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人群密集場所空氣凈化技術研究|快看

2023-01-12 09:34:23 來源: 公務員之家

人群密集場所空氣凈化技術研究摘要:隨著城市人口密度持續(xù)增加和生活水平的不斷提高,人群聚集場所的空氣質(zhì)量備受關注,如何解決人群聚集場所室內(nèi)空氣凈化問題,是國家及各級政府亟待解決的問題。本文從空氣過濾和殺除病毒及凈化室內(nèi)有毒、有害物的角度出發(fā),通過對超細玻璃纖維過濾、紫外線消毒、低溫等離子體等技術的分析研究,設計了一套空氣凈化技術系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含一種室內(nèi)過濾精度可調(diào)、自動再生超細纖維球的高效過濾器,并集成了除塵、殺菌、降解去毒功能,為人群密集場所室內(nèi)空氣凈化裝備設計提供了技術基礎。


(資料圖片)

關鍵詞:室內(nèi)空氣;有毒有害物;凈化關鍵技術

1概述

隨著國家發(fā)展、生活水平的提高,人們越來越重視居住、學習、辦公場所的空氣質(zhì)量。目前,室內(nèi)空氣污染已成為危害人類身體健康的“隱形殺手”。與此同時,室內(nèi)空氣污染凈化技術研究被提到議事日程。以過濾凈化技術為代表的空氣凈化器的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個時期[1-3]:(1)以機械過濾除塵和活性炭吸附等物理性能設計的第一代凈化器;(2)增加了靜電除塵、離子交換、臭氧殺菌等功能的第二代凈化器;(3)采用高效光催化技術的第三代凈化器。從身體健康的角度來看,要想能很好地保持室內(nèi)空氣的潔凈度,室內(nèi)進排風系統(tǒng)要能有效地過濾掉進入室內(nèi)的霧霾,吸附中和有害物質(zhì),除掉氣溶膠團中的病毒等,才能保持教室內(nèi)空氣的潔凈度。從技術角度來看室內(nèi)空氣凈化關鍵技術是:一是空氣霧霾污染高效的精密過濾技術;二是空氣病毒及有毒有害污染去除技術。從近年來空氣過濾技術發(fā)展來看,超細玻璃纖維球過濾技術能夠較好地對PM2.5霧霾進行有效過濾;紫外線能有效地去除病毒。

2空氣灰塵污染和化學污染處理技術

2.1空氣灰塵污染超細玻璃纖維過濾技術

所謂“空氣灰塵污染超細玻璃纖維過濾技術”是指使用纖維線徑≤1μm的亞微米超細玻璃纖維,對分子級空氣PM2.5霧霾污染物進行高效過濾。這種超細玻璃纖維,最大的優(yōu)點是單絲直徑超細、柔韌性好、撓曲性能好,可以承受5萬~8萬次的過濾沖擊。分子級空氣污染納米級超細玻璃纖維結構如圖1所示。

2.2空氣灰塵和病毒污染超細玻璃纖維過濾+紫外線復合作用處理技術

近年來,新興的超細纖維過濾+紫外線殺菌復合作用環(huán)境凈化技術具有操作簡單、耗能少、降解速率快、處理范圍廣、無二次污染、凈化效果好等優(yōu)點,尤其紫外線對消殺效果明顯[4-5]。超細纖維+紫外線復合作用氣體凈化工作原理如圖2所示。圖2超細纖維過濾+紫外線殺菌復合作用原理該技術運用了超細纖維阻擋過濾+紫外線消毒技術。在換氣風扇(或風機)作用下,室外的新風首先穿過超細纖維過濾網(wǎng),PM2.5的微細灰塵及霧霾被超細纖維過濾網(wǎng)微孔阻擋過濾掉了,緊接著空氣再經(jīng)過紫外線殺菌消毒,進入室內(nèi)的空氣得到了較好的凈化。

3空氣灰塵污染、化學、病毒等污染處理創(chuàng)新設計研究

3.1過濾精度可調(diào)、自動再生超細纖維球高效過濾器的創(chuàng)新設計

從上述對“空氣灰塵污染超細玻璃纖維過濾技術”的研究來看,超細玻璃纖維球?qū)覊m的過濾原理是利用超細玻璃纖維球的多層交叉重疊布置來實現(xiàn)對超細灰塵和霧霾過濾的。雖然采用這種超細玻璃纖維球可用于對灰塵和霧霾進行有效過濾,但是其反吹再生效率隨時間延長會越來越差。針對超細玻璃纖維球過濾介質(zhì)再生難的問題,在多年研究的基礎上,改進創(chuàng)新設計了圖3所示的“一種過濾精度可調(diào)、自動再生超細纖維球高效過濾器”。從圖3可以看出,該過濾器內(nèi)填滿了超細纖維球,在過濾器超細纖維球中間設計了一個水囊,通過水囊充水加壓來調(diào)節(jié)纖維球過濾精度。通過進氣口壓力傳感器,自動啟動反吹功能,當給水囊泄壓后纖維球處于松散自由狀態(tài),通過反吹可以較好地實現(xiàn)對超細纖維球清潔再生。

3.2超細纖維球+低溫離子體一體化除塵、殺毒、有害物降解集成創(chuàng)新技術

從課題總體思路來看,要想能很好地解決人群密集場所室內(nèi)空氣凈化方案,還需要進行細致的思考。通過前面對“超細纖維過濾+紫外線殺菌復合作用環(huán)境凈化技術”的研究可以看出,雖然采用紫外線可以殺菌,但是對室內(nèi)有毒有害物質(zhì)如室內(nèi)裝修殘留的甲醛、苯、聚氨酯漆、醇酸類漆污染物等,超細纖維球過濾+紫外線殺菌方法是無法去除的[6]。針對室內(nèi)有毒有害物質(zhì),結合多年對低溫等離子技術的研究,利用低溫等離子具有分解降解功能,研究集成設計了一種集超細纖維球高效過濾、低溫等離子體一體化的人群密集場所空氣除塵、殺菌、有毒有害氣體降解凈化技由圖4可以看出,室外的新風首先穿過超細纖維球過濾器,PM2.5的微細灰塵及霧霾被超細纖維過濾網(wǎng)微孔阻擋過濾掉了,緊接著空氣再經(jīng)過低溫等離子體發(fā)生器,氣體再經(jīng)過低溫等離子體的放電作用,對有毒有害氣體進行殺菌、解毒、分子降解作用。低溫等離子體凈化空氣污染物,主要是利用粒子間及粒子與物相表面碰撞所產(chǎn)生的高能量使氣體污染物分子化學鍵斷裂,同時使污染物分子在分解過程中產(chǎn)生的高活性自由基轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)[7-9]。

4總結

通過上述研究可以看出,本文針對人群密集場所室內(nèi)空氣凈化問題,從空氣過濾和消除病毒角度出發(fā),對人群密集場所室內(nèi)空氣凈化,空氣污染超細玻璃纖維過濾,低溫等離子體復合作用除塵、殺菌消毒等關鍵技術進行了較為深入的探討,為人群密集場所室內(nèi)空氣凈化環(huán)境設計提供了技術基礎。主要研究內(nèi)容歸納如下:(1)通過對國內(nèi)外室內(nèi)空氣凈化技術發(fā)展現(xiàn)狀的研究,首先確立了超細玻璃纖維球過濾+紫外線除病毒的人群密集場所室內(nèi)空氣凈化初始方案。(2)依據(jù)初始方案,通過對超細纖維過濾和紫外線殺菌相關技術的研究,構建了超細纖維+紫外線復合作用氣體凈化方案。(3)在超細纖維+紫外線復合作用氣體凈化方案研究的基礎上,結合多年研究的經(jīng)驗,創(chuàng)新設計了一種“過濾精度可調(diào)、自動再生超細纖維球高效過濾器”。該過濾器通過中間充水膠囊的加壓或泄壓,調(diào)節(jié)空氣過濾精度和效率。通過對低溫等離子體技術的研究,利用低溫等離子體同時具備殺菌、解毒的特點,最后集成創(chuàng)新設計了超細纖維球+低溫離子體一體化除塵、殺毒、有害物降解技術系統(tǒng),為人群密集場所室內(nèi)空氣凈化設計,提供了一種集成技術。

參考文獻:

[1]裴晶晶,薛人瑋,劉俊杰.氣態(tài)分子污染及控制技術[M].天津:天津大學出版社,2020.

[2]涂有,涂光備.對國內(nèi)與國際潔凈室節(jié)能新標準的綜合評述[J].潔凈與空調(diào)技術,2022(02):1-5.

[3]劉根,蔣澄燦,芮曉光,等.工業(yè)超潔凈環(huán)境設計關鍵技術的研究[J].機械設計與制造工程,2016,45(11):86-91.

[4]王一帆,錢曉明.氣體過濾用纖維材料的設計與選用[J].化纖與紡織技術,2016,45(04):22-26.

[5]黃海峰.分布式自適應空氣凈化系統(tǒng)的設計[J].現(xiàn)代制造技術與裝備,2022,58(05):57-60.

作者:芮曉光 廖黎莉 劉鑫培 單位:蘇州市職業(yè)大學 蘇州大學

編輯:Edt_69

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