[發明專利]一種箱體內超細微粒沉積系數及平均凝并系數的測試系統及方法

有效

• 申請號: 201510016477.3
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104568685B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 孫在;李孝祿;李運堂;陳秋方;蔡志良;汪晗
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04;G01N15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種室內空氣污染物測試裝置和方法，具體涉及一種氣溶膠超細微粒在密封箱體內的沉積系數和平均凝并系數的測試系統和分析方法。

背景技術

隨著我國工業化和城市化進程的加快，環境污染日益嚴重，加上室內裝修和裝飾材料的污染，空氣源已成為影響人體健康的隱形殺手。人類68％的疾病與空氣污染有關；世界衛生組織把室內空氣污染列為18類致癌物質之首。全球污染最嚴重的20個城市，有16個在中國。隨著人們環境意識的增強和生活水平的提高，越發認識到清潔空氣對人身健康的重要性。

目前在我國，氣溶膠顆粒物污染是絕大部分城市的首要污染物。顆粒物質(PM)是由酸類、有機化學、金屬、和土壤或塵埃粒子組成的顆粒和液滴。人們根據顆粒的產生及在人體呼吸道沉積位置將顆粒分為3類：超細微粒(顆粒直徑＜0.1μm)，細顆粒PM2.5(顆粒直徑＜2.5μm)，粗顆粒PM10(顆粒直徑＜10μm)。大多燃燒源PM2.5并非直接生成，而是由超細微粒經過凝并以及一系列大氣化學反應轉化而成。因此，超細微粒作為PM2.5的前體物質，研究其在空氣中的傳輸動力學原理，對分析PM2.5的排放來源以及設計空氣凈化裝置具有重要意義。

超細微粒由于粒徑非常細小，其在大氣顆粒物中所占質量比例并不高，但超細微粒的數量非常多。因此，通常研究超細微粒的方法是對其數量濃度的遷移變化進行分析。在超細微粒的傳輸過程中，往往會同時發生沉積與凝并的現象。超細微粒沉積是在布朗運動、重力、熱泳力、以及靜電力作用下撞擊到壁面的現象，很難直接測量；超細微粒凝并是超細微粒之間相互碰撞而團聚形成新的顆粒物的現象。沉積與凝并是引起超細微粒數量發生較大變化的主要原因。這兩種現象往往在超細微粒運動過程中同時發生，其相同點是都會引起顆粒物數量的減少，不同點是沉積會使得顆粒物總體質量的降低，凝并并不直接減少空氣中顆粒物的質量。但這兩種現象同時發生的時候，很難直接區分顆粒物受到哪種因素的影響更大。氣溶膠微粒的排放管道或者是類似空氣凈化器的箱體，都會存在超細微粒的沉積與凝并同時發生的現象，評估其值的大小對這對于預測排放或者是設計新型空氣凈化器非常重要。

發明內容

本發明的目的設計一種箱體內超細微粒的沉積和平均凝并系數進行測試系統和分析方法，具體技術方案如下：

一種箱體內超細微粒沉積系數及凝并系數的測試系統，主要包括密封箱體、混合風扇、HEPA過濾器、空氣進入管道、抽氣真空泵、閥門1、抽氣管道、氣溶膠發生器、氣溶膠微粒、連接管道、閥門2、超細微粒粒徑譜測試儀、電腦、通訊電纜、環境溫濕度及壓力測試儀。密封箱體頂部吊裝混合風扇；箱體外空氣經過HEPA過濾器凈化處理后由空氣進入管道連接箱體；抽氣真空泵通過閥門和抽氣管道連接到密封箱體；氣溶膠發生器放置在密封箱體底部中央；氣溶膠發生器在密封箱體內釋放氣溶膠微粒；超細微粒粒徑譜儀由閥門2和連接管道采樣測試密封箱體內氣溶膠微粒；超細微粒采樣測試所得超細微粒數據通過通訊電纜傳輸到電腦；環境溫濕度及壓力測試儀放置在箱體內檢測箱體內的溫度、濕度及壓力。

本發明通過氣溶膠發生器生成多分散的氣溶膠微粒，氣溶膠微粒生成數量的多少可氣溶膠發生器控制。

所述的HEPA過濾器的過濾效率在99.99％以上。

所述的氣溶膠發生器在密封箱體內產生的超細微粒數濃度范圍在0～10⁸個/cm³，

所述的超細微粒粒徑譜測試儀測量的超細微粒數濃度范圍在0～10⁸個/cm³，測量的顆粒物粒徑范圍在5nm～1μm，粒徑譜分段數在32個以上。氣溶膠微粒在密封箱體內的擴散通過混合風扇作用，均勻分布在密封箱體內部。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：1)密封箱體潔凈：啟動超細微粒粒徑譜測試儀，監測箱體內顆粒物數濃度的同時，儀器會抽取密閉箱體內的空氣，同時從外部進入的空氣經過HEPA凈化后進入箱體內，當粒徑譜測試儀監測到箱體內數濃度接近與零的時候，可以認為密閉箱體已經被凈空，這時關閉超細微粒粒徑譜測試儀，同時關閉管道閥門。

2)超細微粒沉積率測試：啟動氣溶膠發生器，同時啟動混合風扇，打開閥門，同時啟動超細微粒粒徑譜測試儀，當發現超細微粒數濃度值達到10³個/cm³級別時，關閉氣溶膠發生器。

讓密閉箱體內超細微粒發生自然沉積，連續監測3分鐘左右，記錄數據，按下面公式計算不同粒徑段的超細微粒沉積率。