何恬 竇同璐 劉秋言 繆旭光 陳建秋

摘 要：目前空氣質(zhì)量下降，許多家庭與單位配備了空氣凈化器，以在一定程度上改善周圍環(huán)境的空氣質(zhì)量，減少呼吸道等疾病的發(fā)生。而現(xiàn)在市面上的空氣凈化器有著自己的局限性與不便性，大多采用濾網(wǎng)或是負(fù)離子等其他方式進(jìn)行空氣凈化，造成了成本高、維修不便等問題。我們小組針對其問題研究新型的吸收式防霾空氣凈化器，通過將空氣中的固體顆粒吸收入水中的方式，降低空氣中PM2.5、PM10等對人體有害的固體顆粒物含量，以達(dá)到凈化空氣的目的。

關(guān)鍵詞：鼓泡法 空氣凈化器 顆粒 液相 防霾

中圖分類號：X1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（b）-0093-02

隨著中國工業(yè)化進(jìn)程的加快，霧霾在中國特別是東部沿海地區(qū)呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢并有進(jìn)一步惡化的趨勢，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)生活和社會發(fā)展。南京市的PM10超標(biāo)嚴(yán)重，2002年春季南京市城區(qū)PM10超標(biāo)率達(dá)83%。超標(biāo)倍數(shù)為1.8～4.9。而中國最大的霧霾實驗室在北京籌建，霧霾治理的可行性日益增加。

而如何凈化空氣，是許多人現(xiàn)在所關(guān)心的問題?，F(xiàn)有的空氣凈化裝置，主要分為主動與被動兩大類，而使用濾網(wǎng)的被動式空氣凈化器，對濾網(wǎng)有著較高的要求，同時濾網(wǎng)的拆卸與清洗也較為不便，無論是家庭還是工廠，使用此類空氣凈化器都有著許多不便，而且部分效果較好的濾網(wǎng)價格也較為昂貴；而不使用濾網(wǎng)的主動式空氣凈化器，雖然解決了濾網(wǎng)清洗不便的問題，可是它們有著較高的科技含量，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗能高，有著維修不便、價格昂貴等問題。

在自然狀態(tài)下，雨后的空氣明顯較雨前更清新，我們以這個現(xiàn)象為啟發(fā)，設(shè)計了采用將固體顆粒吸入液相的空氣凈化器，以有效地清除空氣中的顆粒，成本較低，使用方便，可供大多數(shù)家庭使用，較好地解決了現(xiàn)有的空氣凈化器中具有的缺陷。

1 吸收式空氣凈化器工作原理

1.1 設(shè)計與計算

圖1是該空氣凈化器的系統(tǒng)原理圖，該空氣其凈化器主要由箱體、鼓泡館、鼓風(fēng)機、傳感器、水質(zhì)監(jiān)測器組成。鼓泡管上開設(shè)有小孔，并且與箱體外部的鼓風(fēng)機相連，其上部設(shè)置多孔篩。箱體內(nèi)部裝入水，在水中設(shè)有傳感器，并且與水質(zhì)監(jiān)測器相連。在箱體的底部設(shè)置有排水處。

使用時，將純凈水裝入盛器箱體內(nèi)，鼓風(fēng)機將空氣壓入與之相連接的鼓泡管，空氣從分布在鼓泡管上的小孔中鼓出，并往上冒泡，氣泡通過上層的多孔篩，通過后氣泡會分裂成為更多更微小的氣泡，小氣泡從多孔篩中冒出，待氣泡自由上浮至液體表面，自由爆炸破裂，釋放潔凈空氣。利用多孔篩切割氣泡的原理和自由面氣泡爆炸原理，使氣泡中的顆粒物及有害物質(zhì)溶于水中，釋放出潔凈的空氣，從而達(dá)到凈化空氣的目的。洗衣粉有很好的表面張力作用，在對空氣要求較高的環(huán)境中，可在純凈水中加入一定量的洗衣粉以達(dá)到更好的凈化效果。水質(zhì)監(jiān)測器作為本產(chǎn)品的輔助部件，通過導(dǎo)電率傳感器將數(shù)據(jù)傳至水質(zhì)監(jiān)測器，用于監(jiān)測水質(zhì)，用戶可以根據(jù)其顯示的水質(zhì)情況，根據(jù)自身需求判斷是否需要更換潔凈的水。換水時，廢水可直接從下方的排水口中排出，待廢水排盡后，使用者可以直接將潔凈的水從該產(chǎn)品的上方倒入，以供該產(chǎn)品新一輪的使用。

采用本裝置的防霾型吸收式空氣凈化器，箱體可以用無毒塑料或不銹鋼成型，形狀可以是長方形或圓柱體，箱體大小可視被凈化的空間大小而定，鼓風(fēng)機功率也視被凈化空間的大小而定。鼓泡管用無毒塑料或不銹鋼制成，多孔篩可用無毒塑料、陶瓷、纖維制成。

1.2 模擬實驗結(jié)果

本實驗在約20 m2的屋內(nèi)，分別選取空氣狀況相近的3天進(jìn)行。8：00-9：00進(jìn)行開窗通風(fēng)，實驗從9：00開始，每隔半小時用PM2.5檢測儀測定室內(nèi)PM2.5指數(shù)，至17：00。實驗分別測定了不使用模型機，使用7厘米水深的模型機和13 cm水深的模型機下，室內(nèi)PM2.5值的變化，結(jié)果如圖2所示。

2 結(jié)論

通過計算與測試，在使用該機器的情況下，室內(nèi)的PM2.5有了較大的減少，室內(nèi)的空氣質(zhì)量也有了較好的改善?？梢姡搩艋骺梢院芎玫剡M(jìn)行空氣凈化。

同時該空氣凈化器有較低的使用功率，與現(xiàn)在市面上現(xiàn)有的空氣凈化器相比，其操作與修理維護(hù)也較為便捷。

根據(jù)其大小結(jié)構(gòu)和功率的可調(diào)節(jié)性，該產(chǎn)品可應(yīng)用于家居、辦公場所、公共場所、有粉塵的車間、工作間、火力發(fā)電廠、化工廠等生產(chǎn)企業(yè)的煙塵過濾等。同時其應(yīng)用廣泛，生產(chǎn)投資小，制造工藝簡單，產(chǎn)品利潤空間大，有著較好的市場前景。在我國目前大氣污染嚴(yán)重、環(huán)保意識增強、環(huán)境治理加強的今天，該產(chǎn)品具有十分重要的意義?，F(xiàn)在，該產(chǎn)品已獲得國家實用新型專利，專利號為：201420398201.7。

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