乙烯圆筒，疏水性透气膜为PU薄膜，纳米消毒液是超顺磁性纳米三氧化二铁（粒径50-100nm）和84消毒液按体积比1:1的比例混合制得；
常规家庭使用上述装置，高速抽风机将环境中的空气吸至净化滤筒与外壳6之间，然后通过PU薄膜进入网格滤筒3的双层网格壁内，在磁场、抽风机抽吸作用下，纳米消毒液中的超顺磁性纳米铁进入超磁性状态，磁化后的纳米三氧化二铁在双层网格壁夹层腔中高速旋转，空气中的伺机性空气传播病菌及甲醛气体等物质被纳米颗粒拦截捕获；同时磁场力作用使得纳米颗粒本身高速自转升温并在84消毒液作用下，病菌和有害物质得到有效的净化去除，净化后的气体从双层网格壁夹层腔进入净化滤筒的中空腔内，由抽风机7抽至出气口10排出。
经检测，排出空气中有毒有害气体及颗粒物低于《室内空气质量标准（GB/T18883-2002）》规定限值，且未检测到有害病菌。

Claims (9)

1.一种超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法，其特征在于：将待净化气体抽吸至净化滤筒外侧，净化滤筒由网格滤筒、疏水性透气膜、纳米消毒液组成，网格滤筒为中空双层网格壁的圆筒，疏水性透气膜分别设置在网格滤筒的外侧壁和内侧壁上，网格滤筒的双层网格壁夹层腔中填充有纳米消毒液，待净化气体穿过网格滤筒的双层网格壁时，在外加磁场、抽吸作用下纳米消毒液中的超顺磁性纳米颗粒进入超磁性状态，磁化后的纳米颗粒在双层网格壁夹层腔中高速旋转，气体中的病菌和有害物质被纳米颗粒拦截捕获，同时磁场力作用使得纳米颗粒本身高速自转升温并在纳米消毒液作用下，病菌和有害物质得到有效的净化去除，净化后的气体排出。
2.根据权利要求1所述的超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法，其特征在于：纳米消毒液是超顺磁性纳米颗粒和消毒液按体积比1:1~3:1的比例混合制得，其中消毒液为84消毒液、94消毒液、乙醇、滴露、来苏水、漂白粉、高锰酸钾中的一种。
3.根据权利要求2所述的超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法，其特征在于：超顺磁性纳米颗粒为纳米铁、纳米钴、纳米镍、铁镍合金、铁铝合金、纳米四氧化三铁、纳米三氧化二铁、纳米氧化钴中的一种或任意比几种，其颗粒粒径为1-100nm。
4.根据权利要求1所述的超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法，其特征在于：网格滤筒的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种。
5.根据权利要求1所述的超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法，其特征在于：疏水性透气膜为PU薄膜、TPU薄膜、EPTFE聚四氟乙烯薄膜中的一种。
6.根据权利要求1所述的超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法，其特征在于：待净化气体温度为室温，气态CADR为60~100m³/h。
7.完成权利要求1-6任一项所述的超顺磁性纳米材料高效净化空气的方法的装置，其特征在于：包括磁场发生器（2）、外壳（6）、抽风机（7）、净化滤筒、电源（8），其中净化滤筒包括网格滤筒（3）、疏水性透气膜（4）、纳米消毒液（5）组成，网格滤筒（3）为中空双层网格壁的圆筒，疏水性透气膜分别设置在网格滤筒的外侧壁和内侧壁上，网格滤筒的双层网格壁夹层腔中填充有纳米消毒液（5），磁场发生器（2）设置在外壳（6）的底部腔体中，净化滤筒放置在外壳（6）的中部腔体内并位于磁场发生器（2）上方，抽风机（7）通过支架设置在净化滤筒上并位于外壳（6）的上部腔体中，外壳的上部腔体、中部腔体、底部腔体之间不连通，外壳（6）的中部腔体壁上开有进气口（1），外壳（6）的上部腔体顶部开有出气口（10），净化滤筒通过抽风机（7）与出气口（10）连通，抽风机（7）、磁场发生器（2）分别与电源（8）连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：磁场发生器（2）产生的磁场强度为0.001~1T。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：上部腔体、中部腔体之间通过密封圈（9）密封。
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