CN112569776B - 一种便携式复合生态空气过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于空气处理技术领域的一种便携式复合生态空气过滤器，由多个重复小孔生物炭结构往复排列而成的折流回路内芯外加微生物‑植物的复合生态基质构成。通过空气流经小孔生物炭，深层根系生态系统，表层土壤生态系统。上层植物叶面阶次式地去除气体中的苯、甲醛等空气污染物。多层的过滤途径延长了污染物的接触时间，也增加了去除效率，同时具有气体翻腾的作用。生物炭在各阶次对生态系统进行强化并增加了污染物的吸附作用和生物膜作用，得以实现对气体中细菌、致病菌、有机大分子污染物以及各种悬浮物的高效去除。该空气净化方法高效利用多种处理方式，结构简单，制作方便，环境美观，可调节性强，易于推广使用。

Description

一种便携式复合生态空气过滤器
技术领域
本发明涉及空气处理技术领域，尤其涉及一种便携式复合生态空气过滤器。
背景技术
随着经济的发展，工业产业和污染排放量不断提升。近年来全国大范围雾霾频发，多地PM2.5数值攀高，大气环境污染已然成为威胁人类生存的重大问题。现代人多数时间在室内度过，室内空气质量对于人的健康有重要影响，因此，对室内空气污染进行控制和治理是目前改善人类生存环境的有效途径。而现阶段的空气净化装置占地较大，消耗较高，且处理技术较为单一，更不便移动。在新造建筑以及偏远地区，资源要求相对较多，且由于能源和物资受限，使得空气净化设备难以持续运行。
为克服现有空气净化装置不易携带，资源依赖大，能源消耗高的难题，本发明提供一种便携式复合生态空气过滤器。通过低消耗和几乎无需插电来实现多阶段、复合式的处理过程，在保证去除效率的同时能够较好地解决上述弊端，而且易于制作与改装，原料简单易得，具有广泛的适用性。
发明内容
本发明的目的是提出一种便携式复合生态空气过滤器，其特征在于，包括瓷壁底板、通气支板、压流盖、多孔生物炭颗粒基质、外端护圈、降解特异性微生物、多孔培养板、培养孔、蓬松土壤基质、深根长麦草、内置蓄电池、鼓风扇；其中，瓷壁底板依次与外端护圈、通气支板、内置蓄电池和鼓风扇相连；通气支板与压流盖相连；多孔生物炭颗粒基质和降解特异性微生物嵌套在多孔培养板、压流盖与蓬松土壤基质之间；培养孔放置在对应多孔培养板上；内置蓄电池与鼓风扇相连；深根长麦草栽培在对应的培养孔上。
一种便携式复合生态空气过滤器的空气净化方法，按照如下步骤进行：
a、开动鼓风扇以进行多阶段的综合过滤；
b、进气由于流体作用被分散进入多孔生物炭颗粒基质，同时也增加了附着在多孔生物炭基质表面的对多环芳烃及挥发性有机物具特异降解特性的α-变形杆菌和γ-变形杆菌与深根长麦草根部的吸附作用，通过根部生态系统中的物理吸附，化学络合，以及生态固定作用将污染物固定在表面后，经由微生物的降解酶将污染物降解，从而持续无污染地去除空气中的有机污染物；
c、进气通过多孔培养板和培养孔继续进入蓬松土壤基质，借助表层土壤生态系统中的微生物的联合作用来去除空气中的有害物质；同时由于微孔的阻隔作用，植物根茎的吸收作用和微生物的联合降解作用，步骤c得以实现对污染物的广泛去除；
d、进气在从土壤逸出进入叶面时，由于上层叶面的吸附吸收机制使得出气中带出的水蒸气、可挥发性有机物和土壤有机物等与叶面交互，得以使有机物被吸收去除，最终达到净化空气的目的。
本发明的有益效果在于：
通过生物炭强化的多种生态系统对空气中污染物进行吸附直至降解。同时随着热解原料的大小和状态的不同，所制作产生的生物炭的状态也随之不同，由于不同的生物炭以及改性方式对特定的有机污染物，重金属离子和病菌等具有特殊的去除效用，该方法可随着所需处理水体的成分不同而进行灵活的调整。采用多种生态系统分阶段进行处理的方式，一方面增强了物理过滤效率，循序渐进地进行过滤，一方面更有利于设备的长久稳定运行。此设备不仅通过小孔物理过滤的方法去除污染物，也采用物理吸附、化学吸附和液扩散生物膜处理等综合处理方法，进一步增强处理效率。本发明技术简单，压流盖、通气支板可通过陶壁底板拼接而成，植物耐受性强，原料容易获得，易于推广使用；普通的陶土可作为陶壁的原料，来源广泛，生物炭的制备积极利用农业废弃物，价格低廉，并能配合不同实际情况的需要，变化热解物质的成分和温度，或通过改变引入微生物以及植物的不同种群以达到对不同地区不同污染条件进行特异性地去除。本发明易于操作，总投资低，对改进空气净化的效率效果显著，具有良好的经济与生态效益。
附图说明
图1为本发明一种便携式复合生态空气过滤器的示意图。
图中：1-瓷壁底板、2-通气支板、3-压流盖、4-多孔生物炭颗粒基质、5-外端护圈、6-降解特异性微生物、7-多孔培养板、8-培养孔、9-蓬松土壤基质、10-深根长麦草、11-内置蓄电池、12-鼓风扇。
具体实施方式
本发明提出一种便携式复合生态空气过滤器，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示为便携式复合生态空气过滤器的示意图。图中空气过滤器的结构包括瓷壁底板1、通气支板2、压流盖3、多孔生物炭颗粒基质4、外端护圈5、降解特异性微生物6、多孔培养板7、培养孔8、蓬松土壤基质9、深根长麦草10、内置蓄电池11、鼓风扇12；其中，瓷壁底板1依次与外端护圈5、通气支板2、内置蓄电池11和鼓风扇12相连；通气支板2与压流盖3相连；多孔生物炭颗粒基质4和降解特异性微生物6嵌套在多孔培养板7、压流盖3与蓬松土壤基质9之间；培养孔8放置在对应多孔培养板7上；内置蓄电池11与鼓风扇12相连；深根长麦草10栽培在对应的培养孔8上。
实施例1标准对照实验
将室外空气采集干燥备用，同时以秸秆作为生物炭原材料，粉碎呈颗粒状，其颗粒分别过100目和60目的筛床，然后选取粒径大于60目的秸秆粉末烧制成多孔生物炭颗粒基质4。内置蓄电池11与鼓风扇12进行组装，并与外端护圈5分别固定在瓷壁底板1上，将多孔生物炭颗粒基质4与降解特异性微生物6混合并投入到装置中。将多孔培养板7固定在生物炭基质上，深根长麦草的种子放置在培养孔8上；将培养孔8与多孔培养板7连接，在上面覆盖一层蓬松土壤基质9。将装置放入孤立环境，导入空气，每过0.5h提取一次孤立环境中的空气质量和设备中的空气质量，检测去除率等多项指标；每次取样时间相同，当持续出现4组去除率无显著变化时，将装置关闭，清空系统，查看各组件以及生物炭的状态以及设备的运行情况。结果显示，净化后气体中醛类，多环芳烃等物质去除率为99.1％，且由于生态系统的作用，系统中空气的含氧量与湿度较干燥空气要高。
实施例2污染去除效率实验
将含有醛类，多环芳烃，溴代阻燃剂，以及致病菌的污染空气采集备用，同时以秸秆作为生物炭原材料，粉碎呈颗粒状，其颗粒分别过100目和60目的筛床，选取粒径大于60目的秸秆粉末烧制成多孔生物炭颗粒基质4。内置蓄电池11与鼓风扇12进行组装，并与外端护圈5固定在瓷壁底板1上，将多孔生物炭颗粒基质4与降解特异性微生物6混合并投入到装置中。多孔培养板7固定在生物炭基质之上，把深根长麦草的种子放置在培养孔8上，将培养孔8与多孔培养板7连接，在上面覆盖一层蓬松土壤基质9。将装置放入孤立环境，导入空气，每过0.5h提取一次孤立环境中的空气质量和设备中的空气质量，检测去除率等多项指标；每次取样时间相同，当持续出现4组去除率无显著变化时，将装置关闭，清空系统，查看各组件以及生物炭的状态以及设备的运行情况。
该设备的去除效果显示，在经过20分钟后出空气中各项指标达到基本稳定，最终醛类去除率为93.4％，多环芳烃去除率为78.6％，溴代阻燃剂去除率为94.5％，致病菌去除率为99.4％。可见本发明去除效果显著。更快速高效地实现了空气的净化，采用便携式复合生态空气过滤器能较好实现室内气体无害化，无二次污染，使用寿命较长，更是得以实现农业废物减量化和资源化的有效手段，具有广阔的市场前景。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种便携式复合生态空气过滤器的空气净化方法，其特征在于，所述过滤器包括瓷壁底板(1)、通气支板(2)、压流盖(3)、多孔生物炭颗粒基质(4)、外端护圈(5)、降解特异性微生物(6)、多孔培养板(7)、培养孔(8)、蓬松土壤基质(9)、深根长麦草(10)、内置蓄电池(11)、鼓风扇(12)；其中，瓷壁底板(1)依次与外端护圈(5)、通气支板(2)、内置蓄电池(11)和鼓风扇(12)相连；通气支板(2)与压流盖(3)相连；多孔生物炭颗粒基质(4)和降解特异性微生物(6)嵌套在多孔培养板(7)、压流盖(3)与蓬松土壤基质(9)之间；培养孔(8)放置在对应多孔培养板(7)上；内置蓄电池(11)与鼓风扇(12)相连；深根长麦草(10)栽培在对应的培养孔(8)上；
所述降解特异性微生物是降解多环芳烃以及挥发性有机物以及具特异去除作用的α-变形杆菌和γ-变形杆菌；
所述空气净化方法按照如下步骤进行：
a、开动鼓风扇(12)以进行多阶段的综合过滤；
b、进气由于流体作用被分散进入多孔生物炭颗粒基质(4)，同时也增加了附着在多孔生物炭基质表面的降解特异性微生物(6)与深根长麦草(10)根部的吸附作用，通过根部生态系统中的物理吸附，化学络合，以及生态固定作用，将污染物固定在表面后，经由微生物的降解酶将污染物降解，从而持续无污染地去除空气中的有机污染物；
c、进气通过多孔培养板(7)和培养孔(8)继续进入蓬松土壤基质(9)，借助表层土壤生态系统中的微生物的联合作用来去除空气中的有害物质；同时由于微孔的阻隔作用，植物根茎的吸收作用和微生物的联合降解作用，步骤c得以实现对污染物的广泛去除；
d、进气在从土壤逸出进入叶面时，由于上层叶面的吸附吸收机制使得出气中带出的水蒸气、可挥发性有机物和土壤有机物与叶面交互，得以使有机物被吸收去除，最终达到净化空气的目的。
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