[發明專利]一種慣性碰撞過濾器

有效

• 申請號: 201810145281.8
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108421311B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 張曉偉;解凱賀;王英杰;那譜丹;陳華;陳若望;袁玉蓮;章晶榮
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B01D45/08
• 分類號: B01D45/08
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 洪珊珊

本發明涉及空氣過濾設備技術領域，尤其涉及一種慣性碰撞過濾器。本發明慣性碰撞過濾器包括由上而下設置的基板、中間板及粘附層，中間板開設有入氣孔，中間板與基板之間形成有縱向貫通的流出通道，在基板上開設有與流出通道相通的通孔，粘附層粘附于中間板上并封閉入氣孔。本發明慣性碰撞過濾器可以采用多種材料組成，因而其成本可以大幅下降。相比于現有的商業PM2.5懸浮顆粒污染物過濾器，慣性碰撞過濾器的通孔面積更大，因而可有效地降低壓力差，避免阻塞。同時，在較大的風速下，仍然可以保持較高的空氣過濾效率。

發明領域

本發明涉及空氣過濾設備技術領域，尤其涉及一種慣性碰撞過濾器。

背景技術

近年來，隨著大多數發展中國家工業化水平的不斷提高，空氣污染問題日益引起人民群眾的廣泛關注。其中，空氣顆粒污染物，特別是直徑小于或等于2.5微米的顆粒物(簡稱PM2.5)，是最為嚴重的空氣污染來源。由于小的體積，PM2.5懸浮顆粒污染物可以通過呼吸道系統直接進入或者積累在人的身體內部。根據現有的科學研究表明，長期暴露在PM2.5懸浮顆粒污染物中，將會導致多種呼吸道、心血管等疾病。PM2.5懸浮顆粒污染物主要來源于汽車尾氣排放、工廠廢氣排放，化石燃料(煤、汽油、柴油、天然氣)和植物(秸稈、木柴)等原料燃燒。過去的十年中，特別在一些發展中國家(如中國、印度等)，隨著工業化進程逐漸加快，PM2.5懸浮顆粒污染問題不斷惡化。PM2.5懸浮顆粒污染物在空氣中的懸浮壽命長達數天，乃至數周，隨著空氣的擴散，經常導致長時間、大范圍的空氣區域污染，嚴重地威脅著廣大人民群眾的生命安全。由于PM2.5懸浮顆粒污染物體積小、來源多樣、演變機制復雜，PM2.5懸浮顆粒污染物的過濾和收集問題廣受關注。

目前，市場上流通的空氣過濾器主要包括兩種：第一種是靜電纖維空氣過濾器，通過靜電紡絲的方式制備密集的有機纖維膜，進而利用有機纖維膜所帶靜電來捕獲懸浮在空氣中的PM2.5懸浮顆粒污染物。為了獲得高的懸浮顆粒過濾效率，有機纖維膜的厚度高達幾厘米，這不可避免地在過濾膜前后產生高的壓力差，導致非常低的空氣流通效率。生活中，戴口罩的人經常感受到“悶”，就是由以上原因造成的。另外，隨著有機纖維膜自身所帶靜電的消失，有機纖維膜的過濾效率大大下降，嚴重影響了過濾器的使用壽命。另一種類型的空氣過濾器是基于尺寸過濾的多孔過濾器，類似于常見的污水過濾器。這類過濾器通過在固體薄膜上形成微米級別不規則圓孔來實現PM2.5懸浮顆粒污染物過濾。其基本原理是尺寸大的懸浮顆粒污染物將被圓孔擋住，以此達到過濾的功能。目前為了獲得高的氣體過濾效率，過濾圓孔的尺寸遠遠小于PM2.5懸浮顆粒污染物的平均尺寸，導致制造成本大幅上升，空氣流通量降低，易阻塞，過濾膜前后壓力差大。

對于以上市場上現有的兩種類型的空氣過濾器而言，為了追求高的過濾效率，逐漸增厚的過濾通道和逐漸縮小的過濾孔徑，不可避免的減少了空氣的流通率，導致過濾膜前后較大的壓力差。同時，靜電的消失極大的縮短了空氣過濾器的使用壽命。除此以外，一些含有水分子和大尺寸燃燒粉塵的懸浮顆粒，將會不斷碰撞有機纖維膜，導致過濾網孔表面產生變形，大大降低過濾器的使用壽命。

發明內容

針對市場上現有過濾技術存在的上述問題，本發明提出了一種低空氣阻力、過濾效率高、生產成本低的慣性碰撞過濾器。

本發明的目的通過如下技術方案來實現：一種慣性碰撞過濾器，所述慣性碰撞過濾器包括由上而下設置的基板、中間板及粘附層，中間板開設有入氣孔，中間板與基板之間形成有縱向貫通的流出通道，在基板上開設有與流出通道相通的通孔，粘附層粘附于中間板上并封閉入氣孔。

本發明慣性碰撞過濾器，是利用慣性分離過程捕獲PM2.5懸浮顆粒污染物，當載有懸浮顆粒污染物的流動氣流通過慣性碰撞過濾器的通孔后，突然改變方向，大質量的懸浮顆粒污染物由于具有更大的慣性將跟隨原始軌跡，從而碰撞、吸附于過濾器的粘附層，而質量小的懸浮顆粒污染物則通過流出通道被導出。也就是說，當懸浮顆粒污染物高于特定尺寸時，其顆粒具有大的質量與慣性。當氣流方向突然改變時，質量大的懸浮顆粒污染物將從空氣流分離，并與用于捕獲顆粒的粘附層碰撞，最終被粘附收集。