本實用新型涉及一種空氣凈化器及凈化空氣的方法，特別涉及一種可以去除空氣中PM2.5以下顆粒物的空氣凈化裝置及凈化空氣的方法。

背景技術(shù)：

已知的室內(nèi)空氣凈化技術(shù)有以下幾種：

1)濾網(wǎng)式空氣凈化

采用HEPA等濾網(wǎng)物理隔離空氣中固體顆粒。

優(yōu)點：直觀高效。

缺點：濾網(wǎng)堵塞后清潔效率降低并帶來二次污染，使用一定時間后需要更換濾網(wǎng)，增加后期使用成本；對甲醛等有機污染物吸收能力較差，需要采用活性炭等附加濾網(wǎng)來消除甲醛等有機污染物；濾網(wǎng)難以隔離小于0.3μm的固體顆粒，而病毒病理研究表明，恰恰小于0.3μm的固體顆粒才對人體健康影響最大。

2)靜電式空氣凈化

采用高壓電場使得污染顆粒帶負電荷，在流經(jīng)陽極板時污染顆粒及甲醛等污染物粘附在陽極板上。

優(yōu)點：不需要更換濾網(wǎng)。

缺點：高壓靜電場會產(chǎn)生對人體有害的臭氧，而且陽極板需要定時清理，清理前隨著粘附物的增多清潔性能下降并帶來二次污染。

3)離子式空氣凈化

采用負離子發(fā)生器產(chǎn)生游離負離子，負離子粘附在顆粒污染物上使得污染物團聚沉降。

優(yōu)點：不需要更換濾網(wǎng)而且具有一定的消毒作用。

缺點：沉降物也需要定期清理，清理前因為沉降物增多會帶來二次污染。

4)利用廉價易得的水作為吸附空氣污染物的介質(zhì)，例如，目前市場上形成的產(chǎn)品主要有水流式(清水以水簾的方式由上至下傾泄，其中的清水為束流)、鼠籠式和濕簾式的凈化空氣裝置。用水吸附污染物一直是人們期望實現(xiàn)的方法，測試表明，水可以吸附納米級固體顆粒。

優(yōu)點：廉價、取材方便和凈化裝置結(jié)構(gòu)簡單。

水流式凈化裝置的缺點：用水量大和水流噪音大，易導(dǎo)致周圍環(huán)境濕度大，吸附效率低。

鼠籠式凈化裝置的缺點：只是加濕機而幾乎沒有空氣清潔作用。

濕簾式凈化裝置的缺點：因為采用的是水表面吸附的原理，吸附效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單可有效去除空氣中PM2.5顆粒物及其他有機污染物的空氣凈化裝置及凈化空氣的方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為：

本實用新型的空氣凈化裝置，包括置于風(fēng)口處且由金屬、棉或化纖材質(zhì)編織的濾網(wǎng)和向該濾網(wǎng)提供水的供水箱，其特征在于：所述水為清水或者在清水中添加有增強或降低水的表面張力的溶劑的水溶液，所述供水箱通過搭接在所述水與濾網(wǎng)之間的毛細吸水布采用毛細虹吸方法為該濾網(wǎng)提供恒量的所述的水，所述濾網(wǎng)的網(wǎng)孔的大小與所述毛細吸水布提供的所述水在該網(wǎng)孔上形成水膜狀態(tài)匹配。

在所述水箱中設(shè)有水位監(jiān)測裝置和柱形的浮筒，所述毛細吸水布的內(nèi)側(cè)部搭接在浮筒上并延伸至水中，毛細吸水布的外側(cè)部通過縫制或鉚接方式固接在所述濾網(wǎng)的上部；浮筒的頂部高度不低于所述毛細吸水布上穿越水箱側(cè)壁時的部分的高度。

水箱側(cè)壁上涂有疏水性物質(zhì)。

所述濾網(wǎng)的網(wǎng)孔在20-80目。

所述濾網(wǎng)為多層結(jié)構(gòu)，層間設(shè)有具有防水透氣性能的隔離物。

所述浮筒為金屬或塑料所制的密閉空心筒或輕質(zhì)發(fā)泡材料，在其表面涂有疏水性涂層。

所述濾網(wǎng)可為垂直平面設(shè)置，或者為傾斜平面設(shè)置，或者為具有設(shè)定曲率的彎曲面設(shè)置。

在位于所述濾網(wǎng)側(cè)的水箱側(cè)壁上設(shè)有窗孔，所述毛細吸水布的外側(cè)部穿過該窗孔與所述的濾網(wǎng)連接。

本實用新型的凈化空氣的方法，其采用以下步驟：

1)將清水或者添加可提高或降低水的表面張力的溶劑的水溶液以連續(xù)、定量、均勻方式通過毛細吸水布提供給由金屬、棉或化纖材質(zhì)編織的濾網(wǎng)；

2)使注入濾網(wǎng)的清水或水溶液在濾網(wǎng)的網(wǎng)孔上形成均勻且厚度低至5微米的水膜；

3)待濾空氣經(jīng)風(fēng)機以大于40帕的風(fēng)壓吹向濾網(wǎng)，適配的空氣風(fēng)壓使網(wǎng)孔上的水膜吹裂爆破；

4)破裂的水膜形成若干小水泡或小水滴，小水泡繼續(xù)爆裂形成小水滴，小水泡爆裂過程使其附近空氣壓強突然增大并形成局部空氣紊流；

5)在空氣紊流的作用下，眾多的小水滴將其周圍的包含固體顆粒、甲醛、苯、煙塵或其它有害氣體基團在內(nèi)的細顆粒的污染物粘附、包覆或溶解；

6)吸附有污染物的小水滴在碰撞過程中積聚并在重力的作用下沿濾網(wǎng)的纖維向下流動并排入位于濾網(wǎng)下方的廢水收集過濾系統(tǒng)。

所述凈化空氣的方法中，所述小水泡的外徑尺寸在5-20微米；所述小水滴的外徑尺寸在0.5-5微米；所述細顆粒的污染物是指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑0.01-10微米的顆粒物。

本實用新型利用便宜易得的水作為空氣污染物承載介質(zhì)，在濾網(wǎng)的網(wǎng)孔上形成水膜，再利用水膜爆破過程的吸附作用，實現(xiàn)對極小固體顆粒物(0.01-10μm)、甲醛、苯、氨等有機物的吸附。其可以完全替代現(xiàn)有技術(shù)中的幾種室內(nèi)空氣凈化器，不僅去除霧霾效率高，而且可以有效消除甲醛、苯、TVOC等有機污染物。其不需要更換濾網(wǎng)，完全消除二次污染，并且具有加濕功能，特別適合冬春干燥季節(jié)空氣凈化，夏季使用時，可以作為空調(diào)風(fēng)扇使用。

本實用新型可應(yīng)用于給通風(fēng)、潔凈吸塵器、工業(yè)潔凈室前端過濾、空調(diào)風(fēng)扇、空調(diào)自凈網(wǎng)、廢氣(尾氣)處理、微米級尺寸微粉加工收集等多種類型的空氣凈化裝置中。

附圖說明

圖1為本實用新型的空氣凈化裝置的示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

附圖標(biāo)記如下：

水箱1、浮筒2、毛細吸水布3、濾網(wǎng)4、清水或水溶液5。

具體實施方式

如圖1、2所示，本實用新型的空氣凈化裝置包括水箱1(又稱供水箱1)、水箱1底座、置于水箱1中的浮筒2、向水箱1中注水的泵水裝置、水位報警器、置于風(fēng)口處的濾網(wǎng)4、搭接在浮筒2與濾網(wǎng)4之間的毛細吸水布3和設(shè)置在濾網(wǎng)4一側(cè)的風(fēng)機(該風(fēng)機可為吹風(fēng)式，也可為抽風(fēng)式)。

1、所述水箱1的外形是水平斷面為矩形、圓形或橢圓形的柱體，其由金屬、塑膠、塑料、鋼化玻璃或亞克力板材所制。

水箱1通過支架或底座置于通風(fēng)口的上方，水箱1的進水口通過泵水裝置接于供水管，其中的水位由水位監(jiān)測裝置(包括自動控制和報警裝置)和泵水裝置控制，該泵水裝置根據(jù)水位監(jiān)測裝置的指令在水位超出設(shè)定范圍后打開(水消耗至水位低于某設(shè)定值時)或關(guān)閉(注水達到某設(shè)定值時)。

水箱1中的水為清水(如城市自來水廠提供的凈水)或在清水中添加有增加或降低水的表面張力的溶劑(如甘油、洗潔劑等)的水溶液。為了消除空氣中的異味，也可適當(dāng)加入清新劑或香精。

2、所述浮筒2為金屬或塑料所制的密閉空心筒，或者為發(fā)泡材料(海綿或EVA等)所制的浮塊、板，其外形可為圓柱、方柱或多邊菱柱形，其置于水箱1內(nèi)并始終漂浮在水面上(即浮筒或浮塊、板的最底部一定漂浮在水中)，在其表面涂有疏水性涂層。

3、所述濾網(wǎng)4由金屬、棉或化纖材質(zhì)編織的濾網(wǎng)4，濾網(wǎng)4的表面設(shè)有若干可透氣的微孔(即濾網(wǎng)4的網(wǎng)孔)，濾網(wǎng)4使用前需要經(jīng)過表面處理(如作親水性涂層處理)以便于清水或水溶液5均勻浸潤；其以垂直平面、傾斜平面或者具有一定曲率的彎曲面設(shè)置在水箱1下方的通風(fēng)口處，當(dāng)打開風(fēng)機后，待凈化的空氣由該濾網(wǎng)4的一側(cè)穿過該濾網(wǎng)4由濾網(wǎng)4的另一側(cè)流出。

所述濾網(wǎng)4最好為多層結(jié)構(gòu)，相鄰層之間設(shè)有疏水透氣且呈隔層結(jié)構(gòu)的隔離物(如經(jīng)過疏水性處理的海綿、泡沫棉墊板等)，該結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點，其一，可避免相鄰網(wǎng)層之間緊密相貼而致風(fēng)阻過大，其二，可避免流入該濾網(wǎng)4的水因濾網(wǎng)4層間的觸接而使各網(wǎng)層間供水不均勻而降低該水在濾網(wǎng)4的網(wǎng)孔上形成水膜的成膜率，其三，采用透氣性好的海綿或泡沫棉，不會過于降低該濾網(wǎng)的通風(fēng)性能，有利于風(fēng)流將網(wǎng)孔上的水膜吹破。

在濾網(wǎng)4的下方設(shè)有通向廢水收集過濾系統(tǒng)的收集槽或箱。廢水收集過濾系統(tǒng)可將由濾網(wǎng)4流下的廢水經(jīng)過濾后循環(huán)再利用，或者直接排入排水管道中。

4、所述毛細吸水布3由棉或化纖編織而成。其內(nèi)側(cè)部(即置于水箱1內(nèi)的部分)固接在所述的浮筒2上且該內(nèi)側(cè)部的布頭部分(即內(nèi)側(cè)部的端部)始終浸入水中，毛細吸水布3的外側(cè)部(即置于水箱1外的部分)跨過水箱1側(cè)壁或者穿過設(shè)置于水箱1側(cè)壁上的窗孔，通過縫制或鉚接方式固接在所述濾網(wǎng)4的上部。這樣，水箱1通過在搭接在浮筒2與濾網(wǎng)4之間的毛細吸水布3采用毛細虹吸方法為該濾網(wǎng)4提供清水或水溶液5，以此，在濾網(wǎng)4的網(wǎng)孔上形成均勻的水薄膜(也稱水膜)，該水膜的厚度可低至5微米，具體厚度視清水或水溶液5中的表面張力與濾網(wǎng)4的網(wǎng)孔的大小而定。而網(wǎng)孔的大小以毛細吸水布3提供的水能在網(wǎng)孔上形成水膜為宜。

為了提高清水或水溶液5在濾網(wǎng)4上的成膜率(成膜率是指某一時刻，水在濾網(wǎng)4的網(wǎng)孔上成膜總數(shù)與該濾網(wǎng)4上總的網(wǎng)孔數(shù)的比值)，需要毛細吸水布3應(yīng)連續(xù)、定量、均勻的為濾網(wǎng)4供水，因此，本實用新型設(shè)定所述浮筒2即便是在水箱1中的水位處于下限位時，浮筒2頂部的高度也應(yīng)高于或等于毛細吸水布3上穿越水箱1側(cè)壁時的部分的高度(即，當(dāng)毛細吸水布3由水箱1側(cè)壁頂部跨過時，該高度為水箱1側(cè)壁頂部邊緣的高度；當(dāng)毛細吸水布3由開設(shè)于水箱1側(cè)壁上的窗孔穿過時，該高度為窗孔的高度)。

為了避免毛細吸水布3上的水沿水箱1側(cè)壁向下流動，可在水箱1側(cè)壁上涂敷疏水性涂層，以使毛細吸水布3上的水完全提供給濾網(wǎng)4。

5、本實用新型的主要特點：

是在濾網(wǎng)4的網(wǎng)孔上形成均勻水膜，并配合適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機壓力吹破該水膜，具體選用如下：

1)準(zhǔn)備清水或配制一定表面張力的水溶液。其中的水溶液的表面張力根據(jù)吹向濾網(wǎng)4的氣體風(fēng)壓來確定，當(dāng)風(fēng)壓較高時(如大于200帕)時，需要在水中添加增加表面張力的溶劑，當(dāng)風(fēng)壓較低時(如小于200帕)時，需要在水中添加降低表面張力的溶劑，溶劑的添加量基于溶劑性質(zhì)，并根據(jù)風(fēng)壓和網(wǎng)孔的大小適當(dāng)調(diào)整，總之，以使清水或水溶液5在濾網(wǎng)4的網(wǎng)孔上形成水膜為目的。

2)其次，需要連續(xù)、定量、均勻給水，因此本實用新型采用浮筒2漂浮在水溶液上，并且隨著水溶液的液面高低而上下浮動，而且對浮筒2的頂部高度按前述第“4”點中要求的高度。3)再次，濾網(wǎng)4的網(wǎng)孔大小要適當(dāng)，過大雖然風(fēng)阻小，但不易成膜；過小容易成膜，但風(fēng)阻大。需要配合風(fēng)機選擇，風(fēng)機風(fēng)壓較大時，采用較小網(wǎng)孔濾網(wǎng)4，確保成膜率最大。以20-80目之間為宜。

4)最后，濾網(wǎng)4的面積越大，單位時間通過濾網(wǎng)4的風(fēng)量越大，濾除污染物的效果越好，但濾網(wǎng)4的面積增大到一定程度后，在使用相同風(fēng)機的情況下，風(fēng)壓過小，水膜不易被吹破，濾除污染物的效果就會下降，所以適時調(diào)整風(fēng)機轉(zhuǎn)速或更換不同壓力的風(fēng)機，以達到成膜率和水膜爆破率雙高的目的。

6、本實用新型的空氣凈化裝置的工作過程：

水箱1注水到一定高度后，毛細吸水布3接觸水溶液并開始吸水，水流在毛細虹吸的作用下上升并繞過浮筒2和水箱1側(cè)壁，再在重力作用下流向與毛細吸水布3縫制或固定在一起的濾網(wǎng)4上，經(jīng)過表面處理的濾網(wǎng)4更容易使水溶液沿濾網(wǎng)4纖維擴散并在其網(wǎng)孔上形成水膜。

濾網(wǎng)4不斷的獲得來自毛細吸水布3連續(xù)、定量、均勻的補水，在濾網(wǎng)4上的水膜吹破后，水溶液不斷地在網(wǎng)孔上形成水膜。

在風(fēng)機的作用下，帶有污染物的空氣從濾網(wǎng)4的一側(cè)不斷吹向濾網(wǎng)4并在一定風(fēng)壓下將網(wǎng)孔上的水膜吹裂爆破，破裂的水膜因為意外折疊會形成更小的5-20微米水泡和0.5-5微米尺寸的小水滴，小水泡再次破裂后在水泡附近產(chǎn)生劇烈的空氣壓強變化、震動和紊流，最后變成0.5-5微米尺寸的小水滴，劇烈的空氣壓強變化、震動和紊流可以促使水泡和水滴與空氣中的污染物(PM2.5固體顆粒、甲醛、苯、TVOC等有機物)充分粘附、包覆、溶解并粘附在濾網(wǎng)4的纖維上，被清洗后的清潔空氣從濾網(wǎng)4的另一側(cè)排出。

吸附有污染物的小水滴在碰撞過程中積聚并在重力的作用下沿濾網(wǎng)4的纖維向下流動并排入位于濾網(wǎng)4下方的廢水收集過濾系統(tǒng)。

按照上述實施案例，便可很好地利用本實用新型原理制作既滿足凈化要求又可以不必更換濾網(wǎng)4，而且還可以加濕的空氣凈化器。

本實用新型采用毛細吸水布3+定高浮筒2的技術(shù)，解決了采用毛細管及霧化噴頭不能解決的微量均勻給水問題。以空氣凈化器為例，采用本實用新型制作的空氣凈化器采用水作為污染物吸附介質(zhì)，不需要更換濾網(wǎng)4；使用過程不僅可以清潔空氣，而且可以加濕，很好地滿足了秋冬霧霾天氣的室內(nèi)濕度過低問題。而且耗水量極低。增加等離子或負離子發(fā)生器后，可以有效抑制病毒病菌。

值得說明的是，基于上述設(shè)計的前提下，為解決同樣的技術(shù)問題，即使在本實用新型上做出的一些無實質(zhì)性的改動或潤色，所采用的技術(shù)方案的實質(zhì)仍然與本實用新型一樣，故其也應(yīng)當(dāng)在本實用新型的保護范圍內(nèi)。