【文章內(nèi)容簡介】 氣流順利通過，是很好的過濾材料。 慣性原理 ： 大粒子在氣流中做慣性運(yùn)動，氣流遇到屏障會繞過去，而粒子因?yàn)閼T性保持原來的方向撞到屏障上，從而達(dá)到過濾的效果，粒子越大，慣性越大，撞擊屏障的可能性越大，過濾效果越好。 擴(kuò)散原理 ： 較小的粒子做的是無規(guī)則的布朗運(yùn)動。粒子越小，無規(guī)則運(yùn)動越激烈，撞擊屏障的機(jī)會越大，過濾效果越好。 影響除塵效率的因素 ： 由慣性原理和和擴(kuò)散原理可知，大粒子受慣性作用明顯，小粒子做無規(guī)則碰撞明顯，故存在大小兩個區(qū)間使得粒子的過濾效果都不錯，而對于那些不大不小的粒子，是最難過濾的，通常其粒子直徑在 微米之間。 濾網(wǎng) 阻 力 ： 氣流在繞過纖維的過程中遇到阻力，所有纖維的阻力之和就是過濾器的阻力。過濾器的阻力隨著氣流量的增大而提高，因此增大濾材面積可以降低氣流穿越材料的相對風(fēng)速，從而減小過濾器的阻力。 過濾效率 ： 空氣過濾器的“過濾效率”是指被捕捉的粉塵量與原空氣含塵量之比：過濾效率 =過濾器捕捉粉塵量 /上游空氣含塵量 =1下游空氣含塵量 /上游空氣含塵量。 在本文的實(shí)驗(yàn)中，過濾效率 =1出風(fēng)口含塵量 /進(jìn)風(fēng)口含塵量。 過濾器的壽命 ： 當(dāng)材料上的塵埃越積越多，阻力越來越大 ，當(dāng)阻力達(dá)到設(shè)計(jì)所不允許的程度時，過濾器就報(bào)廢了，這個過程的時間即過濾 器的壽命。 7 顆粒物的分類 ： 空氣中的全部粉塵量稱為“總懸浮顆粒”，其中只有粒徑小于等于 10 m?的顆粒會進(jìn)入人體的氣管和肺部，稱為“可吸入顆?！?，即 PM10。如果將 m? 以上的去掉，剩下的“可吸入顆粒”就是 我們常 說的 。 在室內(nèi)空氣中，小顆粒物數(shù)量遠(yuǎn)大于大顆粒物 [13]。 常用空氣凈化技術(shù)簡介 多層過濾除塵 凈化器中的一般通風(fēng)用過濾器，氣流穿過濾材的速度在 ～ 圍內(nèi)，阻 力與風(fēng)量不再是線性關(guān)系，而是一條上揚(yáng)的弧線，風(fēng)量增加 30%，阻力可能會增加 50%，過濾器能捕捉任何形式的顆粒物，包括液滴。過濾材料一般呈多孔狀，多少有些消聲作用。過濾器對氣流產(chǎn)生阻力，有某些均流作用。密度越高的過濾器濾除的塵埃顆粒直徑越小，凈化效果越好，但會產(chǎn)生很強(qiáng)的阻力，降低風(fēng)速，影響凈化效率，因而單靠過濾網(wǎng)凈化有一定的局限性（需加大風(fēng)機(jī)功率，但噪音易超標(biāo)，能耗多，且高效濾網(wǎng)要經(jīng)常更換，耗材多） [14]。 靜電除塵 高壓靜電工作原理是：含有粉塵顆粒的氣體，在接有高壓直流電源的陰極線 (又稱電暈極 )和 接地的陽極板之間所形成的高壓電場通過時，由于陰極發(fā)生電暈放電、氣體被電離，此時，帶負(fù)電的氣體離子，在電場力的作用下，向陽板運(yùn)動，在運(yùn)動中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負(fù)電，荷電后的塵粒在電場力的作用下，亦向陽極運(yùn)動，到達(dá)陽極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽極板上，而得到凈化的氣體排出防塵器外。通俗點(diǎn)講，就是高壓靜電形成的電場磁力吸附空氣中的灰塵，減少灰塵而凈化空氣。但它不能直接殺死病毒、細(xì)菌，分解污染物；若積塵太多未清理或靜電吸塵器效率下降，易造成二次污染。由于高壓放電的緣故，需配置安全保護(hù)裝置，在大型公共 8 場所或?qū)ο緱l件要求較高的室內(nèi)場所一般不宜使用。民用最好不使用 [15]。 光催化凈化 納米材料光催化環(huán)境污染治理技術(shù)是國際上普遍認(rèn)可的治理低濃度有機(jī)污染氣體、消毒滅菌最有效的先進(jìn)技術(shù)，它具有反應(yīng)條件溫和、經(jīng)濟(jì)和對細(xì)菌、病毒，及污染物全面處理的特點(diǎn)。采用此技術(shù)制造的中央空調(diào)光催化空氣凈化消毒器模塊，由鍍膜二氧化鈦細(xì)鋼絲濾網(wǎng)、初、中效過濾網(wǎng)、納米二氧化鈦光催化室，智能化控制系統(tǒng)等多因子組成。具有從初濾到完全凈化的多道程序，能在短時間 內(nèi)迅速殺滅空氣中的病毒和細(xì)菌，除污消煙去異味。是預(yù)防呼吸道傳染 疾病，防止 空氣傳播病毒細(xì)菌，消除吸煙危害和降解室內(nèi)污染的高效多因子空氣凈化消毒器 [16]。 本實(shí)驗(yàn)過濾材料 除塵網(wǎng) HEPA(High efficiency particulate air Filter)，中文意思為高效空氣過濾器，達(dá)到 HEPA 標(biāo)準(zhǔn)的過濾網(wǎng)，對于 微米和 微米的有效率達(dá)到 %，HEPA 網(wǎng)的特點(diǎn)是空氣可以通過，但細(xì)小的微粒卻無法通過。它對直徑為 微米 (頭發(fā)直徑的 1/200)以上的微粒去除效率可達(dá)到 %以上，是煙霧、灰塵以及細(xì)菌等污染物最有效的過濾媒介。 HEPA 分 PP 濾紙、玻璃纖維、復(fù)合 PP PET 濾紙、熔噴 滌綸無紡布和熔噴 玻璃纖維五種材質(zhì)。特點(diǎn)：風(fēng)阻小，容塵量大，過濾精度高，可以根據(jù)客戶需要加工成各種尺寸和形狀，適合不同的機(jī)型使用 [17]。 活性炭過濾網(wǎng) 活性炭過濾網(wǎng)采用通孔結(jié)構(gòu)的鋁蜂窩、塑料蜂窩、紙蜂窩為載體。與傳統(tǒng)活性炭過濾網(wǎng)相比，具有更優(yōu)良的氣體動力學(xué)性能，體積密度小，比表面積大、吸附效率高，風(fēng)阻系數(shù)小。蜂窩狀活性炭濾網(wǎng)是在聚氨酯泡棉上載附 9 粉狀活性炭制成，其含碳量在 35%50%左右。具有活性炭高效的吸附性能，可用于空氣凈化，去除揮發(fā)性有機(jī) 化合物甲醛、甲苯、硫化氫、氯苯和空氣中的污染物?？諝庾枇π?，能耗低，可在一定風(fēng)量下除臭、除異味，凈化環(huán)境，具有很好的凈化效果。 活性炭的特點(diǎn)就是去除空氣中的異味?；钚蕴繛V材是指在粗、中、高效的空氣過濾器上使用的活性炭?；钚蕴繛V材主要有兩種形式 —— 顆粒狀和活性炭濾棉。因?yàn)槭腔钚蕴康淖饔镁褪浅ギ愇?，所以對過濾效率并不強(qiáng)調(diào)。在使用上。一般須配合獨(dú)立的粗、中效過濾器使用。有些活性炭材料可再生，因此，價格上雖然比一般的粗效過濾器貴些，如果能做到合理的循環(huán)交替使用仍可降低使用成本 。 可廣泛用于處理含有甲苯、二甲苯、苯等 苯類、酚類、酯類、醇類、醛類等有機(jī)氣體及惡臭氣體和含有微量重金屬的低濃度、大風(fēng)量的各類氣體。對廢氣進(jìn)行吸附濃縮、凈化后可直接排放 [18]。 冷觸媒過濾網(wǎng) 冷觸媒 ,又稱自然觸媒，是繼光觸媒除臭空氣凈化材料之后的又一種新型空氣凈化材料，能在常溫條件下起催化反應(yīng)，在常溫常壓下使多種有害有味氣體分解成無害無味物質(zhì)，由單純的物理吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附，邊吸附邊分解，祛除甲醛、苯、二甲苯、甲苯、 TVOC 等有害氣體，生成水和二氧化碳，在催化反應(yīng)過程中 ,冷觸媒本身并不直接參與反應(yīng) ,反應(yīng)后冷觸媒不變化不丟失 ,長期發(fā)揮作用 。冷觸媒本身無毒、無腐蝕性、不燃燒，反應(yīng)生成物為水和二氧化碳，不產(chǎn)生二次污染，大大延長了吸附材料的使用壽命。 主要用途：冷觸媒主要用于空調(diào)器、家用空氣凈化器、車載空氣凈化器等凈化設(shè)備中，可用于處理人造板材 ,家具 ,墻面壁紙 ,化纖地毯 ,窗簾 ,床罩及室內(nèi)空氣中游離的甲醛 ,氨氣 ,TVOC,硫化氫等有害氣體。 冷觸媒又稱低溫觸媒，甲醛克星。它對于甲醛有極強(qiáng)的清除能力。 冷觸媒的原理是催化氧化，觸媒成分在該過程中起介質(zhì)作用，其成分不會變化，可以無需任何處理而長期使用。催化分解反應(yīng)不需要紫外線、高溫、高壓。在氣溫達(dá)到 5℃ 以上，濕度達(dá)到 40%以上的條件下，冷觸媒催化分解有害氣體的效果就能達(dá)到理想狀態(tài)。 冷觸媒是一種高科技催化劑，它不僅能催化甲醛與空氣中的氧氣發(fā)生反 10 應(yīng)，還能催化氨氣、甲苯、二甲苯、硫化氫以及 TVOC 中多種有害氣體等與氧氣產(chǎn)生反應(yīng)，生成水和二氧化碳。在催化反應(yīng)過程中 ,冷觸媒產(chǎn)品本身不直接參與反應(yīng) ,反應(yīng)后冷觸媒不變化不丟失。因此一旦使用后在無外力破壞的情況下 ,有效期長達(dá)八年以上。冷觸媒主要成分均為食品、藥品添加劑，產(chǎn)品無毒、無腐蝕性、不易燃。反應(yīng)生成物為水和二氧化 碳，不產(chǎn)生二次污染。是面向未來、最適于健康家居的安全 、環(huán)保產(chǎn)品 [19]。 實(shí)驗(yàn)器材介紹 本實(shí)驗(yàn)所用新風(fēng)機(jī)為課題組自主研發(fā)制造的新風(fēng)機(jī)，測試地點(diǎn)為廣西南寧高新區(qū) 某科技園 。 實(shí)驗(yàn)所用 器材包括新風(fēng)機(jī)和各種測試儀器等，新風(fēng)機(jī)的主要的組成部分有，外殼，進(jìn)風(fēng) 口，出風(fēng)口，濾網(wǎng)，風(fēng)機(jī)，以及電路開關(guān)等。基本工作原理是濾網(wǎng)將進(jìn)出風(fēng)口 的空氣 隔離，通過風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)壓 使得空氣由進(jìn)氣口 經(jīng)過濾網(wǎng)的過濾 之后 流向出風(fēng)口。 圖 21 新風(fēng)機(jī)工作原理圖 11 圖 22 新風(fēng)機(jī) 表 21 風(fēng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù) 高速檔 38W 2600r/min 3653/mh 166Pa 中速檔 34W 2300r/min 3113/mh 151Pa 低速檔 29W 1700r/min 2343/mh 114Pa 圖 23冷觸媒網(wǎng)、 HEPA 網(wǎng)、活性炭網(wǎng) 注： 濾網(wǎng)的尺寸為： 400*297*12 12 圖 、 PM10 檢測儀 圖 25風(fēng)量罩 圖 26 聲量計(jì) 13 表 22實(shí)驗(yàn)儀器功能一覽表 測試儀器 測試項(xiàng)目 岳威 ERZ2511 手持 檢測儀 測量空氣中 、 PM10 的值 ，單位： 3/gm? ，精度： 1 3/gm? TSI8380 風(fēng)量罩 測量新風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的風(fēng)量 ，單位： 3/mh，精度： 1 3/mh TES1357 聲量計(jì) 測量風(fēng)機(jī)的噪聲 ，單位： dB，精度： 空氣中 、 PM10 的測試 方法： (1).取下檢測儀探頭的護(hù)罩； (2).按下電源鍵開機(jī)； (3).設(shè)定好采樣時間，時間日期等； (4).將檢測儀探頭置于進(jìn)風(fēng)口 /出風(fēng)口處，按下 run/stop 鍵，儀器開始采樣測量， 60 秒后采樣結(jié)束， 和 PM10 的數(shù)值顯示在屏幕上。 風(fēng)量的測試 方法： (1).將風(fēng)量罩按說明書組裝好； (2).制作一擋板套在出風(fēng)口上，使風(fēng)量罩的罩口邊緣緊緊貼住擋板，不使其漏風(fēng)； (3).按下電源鍵開機(jī)，按下 ready 鍵，風(fēng)量罩開始采樣，并伴有蜂鳴聲； (4),采樣結(jié)束，風(fēng)量的數(shù)值顯示在風(fēng)量罩的顯示屏上。 聲量的測試 方法： (1).將聲量計(jì)置于風(fēng)機(jī)上方約一米處； (2).按下電源鍵開機(jī)，按方向鍵選擇量程為 5080dB，按 FAST SLOW 鍵選擇采樣時間； (3).聲量計(jì)開始采樣，結(jié)束后聲量數(shù)值出現(xiàn)在顯示屏上。 14 數(shù)據(jù)處理方法 (1). W=1A/B（ %） 其中： W 表示過濾效率 ； A 表示出風(fēng)口含塵量 ； B 表示進(jìn)風(fēng)口含塵量 ； (2).壓力損失的計(jì)算： 根據(jù)伯努利方程，通過截面的流體有以下公式： 其中 ， 空氣密度為 ? = 3/kg m ； 1P 、 2P 表示空氣的靜壓，理論上是相等的或者近似認(rèn)為其相等， 空載時風(fēng)速 11/QS? ? 有濾網(wǎng)時風(fēng)速 22/QS? ? 1Q 、 2Q 分別表示空載和有濾網(wǎng)時出風(fēng)口的風(fēng)量， 又 知出風(fēng)口的管道直徑為 d=120mm， 2 /4Sd?? ，濾