本發(fā)明屬于健康防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建和空氣高效凈化抗霾功能的裝置及利用該裝置進(jìn)行面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建和空氣高效凈化抗霾的方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及城市化和工業(yè)化發(fā)展加劇，能源消耗迅速增加，大氣污染日益嚴(yán)重。

目前公知的個(gè)人空氣污染防護(hù)方法為佩戴口罩，甚至是佩戴具有極高吸附功能的防毒面具。但是口罩和防毒面具佩戴舒適性差，空氣凈化容量有限，需要經(jīng)常更換，佩戴時(shí)間超過46小時(shí)容易滋生細(xì)菌，增加了配帶的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明針對抗擊霧霾個(gè)人健康防護(hù)安全的需求，提供了一種具有面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建和空氣凈化抗霾功能的裝置及利用該裝置進(jìn)行面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建和空氣高效凈化抗霾的方法。該裝置采用多層、多方法凈化空氣，具有結(jié)構(gòu)簡單、攜帶方便、操作安全、智能控制、節(jié)能環(huán)保、高效凈化的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種具有面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建和空氣凈化抗霾功能的裝置，包括面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建裝置和智能空氣凈化裝置兩部分；

所述面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建裝置包括噴氣軟管、面部噴氣口和氣泵，所述面部噴氣口通過噴氣軟管與氣泵出氣端相連接；

所述智能空氣凈化裝置包括外部殼體、空氣凈化層、智能控制模塊、進(jìn)氣管、出氣管、電池和氣體傳感器，其中：

所述進(jìn)氣管與外部殼體正面相連；

所述出氣管與外部殼體后上側(cè)相連接并接入氣泵進(jìn)氣端；

所述空氣凈化層、智能控制模塊、電池位于外部殼體內(nèi)；

所述智能控制模塊通過氣體傳感器控制進(jìn)氣管閥門的開關(guān)和氣泵的啟停；

所述空氣凈化層由陰極層、絕緣分隔層、陽極層構(gòu)成，陰極層作為空氣凈化的第一層位于進(jìn)氣管側(cè)并與電池的負(fù)極相連，絕緣分隔層作為空氣凈化的第二層位于陰極層和陽極層之間，陽極層作為空氣凈化的第三層位于出氣管側(cè)并與電池的正極相連。

一種利用上述裝置進(jìn)行面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建和空氣凈化抗霾的方法，包括如下步驟：

一、當(dāng)空氣傳感器感知空氣質(zhì)量變差時(shí)，通過智能控制模塊打開進(jìn)氣管閥門并啟動(dòng)氣泵，含有污染物的空氣經(jīng)進(jìn)氣管首先通過陰極層，在陰極層內(nèi)進(jìn)行靜電吸附和物理吸附；

二、通過陰極層的空氣在絕緣分隔層內(nèi)進(jìn)行靜電吸附；

三、通過絕緣層的空氣在陽極層進(jìn)行靜電吸附、物理吸附和電化學(xué)凈化，形成清潔空氣；

四、清潔空氣經(jīng)出氣管進(jìn)入氣泵，通過面部噴氣口，在面部構(gòu)建清潔氣體防護(hù)層。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明提供的面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建及空氣凈化抗霾方法是一種全新的個(gè)人健康防護(hù)方法。

2、本發(fā)明的面部清潔氣體防護(hù)層的構(gòu)建遵循流體力學(xué)原理，利用噴氣口在面部擴(kuò)散清潔空氣，使清潔空氣在面部形成2~3cm的防護(hù)層，保證人體吸入的空氣是清潔的、健康的。它不同于公知的配帶口罩，具有方便、安全、美觀的優(yōu)點(diǎn)。

3、本發(fā)明的智能空氣凈化裝置為小型便攜式智能空氣高效凈化裝置，該裝置采用微電場條件下的靜電吸附、物理吸附和電化學(xué)凈化相結(jié)合的大氣污染凈化方式，有效利用電化學(xué)、物理學(xué)方法凈化空氣中的顆粒物、污染物、細(xì)菌等，實(shí)現(xiàn)對空氣的高效凈化。該裝置的運(yùn)行采取空氣檢測傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測空氣質(zhì)量，根據(jù)空氣質(zhì)量情況，啟動(dòng)氣泵凈化空氣，形成對面部的氣體保護(hù)層的構(gòu)建。

附圖說明

圖1為具有面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建和空氣凈化抗霾功能的裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為智能空氣凈化裝置的立面圖；

圖3為圖1的1-1剖面圖；

圖4為面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建裝置的結(jié)構(gòu)圖一；

圖5為面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建裝置的結(jié)構(gòu)圖二；

圖中，1：外部殼體，1-1：邊框，1-2：螺絲螺栓，2：陰極層，2-1：銅粉末噴涂層，2-2：銅導(dǎo)線，3：絕緣分隔層，4：陽極層，4-1：鈦納米粉噴涂層，4-2：鈦導(dǎo)線，5：智能控制模塊，6：進(jìn)氣管，7：出氣管，8：電池，9：氣體傳感器，10：進(jìn)氣管閥門，11：氣泵，12：噴氣軟管，13：A型出氣口，13-1：領(lǐng)夾，14：B型出氣口，14-1：耳麥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。

具體實(shí)施方式一：如圖1所示，本實(shí)施方式提供的具有面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建和空氣凈化抗霾功能的裝置由面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建裝置和智能空氣凈化裝置兩部分構(gòu)成。

如圖4-5所示，所述面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建裝置由噴氣軟管12、面部噴氣口和氣泵11構(gòu)成；

所述面部噴氣口通過噴氣軟管12與氣泵11的出氣端相連接，通過氣泵獲得具有一定流速、流量的清潔空氣，在面部多點(diǎn)噴出，從而構(gòu)建2~3cm厚的面部清潔氣體防護(hù)層。

所述噴出點(diǎn)的選擇，通過對人臉面部生理結(jié)構(gòu)分析，氣體流場的數(shù)值模擬，根據(jù)不同年齡結(jié)構(gòu)，不同的防護(hù)人群，采用不同的噴出點(diǎn)。

所述面部噴氣口包括A型出氣口13和B型出氣口14兩種面部布?xì)庑问剑渲校篈型出氣口13為兩個(gè)向上小型噴氣管，采用領(lǐng)夾13-1固定在下顎左右兩側(cè)的衣領(lǐng)上，從兩側(cè)向上噴出清潔氣體，使氣流沿面部流過，形成面部清潔氣體防護(hù)層；B型出氣口14為微型花灑式噴氣口，采用耳麥14-1固定模式固定在人口鼻正面，出氣口直徑為1~2cm，在人口鼻正面噴入清潔氣體，高效防護(hù)，進(jìn)而擴(kuò)展到面的其他部位，形成面部清潔氣體防護(hù)層。這兩種面部布?xì)夥绞娇梢院喜⑹褂?，也可以分開使用。

所述氣泵11的流量為平均呼吸量的4~5倍，氣泵11由電池8供電。

如圖2-3所示，所述智能空氣凈化裝置由外部殼體1、陰極層2、絕緣分隔層3、陽極層4、智能控制模塊5、進(jìn)氣管6、出氣管7、電池8、氣體傳感器9構(gòu)成，其中：

所述外部殼體1為長方型密封盒體，進(jìn)氣管6與盒體正面相連，出氣管7與盒體后上側(cè)相連接并接入氣泵11的進(jìn)氣端；盒內(nèi)裝入陰極層2、絕緣分隔層3、陽極層4，三層平面尺寸與盒體平面尺寸相同，采用邊框1-1壓緊螺絲1-2固定的組裝方式。

所述陰極層2為1~2cm厚的活性碳?xì)?，位于空氣進(jìn)入凈化裝置的第一層，其外表面噴涂納米銅粉末噴涂層2-1，并通過銅導(dǎo)線2-2與電池8的負(fù)極相連接，形成帶有負(fù)電荷的陰極吸附層。所述納米銅粉末為納米級的銅微小顆粒物，附著在活性碳?xì)值睦w維絨毛表面，形成細(xì)小的尖端負(fù)電荷聚集點(diǎn)，在該位置形成較高密度的負(fù)電荷的富集，靜電吸附性大幅提高，這是非納米顆粒噴涂材料所不具備的。這些特殊結(jié)構(gòu)使該陰極吸附層能高效吸附帶正電荷的重金屬離子如Pb²⁺，F(xiàn)e³⁺，Al³⁺等以及具有極性基團(tuán)的有機(jī)物，能夠使中性的PM2.5顆粒獲得電子形成帶電顆粒，進(jìn)而在后續(xù)帶正電的凈化層中形成有效吸附而除掉；而活性碳?xì)直旧砭哂泻芎玫膶?dǎo)電性、優(yōu)良的比表面積，可以直接對空氣中的中性污染物進(jìn)行物理吸附；該層還能排斥空氣中的帶有負(fù)電荷的離子如酸根基團(tuán)以及帶有負(fù)電荷的細(xì)菌，阻止它們進(jìn)入凈化裝置。

所述絕緣隔離層3為3cm厚的聚丙烯超細(xì)纖維織物，在陰極與陽極間形成絕緣層，保證微電場的構(gòu)建，并在陰陽極間形成的微電場的作用下形成長效駐極體，進(jìn)一步以靜電吸附的方式凈化空氣。絕緣隔離層3既能起到分割陰極陽極的絕緣作用，同時(shí)由于它本身為駐極體，形成與外電場相反的內(nèi)電場，其靠近陽極層2側(cè)帶負(fù)電荷、靠近陰極層1側(cè)帶正電荷，空氣通過絕緣隔離層3時(shí)，再次對空氣中的正負(fù)離子顆粒物形成有效的靜電吸附。

所述陽極層4為1~2cm厚的活性碳?xì)郑N緊絕緣隔離層3，位于凈化裝置的第三層—空氣出口處，其外表面噴涂鈦納米粉噴涂層4-1，所述鈦納米粉為納米級的鈦金屬顆粒物，附著在活性碳?xì)值睦w維絨毛表面，形成細(xì)小的正電荷中心和活性中心，高效吸附帶電顆粒物、極性基團(tuán)，并能有效氧化有機(jī)物，這是單一活性碳?xì)治诫姌O、或者非納米噴涂材料所不具備的；該層通過鈦導(dǎo)線4-2與電池8的正極相連，形成具有高效吸附能力和電化學(xué)活性的陽極層，有效吸附帶負(fù)電的細(xì)菌、粉塵顆粒物、帶負(fù)電的離子如：Cl^-、SO⁴⁺、NO^3-和極性基團(tuán)等；同時(shí)鈦納米顆粒具有極好的催化活性，能夠正電場的作用下有效分解有機(jī)污染物、苯系物、烴類；它們協(xié)同作用能有效凈化空氣；同時(shí)陽極層的活性碳?xì)忠簿哂懈弑缺砻娣e，對污染物實(shí)現(xiàn)物理吸附。

所述控制模塊5為微型可編程控制器，包括智能檢測、氣泵的開關(guān)、流量控制，與電池8一起裝在盒體內(nèi)，通過氣體傳感器9一起控制進(jìn)氣管閥門10的開關(guān)以及氣泵11的啟停；

所述氣體傳感器9為廣譜型氣體傳感器，只要空氣質(zhì)量惡化，即打開進(jìn)氣管閥門10的開關(guān)，啟動(dòng)氣泵11，凈化空氣。

本實(shí)施方式中，面部清潔氣體防護(hù)層的構(gòu)建遵循流體力學(xué)原理，通過將清潔氣體對面部的持續(xù)吹入，在面部形成2~3cm厚的有效防護(hù)層，通過數(shù)值分析，分析呼吸過程氣體在口鼻處形成的氣體渦旋以及呼出的氣體在吹入氣體的推動(dòng)下的擴(kuò)散方向，確定清潔氣體的吹入角度和氣量。這種清潔高效的防護(hù)層能有效保護(hù)人體免受污染氣體的侵害。

本實(shí)施方式中，智能空氣凈化裝置采用靜電吸附、物理吸附，及電化學(xué)凈化相結(jié)合模式，形成對PM2.5及以上顆粒物、污染物的有效吸、電化學(xué)氧化，高效凈化空氣中的污染物（PM2.5及以上顆粒物、細(xì)菌、重金屬、有機(jī)物等），產(chǎn)生清潔的氣體，并以氣泵的方式輸送到面部，形成面部清潔氣體保護(hù)層。這種空氣凈化方法是其他公知的口罩、防毒面具所不具備的。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式提供了一種利用具體實(shí)施方式一所述裝置進(jìn)行面部清潔氣體防護(hù)層構(gòu)建和空氣凈化抗霾的方法，具體步驟如下：

一、當(dāng)空氣傳感器感知空氣質(zhì)量變差時(shí)，通過智能控制模塊打開進(jìn)氣管閥門并啟動(dòng)氣泵，含有污染物的空氣經(jīng)進(jìn)氣管首先進(jìn)入智能空氣凈化裝置的陰極層，在陰極層通過靜電吸附，去除帶正電荷的顆粒物、重金屬離子；使中性粒子獲得電子形成帶電體；排斥帶負(fù)電荷的粉塵、細(xì)菌等進(jìn)入凈化裝置；而且空氣中的污染物在活性碳?xì)謨?nèi)形成進(jìn)一步物理吸附，實(shí)現(xiàn)對空氣的初次凈化。

二、通過陰極層的空氣在絕緣分隔層的駐極體內(nèi)對空氣中的正負(fù)離子顆粒物進(jìn)行有效的靜電吸附，實(shí)現(xiàn)對空氣的二次凈化。

三、通過絕緣層的空氣在陽極層進(jìn)一步靜電吸附，去除帶負(fù)電荷的粉塵、細(xì)菌、酸根基團(tuán)如：Cl^-、SO⁴⁺、NO^3-和極性基團(tuán)等；同時(shí)鈦納米顆粒具有極好的靜電吸附和電催化活性，能夠在正電場的作用下有效分解有機(jī)污染物、苯系物、烴類；陽極活性碳?xì)值奈锢砦絽f(xié)同效凈化空氣，實(shí)現(xiàn)對空氣的三次凈化；

四、凈化后清潔的空氣進(jìn)入出氣管，通過氣泵11進(jìn)入面部噴氣口：A型出氣口和/或B型出氣口，在面部形成2~3cm厚的清潔氣體防護(hù)層。