[发明专利]一种超声波水雾去除超细颗粒物测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气污染物测试装置和方法，具体涉及一种超声波水雾除去颗粒物 的测试系统。

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，近年来全国各地雾霾天 气频发，范围之大，持续时间之长，已经对我们的生活工作构成了极大的威胁，给人们交通 出行和身体健康都带来了严重影响。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：超细颗粒物(颗粒直径＜＝0.1μm)，亚微米颗粒 PM1(0.1μm＜＝颗粒直径＜1μm)，粗颗粒(颗粒直径＞＝1μm)。

大气污染物中的颗粒物直径越小，对人体的危害越大，细颗粒物中，绝大部分都是 直径在一个微米以下的颗粒物，即超细颗粒物。超细颗粒物分散度高、比表面积大、所以化 学活性、吸附能力等也大大增强，更易吸附CO、氮氧化合物等有毒有害气体。超细颗粒由于 其极小的颗粒直径能轻易进入肺泡、血液、神经系统等人体组织，给人体机能的正常运行造 成极大危害。有研究表明其和白血病、心血管疾病的发生有一定关联。因此，研究如何有效 去除超细颗粒物对于改善大气环境污染和保护人体健康具有非常重要的意义。对于任何净化 除尘装置来说，超细颗粒物都是除尘的难点。由于其粒径太小，目前常规的净化除尘过滤器 的孔径太大以至于对于空气中超细颗粒物的去除效率极低。因此，研究超细颗粒物的净化机 理，对分析雾霾天气的预防应对措施以及设计新型空气净化装置具有重要意义。

凝并是细微颗粒物之间相互碰撞而团聚形成新的颗粒物的现象。超声波水雾是采用 超声波技术使水雾化成微小的水滴漂浮在空气中，与超细颗粒物的直径相比，超声波雾化水 滴粒径较大，其粒径在1-10μm之间，容易与粉尘颗粒结合而使颗粒物粒径变大。从目前的 研究来看，要想有效去除超细颗粒物，传统的除尘技术如惯性碰撞、拦截、过滤以及静电作 用效果都不大。可以考虑采取的一个有效思路是通过引入超声波雾化水滴与空气中的超细颗 粒物碰撞而凝并形成新的颗粒物，增加颗粒物的粒径，再结合常规的除尘技术就可以大幅度 提高常规除尘器的工作效率。在引入超声波雾化器改变其粒径谱的过程中，需要评估凝并作 用的大小，主要指标就是平均粒径大小，这是超声波雾化器的安装、数量的设计依据，对于 设计新型空气净化器来说非常重要。

发明内容

本发明的目的是设计一种超声波水雾去除超细颗粒物测试系统，具体技术方案如下：

一种超声波水雾除去超细颗粒物测试系统，主要包括气溶胶发生器、Kr-85中和器、 超声波雾化器、凝并发生箱、真空泵、粒径谱测试仪、电脑、通讯电缆、环境温湿度及压力 测试仪、各种连接管道及阀门。真空泵通过一个阀门连接到凝并发生箱，产生整个系统的流 动压力。气溶胶发生器产生的气溶胶颗粒物，通过管道进入Kr-85中和器进行电荷中和化处 理；处理后的气流进入凝并发生箱，凝并发生箱上部气溶胶入口处安装了超声波雾化器，利 用超声波雾化器产生的水雾与气溶胶颗粒物产生碰撞凝并效应，增大颗粒体积，提高过滤效 率。粒径谱测试仪通过阀门切换可以测量超声波水雾作用前后的颗粒物粒径分布，所测得数 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颗粒物，气溶胶颗粒物生成数量的多 少可由气溶胶发生器控制。

所述的气溶胶发生器产生的颗粒物数浓度范围在0～10⁸个/cm³。

所述的粒径谱测试仪测量的细微颗粒物浓度范围在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。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：1)凝并发生箱洁净：关闭气溶胶发生器 及通道阀门，打开HEPA阀门，启动真空泵，并启动粒径谱测试仪监测凝并箱体内颗粒物数 浓度的同时，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 内数浓度接近于零的时候，可以认为密闭箱体已经被净空，这时关闭真空泵以及连接阀门， 关闭HEPA通道阀门，关闭粒径谱测试仪。