本發(fā)明涉及霧霾天氣治理，具體涉及一種綠色仿生除PM2.5的產(chǎn)品。屬大氣環(huán)境治理和建筑物或車船室內(nèi)空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
PM2.5是一種或多種液體或和顆粒物與空氣形成的氣溶膠。有液氣、固氣、固液氣和汽氣幾種存在狀態(tài)。其中的液體有水形成的水蒸氣霧滴，汽體包括水蒸汽、油汽以及其形成的汽溶膠；其中的固體粒子與有害汽體與空氣形成的稱為霾或灰霾，汽體與空氣形成的氣溶膠稱為霧，通常以混合形式存在狀態(tài)較為多見，故通常我們多稱為霧霾。
據(jù)學(xué)者報導(dǎo)，在美國，每年因PM2.5顆粒污染物致死的有2.2萬至5.2萬人，在歐洲因空氣中顆粒物污染致死的人數(shù)每年高達(dá)20萬人，在中國或印度每年致死的有34萬人。全球都非常重視大氣污染的治理，尤其是大氣顆粒物污染的治理。
霧霾天氣的治理十分復(fù)雜，效果也不十分理想。目前，比較可行的是排放氣體的凈化處理，有靜電除塵，布袋過濾除塵，電袋除塵、濕法電袋、文丘里洗滌法、凝并器等，要么效率過低且耗能巨大，要么投資成本高、運行成本高，不易實施，實際上形同虛設(shè)，空氣質(zhì)量進(jìn)一步下降。但是靜電除塵與旋風(fēng)除塵的組合，存在的放電短路產(chǎn)生的安全性風(fēng)險、投資高運行成本高。而且，以上方法基本上沒有真正用于開放的大氣污染治理中，原因是對開放系統(tǒng)不可能無時無刻地不間斷地進(jìn)行空氣凈化置換。
中國專利公開號CN 103861411 A，公開日2014年06月18 日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為一種仿生空氣凈化方法及其專用仿生肺裝置，該申請案公開了一種仿生技術(shù)凈化空氣，雖然凈化效率高、投資運行成本低，但其不足也很明顯，現(xiàn)有仿生肺技術(shù)中的不能自我清除顆粒物，及時恢復(fù)活性或凈化風(fēng)發(fā)生短路，達(dá)不到預(yù)期效果的缺陷。
為了克服以上不足，我們根據(jù)生物肺進(jìn)行空氣凈化的原理，在此發(fā)明的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，在同一方向同一界面上除PM2.5，空氣凈化除霧霾，效率高、克服了凈化空氣短路直接通過、不能及時恢復(fù)活性及顆粒物單向清除的缺點，比現(xiàn)有技術(shù)的凈化效率提高20%至50%以上。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不能自我清除顆粒物恢復(fù)活性或凈化風(fēng)發(fā)生短路的不足。
提供了一種具有能脈沖洗滌螺旋氣道和能使整個肺體產(chǎn)生分泌液的滲液管及沖洗肺部毛細(xì)管的加壓頭。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
1)使空氣在專用凈化氣道中通過螺旋方式或螺旋道前進(jìn)；
2)充滿毛細(xì)管的海棉狀仿生肺上有滲透管，使仿生肺保持良好地除PM2.5的活性；空氣中的微塵及有害氣體與氣道壁上微孔虹吸的水或粘液充分作用，被吸收或吸附或被附聚變大而脫離氣體；
3) 仿生肺上還有凈化活性復(fù)活的高壓噴管，定時裝置用高壓泵加大粘液的壓力使毛細(xì)管保持暢通。
4)大氣經(jīng)過仿生肺螺旋氣道向上旋轉(zhuǎn)上升至，上端近出口處，螺旋管開口于倒錐形沉降室，附聚變大的微塵顆粒，在沉降池中沉降后于排出口排除。
高效仿生肺所用材質(zhì)是耐酸堿腐蝕的陶瓷、樹脂、纖維、塑料或多微孔金屬，制備時充分?jǐn)嚢?，產(chǎn)生大量氣體，便于生成肺體內(nèi)充滿可產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象的毛細(xì)管。
上述仿生肺，其特征是在沉降室裝有電捕塵裝置，可停電噴水將吸附的微塵及時沖洗至沉降室排出。
上述的仿生肺，對需要去除其它有害氣體時，可在肺體中埋植了氧化劑或酸堿性物質(zhì)或中和吸附、分解有害氣體的物質(zhì)，在毛細(xì)管滲出的粘液中形成高濃度，有效分解甲醛、氨、二氧化硫及氮氧化物等有害氣體。同時，合金納米多孔仿生肺微孔的合金具有催化作用，可分解有害氣體。
我們發(fā)明的仿生肺，可用于封閉體系新風(fēng)進(jìn)入的凈化除PM2.5。也可用于開放體系大氣污染的凈化除PM2.5。封閉系統(tǒng)如建筑物室內(nèi)，汽車、輪船車船艙內(nèi)，或其它有需要的封閉空間。
發(fā)明的仿生肺，還可用于工業(yè)燃燒源排放氣體的凈化處理，由于是同面同向進(jìn)行除塵，建造成本小、運行費用低?？捎行Ы档推髽I(yè)成本，提高產(chǎn)品競爭力。也可用于廚炊燃燒源排放的凈化處理。
我們發(fā)明的仿生肺，不僅可用于汽車進(jìn)風(fēng)的凈化除PM2.5和甲醛還可用于尾氣排放的凈化處理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在顆粒與氣體前進(jìn)的同一方向同一界面在氣道內(nèi)壁上，顆粒物碰到肺體上毛細(xì)管滲出的粘液被吸附并附聚變成大顆粒，被離心甩入沉降池而被排出。本發(fā)明的有益效果(優(yōu)點)是氣體通過阻力小，制作成本低，應(yīng)用范圍廣，凈化效率高的優(yōu)點。
附圖說明
圖1 是高效仿生肺縱切面圖；
圖中： 1 錐形微塵排出口 2為進(jìn)風(fēng)口 3螺旋通風(fēng)道 4 捕塵電極 5毛細(xì)滲液貯液管兼做毛細(xì)管加壓清潔管 6 螺旋風(fēng)道微塵進(jìn)入沉降室窄縫 7螺旋風(fēng)道高壓清洗管噴頭 8倒錐形沉降室 9為肺出風(fēng)口（可以順著螺旋風(fēng)道變直后出風(fēng)）。
具體實施方式
為了完成綠色節(jié)能且能除霧霾凈化空氣的目的，巧妙實現(xiàn)了仿生肺的打噴嚏或咳痰排塵，定時脈沖清洗風(fēng)道和加壓疏通肺體內(nèi)毛細(xì)管的功能，我們通過以下實施例進(jìn)一步說明，本發(fā)明的實現(xiàn)過程及方法。
實施例1 高效仿生肺
用石膏材質(zhì)制備如圖1所示， 外形可長方或園柱形，內(nèi)部設(shè)置有螺旋管通道如圖1所示，制成有附聚成型顆粒物排出的沉降室。要凈化的空氣從一端（下方）導(dǎo)入螺旋氣道，仿生肺體充滿了毛細(xì)管，并設(shè)置了1-6根貯水滲漏管，凈化空氣中的微塵，在螺旋通道內(nèi)上升，在離心力的作用下，充分與氣道壁上的水作用，微塵被粘附并附聚變大，上升一定高度后，微塵顆粒在螺旋管道通向沉降室的窄縫，進(jìn)入沉降室通過排塵口排出。
氣道、沉降室均設(shè)有與定時裝置控制的脈沖高壓泵聯(lián)結(jié)，相隔一定時間對，凈化螺旋通道和沉降室進(jìn)行高壓沖洗；同時在給水的滲透貯液管與高壓泵聯(lián)結(jié)，在沖洗時通道的同時，對肺體內(nèi)的毛細(xì)管進(jìn)行高壓疏通。
把要凈化的空氣或廢氣由進(jìn)氣口導(dǎo)入，從出氣口便獲得了凈化的空氣，本仿生肺的進(jìn)行口和出氣口可以并聯(lián)，則可增加肺活量擴(kuò)大凈化氣體的通氣量。也可以將出氣口與下一個仿生肺的進(jìn)氣口串行聯(lián)結(jié)，則可提高一次凈化率和除塵量。
實施例2
把設(shè)計好的仿生肺立體圖，轉(zhuǎn)換成STL文件，應(yīng)用3D打印平臺，打印金屬銅質(zhì)或不銹鋼（312）多微孔仿生肺，形狀同圖1，也可以用3D打印合金肺，再通過去合金化工藝制備納米多孔仿生肺。
改變打印材質(zhì)如ABS、陶瓷或纖維可打印出不同材質(zhì)的高效多孔仿生肺。
實施例3
納米合金粉未，諸如Mn-Cu,Au-Zn,Pt-Si, Cu-Zr,Cu-Au, Au-Ni 等二元合金，可利用去合金化的方法制備納米多孔仿生肺。如Mn-Cu合金粉未，熔融后，用快速冷卻法，注入組合式ABS模具后，用淬火爐成型后，拆除模具或用高溫脫模后，在PH1.3的 HCI液中自由腐蝕8天，即可獲得135±35nm的多孔仿生肺。也可用化學(xué)去合金化和電化學(xué)去合金法制備仿生肺
實施例4
環(huán)氧樹脂加入氧化劑（亞硫酸鈉）凝膠致孔劑碳酸鈉，在注塑模型中進(jìn)行澆鑄，干燥定型，0.1HCI液腐蝕10小時，清水漂洗后，納米多孔仿生肺。
實施例5
用陶瓷材質(zhì)，和水制成軟材，再加氧化物包合物、致孔劑，揉勻，按圖1所示的，制成螺旋型，沉降室，滲液加壓管及接頭，螺旋通道及沉降室沖洗聯(lián)結(jié)頭，并在頂端第一或第二環(huán)螺旋通道內(nèi)側(cè)挖通向沉降池的窄縫，修補好，放干后，置爐中，燒結(jié)，即可。
實施例6
效果測試，我們用Y09-PM10型激光粉塵濃度測試儀對各種材料、各種工藝制得的多孔高效仿生肺，放在移動式空氣凈化器中，進(jìn)行凈化效率測試，結(jié)果如表1 。
表1各種材質(zhì)高效仿生肺單次凈化空氣PM2.5測量值
第一代仿生肺經(jīng)中國廣州測試中心檢測，單次PM2.5的去除率為43.0％，PM10的去除率為76.3％。而高效仿生肺的PM2.5的去除率分別為68.3％、91.7％、66.0％和65.3，而PM10的去除率分別為73.7％、89.8％、72.2％和71.3％?？梢姡咝Х律卧赑M2.5的的去除率有20％-50％以上的提高，而PM10的去除率基本一致，均在70％以上。
實施例7
把高嶺土燒結(jié)的仿生，按螺旋道組成大的復(fù)合式仿生，把空氣進(jìn)氣口與建筑物的新風(fēng)送氣入口接入，在每個單元住戶（單元）還可以采用二次凈化。
實施例8
在氣車制造業(yè)方面的應(yīng)用最為廣泛。把燒結(jié)的納米多孔仿生聯(lián)結(jié)在氣車汽缸進(jìn)氣的最前端，接通滲水管，2年內(nèi)不用換空氣濾芯，而且有效的空氣凈化能減少缸體磨損，2年時間使用，對發(fā)動機(jī)作用便可凸現(xiàn)出來。2年后高壓水反沖或0.1N HCI浸泡8小時，便可重新使用氣車終身不用換空氣濾芯。
把含有氧化劑的納米多孔仿生肺的出氣孔與車艙的新風(fēng)進(jìn)行口相連，循環(huán)進(jìn)風(fēng)口與仿生肺的進(jìn)氣口并連，這樣就形成了除甲醛的仿生肺凈化除PM2.5的供風(fēng)系統(tǒng)。
同時，還可以把仿生應(yīng)用到尾氣排放凈化系統(tǒng)，既消聲又凈化尾氣排放。
實施例 9
工業(yè)燃燒源排塵凈化，可以采用并聯(lián)加串聯(lián)方案，針對燃燒源廢氣中含SO2或其它有害成份，調(diào)節(jié)滲透液的PH，在除去PH2.5的同時，可有效降低SO2的排放量。
除了工業(yè)燃燒源外，街道廚炊的煙道也可用此仿生肺改造，減少排放，降低空氣中PM2.5的濃度。
實施例 10
移動式室內(nèi)空氣凈化裝置。用一個小馬達(dá)驅(qū)動渦輪風(fēng)扇把要凈化的空氣鼓入仿生肺或把仿生肺出口的凈化空氣吸出，不斷進(jìn)行循環(huán)凈化。在凈化器上安裝一個PM2.5傳感器，通過控制線路，當(dāng)PM2.5高于設(shè)定值（如PM2.5濃度大于35μg/m3）,馬達(dá)啟動仿生肺凈化空氣；當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值（比如PM2.5濃度大于10μg/m3）時，控制電路切斷馬達(dá)的供電，空氣凈化停止。
另一種更簡單的無線控制方式是在仿生空氣凈化器上安裝WIFI模塊，可以通過手機(jī)APP終端對空氣凈化器進(jìn)行控制，根據(jù)室外空氣PM2.5的濃度可在下班時間提前數(shù)小時啟動空氣凈化器，等回到家時合格的高質(zhì)量室內(nèi)空氣已經(jīng)形成。還可以把加濕、負(fù)離子和空氣殺毒功能模塊進(jìn)行集成，制備多功能仿生肺空氣調(diào)節(jié)器，也可以與制冷高溫器集成，制成多功能仿生肺除PM2.5及有害氣體的空氣調(diào)節(jié)設(shè)施。
實施例11
仿生面罩。把吸氣管與仿生肺的出氣口用單向閥連接，呼氣時直接排出，吸氣時單向閥打開，吸入經(jīng)過高效仿生肺凈化后的空氣。本仿生肺面罩可用于高粉塵作業(yè)人員和花粉過敏患者。
本發(fā)明最巧妙的應(yīng)用是聯(lián)結(jié)你的通風(fēng)系統(tǒng)或?qū)Ｓ玫娜肆︼L(fēng)電系統(tǒng)。
以上提及的僅是優(yōu)選的方案和實施案例，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。