消除和控制pm2.5-pm0.5范圍顆粒物的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及消除和控制空氣中的有毒有害的極細(xì)小顆粒物的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)因?yàn)閲?yán)重霧霾的影響，人們都認(rèn)識到以PM2.5為代表的極細(xì)小顆粒物是其主要的產(chǎn)生原因，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)包括PM2.5以及更微小的ΡΜ0.5直徑的顆粒物對人體有巨大的危害。
[0003]中國工程院院士鐘南山認(rèn)為:灰霾不光是對呼吸系統(tǒng)有影響，還對心血管、腦血管、神經(jīng)系統(tǒng)有影響。大氣污染比非典都要可怕得多，但卻是任何人都跑不掉的。有很多數(shù)字足以證明這種長久的傷害已經(jīng)開始顯現(xiàn)出來:北京10年來肺癌增加了 60%，全國惡性腫瘤死亡率中肺癌排名第一，專家稱灰霾天氣比吸煙更易致肺癌。另有研宄顯示，灰霾從25微/m3增加到200微克/m3時，日均病死率可以增加到11%，不要說未來，近在眼前的這些現(xiàn)實(shí)傷害，已經(jīng)緊逼人類基本生存環(huán)境的底線。若這樣的大氣污染還須承受三五十年，那必然是一代人在污染中漸失生命，一代人在污染中日漸衰弱，還有什么未來值得期許。華東地區(qū)肺癌最小的患者僅8歲，這名8歲女童患肺癌的原因是家住在馬路邊，由于長期吸入公路粉塵，才導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。霧霾主要是因?yàn)镻M2.5會沉積在肺部引起炎癥，從而引起一些惡性病變。據(jù)專家介紹，霧霾中的PM2.5小顆粒，不光是粉塵，還有煙塵，包括汽車尾氣、工業(yè)排放的廢氣等，這些物質(zhì)都含有很多環(huán)境污染毒素，學(xué)術(shù)統(tǒng)稱為環(huán)境污染雌激素，可以通過多種途徑吸收侵入人體。
[0004]因此，消除和控制PM2.5-PM0.5范圍的極細(xì)小顆粒物，即環(huán)境污染中的雌激素已經(jīng)是社會和國家的急迫需要的技術(shù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種消除和控制PM2.5-PM0.5范圍顆粒物的裝置。
[0006]一種消除和控制PM2.5-PM0.5范圍顆粒物的裝置，它包括外殼、陽極板、陰極板、可調(diào)式高壓靜電發(fā)生器，外殼中設(shè)有陽極板和陰極板，陽極板和陰極板至少為一組，交叉間隔設(shè)置，陽極板的數(shù)量比陰極板的數(shù)量多一片；相鄰陽極板之間通過陽極板連接線相連，相鄰陰極板之間通過陰極板連接線相連，可調(diào)式高壓靜電發(fā)生器的靜電發(fā)生器陽極輸出端和陽極板連接線相連接，靜電發(fā)生器陰極輸出端和陰極板連接線相連接；陽極板上設(shè)有極板吸附材料。
[0007]本實(shí)用新型的研宄過程如下:
[0008]—、對PM2.5顆粒物的分析研宄:
[0009]1.1普通物理過濾網(wǎng)的悖論:
[0010]現(xiàn)在已知PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的這一類極細(xì)小顆粒物，仔細(xì)分析折算2.5微米的尺寸就是25納米，而ΡΜ0.5只有5納米，如果要利用“普通物理過濾網(wǎng)法”過濾掉PM2.5-PM0.5范圍的顆粒物那么過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸必須小于2.5-0.5微米，這樣理論上才能夠過濾掉這些尺寸直徑的顆粒物，但是網(wǎng)孔如此小的過濾網(wǎng)是不能夠通過空氣流的，這就是一個悖論，空氣能夠流過的過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸肯定是大于2.5-5微米的，一般是略小于PMlO的尺寸，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于PM2.5的尺寸，這樣尺寸的濾網(wǎng)無法過濾掉PM2.5-PM0.5這類顆粒物，這些顆粒物會通過過濾網(wǎng)的，而過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔如果小于2.5-5微米時空氣就無法通過了，即便加壓空氣迫使空氣在壓力下流過，也會在極短時間內(nèi)過濾網(wǎng)的里面即加壓的一側(cè)也會因?yàn)檫@類顆粒物的迅速積累堵塞而不能正常工作，況且使用空氣加壓又要消耗大量的能量而且在短時間就被堵塞，是一條走不通的路，所以結(jié)論是:普通物理過濾網(wǎng)不能夠過濾掉PM2.5更不能過濾掉ΡΜ0.5。因此凡是使用過濾網(wǎng)(過濾膜)方式消除PM2.5的技術(shù)不可行。
[0011]1.2納米級的PM2.5-PM0.5范圍的極細(xì)小顆粒物的特性:
[0012]我們知道當(dāng)固體物的尺寸細(xì)小到納米級時會有許多在常態(tài)下不同的極特別的性能出現(xiàn)，使其產(chǎn)生了小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等，從而使納米材料表現(xiàn)出光、電、熱、磁、吸收、反射、吸附、催化以及物理、生物活性等特殊性能，試分析如下:
[0013]1.2.1憎水性探討:
[0014]當(dāng)PM2.5-PM0.5的顆粒物的尺寸小到納米級時也是同樣如此，我們觀察到的一個特點(diǎn)就是其“憎水性”按照一般的常識“噴灑水或者是水霧可以降塵的”，這是一個傳統(tǒng)的常識，在PMlO以上的顆粒物方面應(yīng)用是成功的也是完全正確的，但是應(yīng)用在納米尺寸的PM2.5-PM0.5顆粒物卻表現(xiàn)出強(qiáng)烈的憎水性，這些顆粒物不能夠與水和水霧(含水蒸氣)自動結(jié)合，充分表現(xiàn)出噴灑水和水霧(含水蒸氣)時不能降低PM2.5范圍的極細(xì)小顆粒物，很多城市想當(dāng)然的進(jìn)行大量路面或者空中噴水和水霧，并沒有取得顯著的降低PM2.5細(xì)小顆粒物的效果，也就是還是按照常規(guī)思路對付PM2.5-PM0.5的顆粒物，殊不知在納米級的這些細(xì)小和極細(xì)小顆粒物并不遵循常規(guī)的性能，而是反常規(guī)的。
[0015]另外，在南方或者空氣中產(chǎn)生大量水霧的情況下，我們看到PM2.5與水霧并不融合，是一個霧和霾(即PM2.5范圍的顆粒物)共同存在的情況，又是霧，又是霾時霧霾程度更加嚴(yán)重，這個現(xiàn)象也說明了 PM2.5范圍的顆粒物在納米尺寸時的特性，即具有很強(qiáng)的“憎水性”，正是因?yàn)檫@個原因，所以在霧和霾共同存在時不會自動的吸附在一起而消失或者是變成較大的顆粒物自動沉降到地面，這個現(xiàn)象說明使用噴水和噴灑水霧含水蒸氣的方法對付這類極細(xì)小的顆粒物是否有效還值得再研宄，納米級的顆粒物已經(jīng)不是按照常規(guī)性能能夠解決的，因此使用的“噴水法”，即噴水、噴灑水霧和水蒸氣消除霧霾的技術(shù)也不可行。
[0016]1.2.2憎油性探討:使用油質(zhì)液體和油膜對PM2.5范圍的顆粒物進(jìn)行吸附，嚴(yán)格地說是希望利用油質(zhì)物體粘附這些顆粒物同樣也是沒有效果，在納米級的PM2.5和ΡΜ0.5的顆粒物也表現(xiàn)出很強(qiáng)的“憎油性”的特性，因此使用油液體和油膜粘附技術(shù)希望消除和降低PM2.5-PM0.5范圍的顆粒物的方法也是行不通的。
[0017]二、傳統(tǒng)電除塵技術(shù)和其它的電處理技術(shù)的不足和弊病:
[0018]2.1傳統(tǒng)的電除塵技術(shù)又叫“高壓靜電除塵技術(shù)”對付PMlO以上的顆粒物效果是比較好的，現(xiàn)在很多大型企業(yè)的大煙囪的廢氣排放均采用了這種高壓靜電除塵技術(shù)，但是只能解決PMlO以上直徑的顆粒物，還是不能夠解決PM2.5-PM0.5的顆粒物問題，我們認(rèn)為是由于以下幾個問題造成:
[0019](I)傳統(tǒng)的電除塵、高壓靜電除塵設(shè)備中的極板，正極板和負(fù)極板都是由全金屬材料制造，沒有微小和極微小的空隙，不能吸附和滯留住極細(xì)小的顆粒物如PM2.5-PM0.5的顆粒物，因此不能吸附滯留住這些顆粒物。
[0020](2)傳統(tǒng)的電除塵工作電壓是處在“電暈放電電壓范圍”會使空氣和細(xì)小顆粒物被這個高電壓電離成離子狀態(tài)(又稱為低溫等離子體)，空氣中的氧氣會被激發(fā)重新組合，變成臭氧(有人又稱為負(fù)氧離子)，而臭氧又是污染空氣的一個很大的污染源，這就是在電除塵處理細(xì)小顆粒物時不可避免的又產(chǎn)生了另兩種污染源，即臭氧和低溫等離子體，細(xì)小顆粒物被激發(fā)為離子狀態(tài)(低溫等離子體)后性質(zhì)發(fā)生很大變化，這些低溫等離子是對人體有毒有害的。這些低溫等離子體產(chǎn)生后不再按照設(shè)想的方式吸附在負(fù)極板上，而是會在極板間亂飛亂撞，極大降低了細(xì)小顆粒物的除塵效率。同時吸附在極板上的PMlO以上的顆粒物也會越積越多，使電暈現(xiàn)象更為嚴(yán)重當(dāng)超過一定電壓值時會產(chǎn)生電離的“雪崩”現(xiàn)象，即大量的空氣瞬間被電離成臭氧，大量的產(chǎn)生電離子(低溫等離子體)，反而加重了空氣的污染，因?yàn)闃O板的間隙變小在同一個電暈電壓下電流急劇變大所致，當(dāng)達(dá)到擊穿電壓時就會在極板間產(chǎn)生擊穿放電現(xiàn)象，此時就沒有任何靜電吸附和除塵作用了。因此在傳統(tǒng)電除塵設(shè)備的極板上都另外設(shè)計(jì)了 “擊打裝置”，將這些粘附在極板的顆粒物擊打、震動下來，在這個過程中暫時吸附在PMlO中間的極細(xì)小顆粒物又會重新飛揚(yáng)起來，重新排放到空氣中。因此采用傳統(tǒng)電除塵或者是靜電除塵技術(shù)，甚至希望通過高壓電的電離方式消除PM2.5-PM0.5范圍的顆粒物是不行的。