一種用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)的空氣凈化裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)的空氣凈化方法及其裝置。該裝置主要包含CO2去除單元A，顆粒物過濾單元B，水分和氣態(tài)污染物吸收單元C。單元A包括綠色植物，植物營養(yǎng)室，植物根莖固定床；單元B包括二層平面濾料和折疊濾料；單元C包括硅膠活性炭層。二層平面濾料分別與之字折疊的濾料之間存在上下兩組三棱柱空間，上三棱柱空間內(nèi)充滿綠色植物的綠葉，下三棱柱則填充硅膠和活性炭。本發(fā)明設(shè)計結(jié)構(gòu)先進合理，通過上三棱柱中綠葉的代謝作用，可以有效解決半封閉交通環(huán)境空氣中CO2濃度過高的實際問題，下三棱柱中硅膠活性炭層能夠有效吸收半封閉交通環(huán)境中的異味以及氣態(tài)污染物，三層濾料相互配合，將空間內(nèi)懸浮顆粒物濃度控制在標準之內(nèi)。
【專利說明】一種用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)的空氣凈化裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空氣環(huán)境凈化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)的空氣凈化裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市居民80%以上的時間會在室內(nèi)度過，其中在交通工具內(nèi)的時間占了相當多的比重。尤其在大城市，人口多、交通擁擠，這種狀況更顯突出。中國城市居民上下班、旅行主要乘公共交通工具，人體健康與人所在的交通工具內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量密切相關(guān)。車內(nèi)污染可能是現(xiàn)代社會中人體健康的主要威脅之一。同時，隨著技術(shù)不斷進步，現(xiàn)代交通工具越來越趨向半封閉化結(jié)構(gòu)，具有同時去除交通工具內(nèi)存在的高濃度顆粒物、CO2以及氣體污染物等的新方法成為了空氣環(huán)境凈化【技術(shù)領(lǐng)域】的迫切需求。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，約65%的駕駛員在駕車時會出現(xiàn)頭暈、困倦和咳嗽等現(xiàn)象?？梢?，我國在半封閉空間空氣污染處理技術(shù)的先進性、獨創(chuàng)性以及一體化程度等方面與世界發(fā)達國家還有一定的差距。
[0003]然而目前國內(nèi)市場上車載空氣凈化器或類似產(chǎn)品治理污染物對象有限，一般為車內(nèi)空氣中的PM2.5、粉塵、氣態(tài)污染物(甲醛、苯、VOCs等有害物質(zhì))等，但研究表明車內(nèi)空氣中高二氧化碳濃度亦是車內(nèi)環(huán)境健康和安全駕駛的令一大殺手。CO2超過1.5-2.0%。時，人的呼吸變得急促，長時間處于這種環(huán)境下，會產(chǎn)生輕度頭痛，體內(nèi)電解質(zhì)平衡遭到破壞。CO2含量在2.0-3.0%。時，頭痛加劇，呼吸困難，反應遲鈍。超過5%。時，有昏迷死亡危險。研究表明，我國當前交通內(nèi)部環(huán)境空氣中CO2的濃度普遍超標，特別是處于內(nèi)循環(huán)空調(diào)模式下的小汽車內(nèi)部，數(shù)分鐘內(nèi)二氧化碳的濃度即超過0.1%的限制值。故交通內(nèi)環(huán)境空氣中CO2濃度超標是一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有國內(nèi)市場上車載空氣凈化器或類似裝置存在以上局限性等技術(shù)問題，發(fā)明了一種用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)的空氣凈化裝置及其使用方法，通過各個構(gòu)件之間有機的配合，可以有效降低半封閉交通環(huán)境空氣中CO2的濃度，同時將空間內(nèi)PM2.5等顆粒物和甲醛等氣體污染物控制在標準之內(nèi)。
[0005]本發(fā)明為達到以上技術(shù)要求，所采取的技術(shù)方案是:
本發(fā)明涉及的一種用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)的空氣凈化裝置，包括CO2去除單元A，顆粒物過濾單元B和水分和氣態(tài)污染物吸收單元C，CO2去除單元A包括綠色植物2、植物營養(yǎng)室4和植物根莖固定床7，所述植物根莖固定床7分為兩層，近根端為塑料基質(zhì)層，近葉端為吸水海綿，兩層復合后，固定在植物營養(yǎng)室4中部，綠色植物2種植于植物營養(yǎng)室4內(nèi)；顆粒物過濾單元B包括第一平面濾料1、折疊濾料3和第二平面濾料6，折疊濾料3呈之字形折疊置于第一平面濾料I下方，形成一組上三棱柱空間，其上置放CO2去除單元A，綠色植物2的綠葉于上三棱柱空間內(nèi)；第二平面濾料6固定于折疊濾料3下方，形成一組下三棱柱空間；水分和氣態(tài)污染物吸收單元C包括硅膠活性炭層5，硅膠活性炭層5插入于下三棱柱空間內(nèi)，其框架契合下三棱柱空間，活性炭和硅膠填入填充于硅膠活性炭層5與第二平面濾料6組成的空間內(nèi)。
[0006]本發(fā)明提出的用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)空氣凈化裝置的使用方法，空氣垂直于第一平面濾料I進入到植物營養(yǎng)室4，經(jīng)過綠色植物2，CO2通過光合作用被植物吸收并釋放出O2，折疊濾紙3為憎水性濾料，在過濾去部分顆粒物的同時，使污染空氣中以及綠色植物釋放的水分能進入硅膠活性炭層5，達到去除水分、清除空氣中的異味和吸收空氣中氣態(tài)污染物的目的。最終空氣經(jīng)過第二平面濾料6，完成凈化過程。
[0007]本發(fā)明中，復合顆粒物凈化單元、CO2吸收單元以及水分和氣態(tài)污染物質(zhì)吸收單元，能夠有效降低半封閉交通環(huán)境空氣中PM2.5,CO2和其他氣態(tài)污染物的濃度，將空間內(nèi)污染物濃度控制在標準之內(nèi)。
[0008]本發(fā)明中，為保證綠色植物2對于空氣中的CO2濃度達到一定的凈化效果，該綠色植物的光合作用速率應大于5 UmolCO2/(m2.s)。根莖部分在營養(yǎng)室的彎曲度在70-120°之間，整體生長效率低于Icm/月。根據(jù)計算，植物整體生長速度低于Icm/月，是保證0)2去除單元的使用壽命超過6個月，避免由于植物生長速度較快而帶來的零部件更換頻繁的麻煩。
[0009]本發(fā)明中，平面濾料I透光率應大于50%，挺度大于500mN，縱拉伸強度大于800N/m,過濾效率低于50%。透光率大于50%保證了足夠的可見光照射強度，是植物進行光合作用的必要條件，可以保證CO2去除單元的正常運作。同時，過濾效率低于50%避免空氣中顆粒污染物堵塞平面濾料I，足夠的挺度保證送風口風力不致造成濾料撕裂。
[0010]本發(fā)明中，植物根莖固定床7采用兩種材料的基質(zhì)復合而成。近根端為熱固性塑料基質(zhì)層，近葉端為吸水海綿層。熱固性塑料具有硬度大、憎水的特點，一方面可以為基質(zhì)層提供承托結(jié)構(gòu)，另一方面，當該凈化裝置處在搖晃不穩(wěn)定狀態(tài)時，由于慣性晃動的營養(yǎng)液在碰撞到該層基質(zhì)時，由于其憎水性最終流回營養(yǎng)室，而沿根莖開口向上的營養(yǎng)液最終被吸水海綿吸收，避免影響凈化主體結(jié)構(gòu)的運作。
[0011]本發(fā)明中，折疊濾料3為憎水材料，潤濕角大于100°，過濾效率低于50%。經(jīng)過植物光合作用，空氣中水分含量增高。折疊濾料3選取疏水材料，水分不易粘附其上，保證過濾空氣暢通，確保整個裝置工作正常。
[0012]本發(fā)明中，平面濾料6對于顆粒物的最低效率達到99.7%以上。第二平面濾料6是顆粒物的最后一道屏障，它決定空氣中顆粒物的凈化程度，為保證車內(nèi)顆粒物有效去除，選擇平面濾料6對各種尺寸顆粒物，最低過濾效率達到99.7%以上，本發(fā)明所述的用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)的空氣凈化方法及其裝置，與市場上普遍存在的交通環(huán)境空氣凈化單元相t匕，其優(yōu)勢在于:
(I)本發(fā)明中涉及的空氣凈化方法及其裝置能夠有效控制環(huán)境內(nèi)CO2濃度。綠色植物2通過光合作用吸收空氣中二氧化碳并釋放氧氣，能夠有效改善車內(nèi)空氣品質(zhì)。
[0013](2)本發(fā)明中涉及的空氣凈化方法及其裝置中的CO2凈化單元是可拆卸結(jié)構(gòu)。因為綠色植物有一定的生長速率和生命周期，可拆卸結(jié)構(gòu)能夠方便配件的更換。
[0014](3)本發(fā)明中涉及的空氣凈化方法及其裝置中的各個單元相互聯(lián)系、相互配合，以達到最佳凈化空氣的效果。第一平面濾料I具有相當?shù)耐Χ群屯腹舛?，以保證綠色植物2的光合作用強度達到要求，同時避免送風風力撕裂濾料，低于60%的過濾效率能避免濾料堵塞，導致整體裝置工作異常；綠色植物2吸收CO2的同時釋放出O2和水分，折疊濾料3的憎水性和低過濾效率可以避免濾料因此堵塞；最后當氣體經(jīng)過硅膠活性炭層，水分以及空氣中氣態(tài)污染物已經(jīng)被吸收，第二平面濾料6的高過濾效率保證內(nèi)部空氣中顆粒物濃度控制在標準以內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為空氣凈化裝置整體效果圖；
圖2為圖1截面a-a示意圖；
圖3為圖1截面b-b示意圖；
圖4為空氣凈化裝置展開圖。
[0016]圖中標號:1為第一平面濾料，2為綠色植物，3為折疊濾料，4為植物營養(yǎng)室，5為硅膠活性炭層，6為第二平面濾料，7為植物根莖固定床。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和發(fā)明人依本發(fā)明的技術(shù)方案所完成的具體實例，對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0018]實施例1:C02濃度為400ppm，車內(nèi)體積為6m3，車內(nèi)載客4人，車內(nèi)為內(nèi)循環(huán)模式，顆粒物PM2.5濃度0.1 mg/m3,甲醛濃度0.3 mg/m3。
[0019]車載凈化器的中空氣凈化裝置尺寸為20x20cm，過濾速度為2m/s，綠色植物選取綠薄荷。光照強度為lOOOymol/(m2.S)，溫度為25°C。
[0020]圖2和圖3為CO2去除單元和硅膠活性炭層側(cè)面剖視圖；如圖1和圖4所示，本裝置由3個部分組成:C02去除單元A，顆粒物過濾單元B，水分和氣態(tài)污染物吸收單元C。CO2去除單元A包括綠色植物2，植物營養(yǎng)室4和植物根莖固定床7。綠色植物在營養(yǎng)室內(nèi)植入幼苗，采用水培的方法，使其在框架內(nèi)部生長并達到預定的覆蓋密度；植物根莖固定床7分為兩層，近根端為塑料基質(zhì)層，近葉端為吸水海綿，兩層復合后，固定在營養(yǎng)室中部。顆粒物過濾單元B包括第一平面濾料1，折疊濾料3和第二平面濾料6。平鋪第一平面濾料1，且作為最初受風面。折疊濾料3呈之字形折疊置于第一平面濾料I下方，形成一組上三棱柱空間，以置放CO2去除單元A ;第二平面濾料6與折疊濾料3膠粘，形成一組下三棱柱空間。水分和氣態(tài)污染物吸收單元C包括硅膠活性炭層5，如圖4所示，制作框架契合下三棱柱空間，將活性炭和硅膠填入，即時直接插入下三棱柱即可。
[0021]空氣垂直于第一平面濾料I進入，經(jīng)過綠色植物2，CO2通過光合作用被植物吸收并釋放出O2，折疊濾紙3過濾去部分顆粒物，同時所具備的憎水性使污染空氣中以及綠色植物釋放的水分能進入硅膠活性炭層5，達到去除水分、清除空氣中的異味和吸收空氣中氣態(tài)污染物的目的。最終空氣經(jīng)過第二平面濾料6，完成一輪凈化過程。
[0022]在本實施實例中，采用綠色植物為綠薄荷，在溫度25 °C，光照強度IOOOymol/(m2.s), 二氧化碳含量為400ppm時,光合速率約為20 UmolCO2/ (m2.S)。本發(fā)明中的空氣凈化結(jié)構(gòu)對CO2的凈化速度為36ppm/s。硅膠活性炭層對甲醛等氣態(tài)污染物有很好的吸附效果，凈化器出口處甲醛濃度為小于0.lmg/m3。第一平面濾料1、折疊濾料3和第二平面濾料6相互合作，對各種尺寸顆粒物，最低過濾效率達到99.7%以上，使交通工具內(nèi)空間空氣中顆粒物控制在標準之內(nèi)。
[0023] 植物具有一定的生長周期，活性炭和硅膠亦存在一定的吸附容量，故CO2吸附單元和硅膠活性炭層需要定期更換。本結(jié)構(gòu)為使更換工序更為簡單方便，采用的是簡易可拆卸單元結(jié)構(gòu)。即時只要將CO2去除單元A和顆粒物過濾單元B直接抽出，換上新的組件即可。
【權(quán)利要求】
1.一種用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)的空氣凈化裝置，其特征在于該裝置主要包括CO2去除單元A，顆粒物過濾單元B和水分和氣態(tài)污染物吸收單元C，CO2去除單元A包括綠色植物(2)、植物營養(yǎng)室(4)和植物根莖固定床(7)，所述植物根莖固定床(7)分為兩層，近根端為塑料基質(zhì)層，近葉端為吸水海綿，兩層復合后，固定在植物營養(yǎng)室(4)中部，綠色植物(2)種植于植物營養(yǎng)室(4)內(nèi)；顆粒物過濾單元B包括第一平面濾料(I)、折疊濾料(3)和第二平面濾料出)，折疊濾料(3)呈之字形折疊置于第一平面濾料(I)下方，形成一組上三棱柱空間，其上置放CO⑵去除單元A，綠色植物(2)的綠葉于上三棱柱空間內(nèi)；第二平面濾料(6)固定于折疊濾料(3)下方，形成一組下三棱柱空間；水分和氣態(tài)污染物吸收單元C包括硅膠活性炭層(5)，硅膠活性炭層(5)插入于下三棱柱空間內(nèi)，其框架契合下三棱柱空間，活性炭和硅膠填入填充于硅膠活性炭層(5)與第二平面濾料(6)組成的空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)空氣凈化裝置，其特征在于植物根莖固定床(7)采用兩種材料的基質(zhì)復合而成；近根端為熱固性塑料基質(zhì)層，近葉端為吸水海綿層。
3.—種如權(quán)利要求1所述的用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)空氣凈化裝置的使用方法，其特征在于空氣垂直于第一平面濾料(I)進入到植物營養(yǎng)室(4)，經(jīng)過綠色植物(2)，CO2通過光合作用被植物吸收并釋放出O2，折疊濾紙(3)為憎水性濾料，在過濾去部分顆粒物的同時，使污染空氣中以及綠色植物釋放的水分能進入硅膠活性炭層(5)，達到去除水分、清除空氣中的異味和吸收空氣中氣態(tài)污染物的目的；最終空氣經(jīng)過第二平面濾料(6)，完成凈化過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)空氣凈化裝置的使用方法，其特征在于選擇的綠色植物光合作用速率大于5 μ molC02/(m2.s)，根莖部分在植物營養(yǎng)室的彎曲度在70-120°之間，整體 生長效率低于Icm/月。
5.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的用于半封閉交通環(huán)境內(nèi)空氣凈化裝置的使用方法，其特征在于第一平面濾料(I)透光率應大于50%,挺度大于500mN,縱拉伸強度大于800N/m,對懸浮顆粒物過濾效率低于50% ;折疊濾料(3)所用材料的潤濕角大于100°，對懸浮顆粒物過濾效率低于50% ;第二平面濾料(6)對于各種尺寸大小顆粒物的最低效率達到99.7%以上。
【文檔編號】B01D46/10GK103611414SQ201310590082
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】徐斌, 吳婭 申請人:同濟大學