[發明專利]一種凈化空氣污染的方法和裝置

在審

• 申請號: 201310642607.5
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103611387A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 潘綱;張提亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01D53/00
• 分類號: B01D53/00
• 代理公司: 北京永新同創知識產權代理有限公司 11376
• 代理人: 楊勝軍

技術領域

本發明涉及一種適用于室內或密閉空間凈化污染空氣的方法和裝置，屬于室內空氣凈化技術領域。

背景技術

空氣污染物可包括有毒有害氣體組分和細微顆粒物（如微米、納米級顆粒物）。目前，已有的空氣凈化技術有：吸附技術（如活性炭）、光催化技術（如二氧化鈦光催化降解）、過濾技術（如HEPA高效過濾）、負離子技術、負氧離子技術、分子絡合技術、光觸媒技術、靜電集塵技術、活性氧技術等。這些方法用到的材料或介質包括：光觸媒、活性炭、合成纖維、HEAP高效材料、負離子發生器等。雖然這些方法對于空氣中的污染物有一定的去除作用，但是它們都只針對某幾種污染物有一定的去除率，很多材料達到飽和處理量后必須不斷更換新材料，從而在效率-效果-成本上形成瓶頸性限制。由于現有技術原理的限制，目前已有的污染空氣凈化技術均不能達到在不更換材料的情況下對空氣中的全部污染組分進行完全和無限的凈化。例如美國專利US4017736和中國專利CN1185017C，這些方法利用多層濾網和活性炭吸附，這種方法只能將通過吸附和過濾材料的污染空氣中的一部分去除。如果濾膜孔徑過大，總有較小的顆粒或氣體可以穿過濾膜而得不到截留，如果孔徑過小又影響處理流量甚至造成孔徑堵塞大大降低處理效果。對于吸附劑而言由于吸附反應動力學的限制，不可能將通過的污染物在一次較快的流通中全部去除，需要反復吸附，而每一次吸附都只能去除總污染量中的一部分，隨著吸附劑逐漸接近飽和，去除效率不斷下降直至為零。由于各類吸附劑總有一定的吸附容量和選擇性，造成這類方法在效果-效率-成本上的局限性。又例如光催化、等離子體技術、負離子技術等通過化學反應去除污染物的方法，一般都只針對某種特定的污染組分而非全部的污染組分，因為作為化學反應總是有一定的選擇性，不是所有的組分都可以在同一個材料上發生分解反應，特別是這類基于化學反應、降解、或分解的方法通常會產生一些包括氣體（如氮氧化物及臭氧等二次污染物）的二次污染物，難以實現室內或密閉空間內空氣污染組分的原位、連續、完全、和無限凈化。特別地，空氣污染中的納米顆粒往往難以通過現有的技術有效去除。

空氣污染可在多種環境下存在并影響人類健康或人員安全，其中室內或密閉空間中的空氣污染問題往往在多種境況下存在而且有些無法避免，必須有效處理才能保證人員安全。如何在室內或密閉空間中實現高效、長期、方便、低成本的空氣凈化具有很多實際的需求（實用性）但仍缺少滿意的技術。比如在潛艇中各種人的活動（比如呼吸，烹飪，和發生在各種介質上的微生物反應等）都會造成密閉空間中污染物濃度的上升。由于現有空氣凈化技術效能的限制，無法滿足完全和無限的空氣凈化效果，至使潛艇不得不頻繁地升到水面更換清潔空氣（比如每一個月就需要換氣）。如果可以凈化潛艇中的空氣使其具備在幾個月甚至十幾個月的時間內都無需因換氣而不得不升到水面，有可能更大限度地發揮其戰略戰術作用。又如，在某些情況下（比如嚴重的空氣污染、灰霾、沙塵暴、地質災害、火山爆發、自然大火，特別是毒氣戰爭），有時會需要將人員活動空間與環境大氣隔絕一段時間，以避免環境中的有害氣體進入到室內，比如車、船、工作室、醫院、民防設施、軍事掩體等。這時，很需要一種方便易行的污染空氣完全且無限凈化裝置能夠足夠長時間地清除室內或密閉空間內的污染氣體包括一開始從污染大氣進到室內的污染物以及人類呼吸和生活不斷產生污染氣體。再如，隨著納米技術和工業的發展和大氣污染的加劇，如何消除室內或密閉空間中的微米，特別是納米級的細顆粒也逐漸成為社會的需求。另外，如何提高防毒面具的效能，使其能在各種有毒的環境中長期佩戴使用而無需更換材料，也具有實際的需求和實用價值。然而，現有專利和文獻報道尚未見有能滿足上述各種需求的技術，也未見顯而易見可以實現上述技術效果的有關設想或方案。

發明內容

本發明旨在提供一種改進的適用于室內或密閉空間凈化污染空氣的方法和裝置。

為此，根據本發明的一個方面，提供了一種適用于室內或密閉空間污染空氣的凈化方法，其特征在于，通過相變的方法分離并去除空氣污染組分，將含有污染組分的空氣導入一個相變裝置使氣相中的各種組分發生相變形成液體或固體，再通過固-液-氣分離裝置將污染組份與清潔組分分離，將污染組分導入到儲存與處理裝置，將清潔空氣輸送回原室內或密閉空間。