[发明专利]一种箱体内超细微粒沉积系数及平均凝并系数的测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种室内空气污染物测试装置和方法，具体涉及一种气溶胶超细微粒在密封箱体内的沉积系数和平均凝并系数的测试系统和分析方法。

背景技术

随着我国工业化和城市化进程的加快，环境污染日益严重，加上室内装修和装饰材料的污染，空气源已成为影响人体健康的隐形杀手。人类68％的疾病与空气污染有关；世界卫生组织把室内空气污染列为18类致癌物质之首。全球污染最严重的20个城市，有16个在中国。随着人们环境意识的增强和生活水平的提高，越发认识到清洁空气对人身健康的重要性。

目前在我国，气溶胶颗粒物污染是绝大部分城市的首要污染物。颗粒物质(PM)是由酸类、有机化学、金属、和土壤或尘埃粒子组成的颗粒和液滴。人们根据颗粒的产生及在人体呼吸道沉积位置将颗粒分为3类：超细微粒(颗粒直径＜0.1μm)，细颗粒PM2.5(颗粒直径＜2.5μm)，粗颗粒PM10(颗粒直径＜10μm)。大多燃烧源PM2.5并非直接生成，而是由超细微粒经过凝并以及一系列大气化学反应转化而成。因此，超细微粒作为PM2.5的前体物质，研究其在空气中的传输动力学原理，对分析PM2.5的排放来源以及设计空气净化装置具有重要意义。

超细微粒由于粒径非常细小，其在大气颗粒物中所占质量比例并不高，但超细微粒的数量非常多。因此，通常研究超细微粒的方法是对其数量浓度的迁移变化进行分析。在超细微粒的传输过程中，往往会同时发生沉积与凝并的现象。超细微粒沉积是在布朗运动、重力、热泳力、以及静电力作用下撞击到壁面的现象，很难直接测量；超细微粒凝并是超细微粒之间相互碰撞而团聚形成新的颗粒物的现象。沉积与凝并是引起超细微粒数量发生较大变化的主要原因。这两种现象往往在超细微粒运动过程中同时发生，其相同点是都会引起颗粒物数量的减少，不同点是沉积会使得颗粒物总体质量的降低，凝并并不直接减少空气中颗粒物的质量。但这两种现象同时发生的时候，很难直接区分颗粒物受到哪种因素的影响更大。气溶胶微粒的排放管道或者是类似空气净化器的箱体，都会存在超细微粒的沉积与凝并同时发生的现象，评估其值的大小对这对于预测排放或者是设计新型空气净化器非常重要。

发明内容

本发明的目的设计一种箱体内超细微粒的沉积和平均凝并系数进行测试系统和分析方法，具体技术方案如下：

一种箱体内超细微粒沉积系数及凝并系数的测试系统，主要包括密封箱体、混合风扇、HEPA过滤器、空气进入管道、抽气真空泵、阀门1、抽气管道、气溶胶发生器、气溶胶微粒、连接管道、阀门2、超细微粒粒径谱测试仪、电脑、通讯电缆、环境温湿度及压力测试仪。密封箱体顶部吊装混合风扇；箱体外空气经过HEPA过滤器净化处理后由空气进入管道连接箱体；抽气真空泵通过阀门和抽气管道连接到密封箱体；气溶胶发生器放置在密封箱体底部中央；气溶胶发生器在密封箱体内释放气溶胶微粒；超细微粒粒径谱仪由阀门2和连接管道采样测试密封箱体内气溶胶微粒；超细微粒采样测试所得超细微粒数据通过通讯电缆传输到电脑；环境温湿度及压力测试仪放置在箱体内检测箱体内的温度、湿度及压力。

本发明通过气溶胶发生器生成多分散的气溶胶微粒，气溶胶微粒生成数量的多少可气溶胶发生器控制。

所述的HEPA过滤器的过滤效率在99.99％以上。

所述的气溶胶发生器在密封箱体内产生的超细微粒数浓度范围在0～10⁸个/cm³，

所述的超细微粒粒径谱测试仪测量的超细微粒数浓度范围在0～10⁸个/cm³，测量的颗粒物粒径范围在5nm～1μm，粒径谱分段数在32个以上。气溶胶微粒在密封箱体内的扩散通过混合风扇作用，均匀分布在密封箱体内部。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：1)密封箱体洁净：启动超细微粒粒径谱测试仪，监测箱体内颗粒物数浓度的同时，仪器会抽取密闭箱体内的空气，同时从外部进入的空气经过HEPA净化后进入箱体内，当粒径谱测试仪监测到箱体内数浓度接近与零的时候，可以认为密闭箱体已经被净空，这时关闭超细微粒粒径谱测试仪，同时关闭管道阀门。

2)超细微粒沉积率测试：启动气溶胶发生器，同时启动混合风扇，打开阀门，同时启动超细微粒粒径谱测试仪，当发现超细微粒数浓度值达到10³个/cm³级别时，关闭气溶胶发生器。

让密闭箱体内超细微粒发生自然沉积，连续监测3分钟左右，记录数据，按下面公式计算不同粒径段的超细微粒沉积率。