[發(fā)明專利]一種超聲波水霧去除超細顆粒物測試系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105547936A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 孫在;汪晗;蔡志良;王威威
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種空氣污染物測試裝置和方法，具體涉及一種超聲波水霧除去顆粒物 的測試系統(tǒng)。

背景技術

隨著我國工業(yè)化和城市化進程的加快，環(huán)境污染日益嚴重，近年來全國各地霧霾天 氣頻發(fā)，范圍之大，持續(xù)時間之長，已經(jīng)對我們的生活工作構(gòu)成了極大的威脅，給人們交通 出行和身體健康都帶來了嚴重影響。隨著人們環(huán)境意識的增強和生活水平的提高，越發(fā)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(zhì)(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(jù)顆粒的產(chǎn)生及在人 體呼吸道沉積位置將顆粒分為3類：超細顆粒物(顆粒直徑＜＝0.1μm)，亞微米顆粒 PM1(0.1μm＜＝顆粒直徑＜1μm)，粗顆粒(顆粒直徑＞＝1μm)。

大氣污染物中的顆粒物直徑越小，對人體的危害越大，細顆粒物中，絕大部分都是 直徑在一個微米以下的顆粒物，即超細顆粒物。超細顆粒物分散度高、比表面積大、所以化 學活性、吸附能力等也大大增強，更易吸附CO、氮氧化合物等有毒有害氣體。超細顆粒由于 其極小的顆粒直徑能輕易進入肺泡、血液、神經(jīng)系統(tǒng)等人體組織，給人體機能的正常運行造 成極大危害。有研究表明其和白血病、心血管疾病的發(fā)生有一定關聯(lián)。因此，研究如何有效 去除超細顆粒物對于改善大氣環(huán)境污染和保護人體健康具有非常重要的意義。對于任何凈化 除塵裝置來說，超細顆粒物都是除塵的難點。由于其粒徑太小，目前常規(guī)的凈化除塵過濾器 的孔徑太大以至于對于空氣中超細顆粒物的去除效率極低。因此，研究超細顆粒物的凈化機 理，對分析霧霾天氣的預防應對措施以及設計新型空氣凈化裝置具有重要意義。

凝并是細微顆粒物之間相互碰撞而團聚形成新的顆粒物的現(xiàn)象。超聲波水霧是采用 超聲波技術使水霧化成微小的水滴漂浮在空氣中，與超細顆粒物的直徑相比，超聲波霧化水 滴粒徑較大，其粒徑在1-10μm之間，容易與粉塵顆粒結(jié)合而使顆粒物粒徑變大。從目前的 研究來看，要想有效去除超細顆粒物，傳統(tǒng)的除塵技術如慣性碰撞、攔截、過濾以及靜電作 用效果都不大。可以考慮采取的一個有效思路是通過引入超聲波霧化水滴與空氣中的超細顆 粒物碰撞而凝并形成新的顆粒物，增加顆粒物的粒徑，再結(jié)合常規(guī)的除塵技術就可以大幅度 提高常規(guī)除塵器的工作效率。在引入超聲波霧化器改變其粒徑譜的過程中，需要評估凝并作 用的大小，主要指標就是平均粒徑大小，這是超聲波霧化器的安裝、數(shù)量的設計依據(jù)，對于 設計新型空氣凈化器來說非常重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設計一種超聲波水霧去除超細顆粒物測試系統(tǒng)，具體技術方案如下：

一種超聲波水霧除去超細顆粒物測試系統(tǒng)，主要包括氣溶膠發(fā)生器、Kr-85中和器、 超聲波霧化器、凝并發(fā)生箱、真空泵、粒徑譜測試儀、電腦、通訊電纜、環(huán)境溫濕度及壓力 測試儀、各種連接管道及閥門。真空泵通過一個閥門連接到凝并發(fā)生箱，產(chǎn)生整個系統(tǒng)的流 動壓力。氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的氣溶膠顆粒物，通過管道進入Kr-85中和器進行電荷中和化處 理；處理后的氣流進入凝并發(fā)生箱，凝并發(fā)生箱上部氣溶膠入口處安裝了超聲波霧化器，利 用超聲波霧化器產(chǎn)生的水霧與氣溶膠顆粒物產(chǎn)生碰撞凝并效應，增大顆粒體積，提高過濾效 率。粒徑譜測試儀通過閥門切換可以測量超聲波水霧作用前后的顆粒物粒徑分布，所測得數(shù) 據(jù)通過通訊電纜傳輸?shù)诫娔X；環(huán)境溫濕度及壓力測試儀放置在箱體內(nèi)檢測箱體內(nèi)的溫度、濕 度及壓力。

本發(fā)明通過氣溶膠發(fā)生器生成多分散的氣溶膠顆粒物，氣溶膠顆粒物生成數(shù)量的多 少可由氣溶膠發(fā)生器控制。

所述的氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的顆粒物數(shù)濃度范圍在0～10⁸個/cm³。

所述的粒徑譜測試儀測量的細微顆粒物濃度范圍在0～10⁸個/cm³，測量的顆粒物粒 徑范圍在5nm～1μm，粒徑譜分段數(shù)在32個以上。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：1)凝并發(fā)生箱潔凈：關閉氣溶膠發(fā)生器 及通道閥門，打開HEPA閥門，啟動真空泵，并啟動粒徑譜測試儀監(jiān)測凝并箱體內(nèi)顆粒物數(shù) 濃度的同時，從外部進入的空氣經(jīng)過HEPA凈化后進入箱體內(nèi)，當粒徑譜測試儀監(jiān)測到箱體 內(nèi)數(shù)濃度接近于零的時候，可以認為密閉箱體已經(jīng)被凈空，這時關閉真空泵以及連接閥門， 關閉HEPA通道閥門，關閉粒徑譜測試儀。