一種仿生空氣凈化方法及其專用仿生肺裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及仿生空氣凈化的方法及裝置，該方法將空氣形成旋風并在旋風途徑上設置顆粒物粘附截留裝置達到高效除塵的目的。并由此開發(fā)了具有粘性物質(zhì)內(nèi)芯的仿生肺裝置和包括旋風筒、仿生肺裝置及捕塵器的仿生空氣凈化器。并將其應用于不同環(huán)境，形成系列特定環(huán)境的空氣凈化系統(tǒng)，包括各種建筑物、局部環(huán)境、汽車尾氣、衛(wèi)廚設施及防霧霾危害的面罩等。本發(fā)明的方法還可用于開放體系的霧霾空氣的治理。本發(fā)明利用仿生物理除塵，科學合理，在凈化過程中沒有產(chǎn)生二次污染，凈化效果可靠環(huán)保；相關(guān)凈化裝置設備結(jié)構(gòu)簡單，材料易得，使用方便，制造成本低廉；應用范圍廣等優(yōu)點。
【專利說明】一種仿生空氣凈化方法及其專用仿生肺裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空氣或廢氣的凈化方法，尤其是一種利用“風”和“水”自然生態(tài)空氣凈化原理的仿生空氣凈化方法及為實施該方法而設計的專用裝置和設施。所述的方法及裝置可應用于建筑物、船艙、機艙等開敞或封閉體系的進風系統(tǒng)進行空氣凈化；也適用于汽車、衛(wèi)廚廢氣、煙塵排放的凈化治理及防霧霾危害的面罩。
【背景技術(shù)】
[0002]中國先民自古以來就注重環(huán)境對健康長壽的影響。一門關(guān)于有益于健康的時空環(huán)境學說便被建立起來了——風水學。風水學說的內(nèi)容很多，它從物質(zhì)、能量、信息學三個方面，從時間和空間兩個角度，研究居住環(huán)境對健康和發(fā)生災禍的可能性，由于其涉及的知識面非常廣，尤其是對未來估計和判斷非常有用，由于我們還不能完全把握這門科學規(guī)律，因此，迷信的東西也就充斥其中。本發(fā)明并不研究風水學，而是受風水學中“藏風得水”的啟發(fā)，完成了本發(fā)明。在這里我們只對空氣凈化相關(guān)的內(nèi)容，進行“取其精華去其糟柏”的加工，其核心的內(nèi)容之一就是“藏風得水”，就是能助人長壽的風水寶地。根據(jù)對中國長壽村“風水寶地”的地理環(huán)境及現(xiàn)代有關(guān)大氣知識PM2.5的了解，我們根據(jù)，“風水寶地”的風和水有它特定的要求，便能有空氣自凈作用和有利于人體健康的能量代謝調(diào)節(jié)作用，結(jié)合仿生鼻肺的空氣凈化方式，進行了本發(fā)明的創(chuàng)新活動。
[0003]美國環(huán)保聯(lián)署官網(wǎng)顯示，PM2.5對人體健康有以下危害:由于PM2.5足夠小，既可以深入肺部引起炎癥，又能從肺泡進入血管直達心臟或其他器官，其顆粒上有可能攜帶各種病菌，研究者認為它將導致以下疾病:咳嗽、呼吸困難、肺部功能降低、加重哮喘、慢性支氣管炎、心律不齊、非致命的心臟病發(fā)作、某些癌癥。
[0004]研究者同時認為，更容易受PM2.5影響的人群是:心臟病患者、肺病患者、兒童、老年人。
[0005]世界衛(wèi)生組織報告顯示，無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，高污染城市死亡率超出相對清潔城市15%至20%。歐洲PM2.5每年導致386000人死亡，并使歐盟國家人均期望壽命減少8.6個月。
[0006]美國心臟協(xié)會一項估算結(jié)果指出，美國每年因PM2.5顆?？諝馕廴径鴨噬娜藬?shù)達60000人。英國《每日郵報》載,澳大利亞科學家Dr.Martine Dennekamp研究發(fā)現(xiàn),PM2.5可在沒有心臟病癥狀人身上引發(fā)心臟病發(fā)作甚至猝死。
[0007]他們觀察了墨爾本2003-2006年間8000個突然心臟病發(fā)作的人，研究發(fā)現(xiàn)，如果所在環(huán)境的PM2.5值升高，那么患者心臟病發(fā)作的幾率也會隨之升高并維持兩天的時間。具體來說，如果每立方米的PM2.5增加4.26微克，那么未來48小時心臟驟停的幾率也會提|ρ| 4%ο
[0008]根據(jù)我國五個長壽村(湖北鐘祥娘娘寨、廣西巴馬、新疆和田、廣東懷集世外桃源村、廣東金林水鄉(xiāng))的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，共同的地域特點就是山清水秀，氣候溫和，遠離喧囂。據(jù)美國太空總署的大氣質(zhì)量ΡΜ2.5分布顯示，整個熱帶區(qū)域的ΡΜ2.5均在35 μ g/m3以上(約50 μ g/m3以上)，遠遠超出WHO的I級標準(〈35 μ g/m3),離WHO推薦的III級標準(15 μ g/m3)差距更大。因為，這些地區(qū)風水特點就是有水，濕度相對高(65%-75%)，有利于空氣中PM2.5的粒子“聚合變大而沉降，有效降低空氣中的懸浮物”。風水中的“藏風”，就是回旋風而不是“穿堂風”一對流風，即在這種回旋風的情況下，再加適宜的水環(huán)境，提供微塵吸附、團聚的條件，既能讓微塵團聚變大或附著于界面，又能“聚氣”——減慢人體體溫下降過快。由此可以聯(lián)想到工業(yè)上的“旋風除塵”裝置。由于工業(yè)上“旋風除塵”裝置對微塵的幾乎沒有凈化效果，是因為旋風有了，但沒有“水”，沒有微塵聚合(團聚)、粘附的條件。工業(yè)上通常都是通過初效、中效和高效三級過濾系統(tǒng)或多級組合來達到凈化目的，聯(lián)想到鼻肺系統(tǒng)沒有過濾系統(tǒng)確能使空氣凈化至或超過100級。結(jié)合仿生學原理分析其原因，主要是螺旋路徑向下或濕度高的方向移動，回旋路徑和時間要長，如鼻腔七竇，氣道和肺泡結(jié)構(gòu)，氣體從鼻腔到肺泡進入血液，大概行走了地球赤道一圈(40750公里)。由此分析，并進行了大量的實驗，發(fā)明了具有富氧的、有效除去空氣懸浮物功能的凈化方法、設施及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明利用“風”和“水”自然生態(tài)空氣凈化原理及人類鼻肺系統(tǒng)過濾空氣的原理，提供了一種仿生空氣凈化方法，為實施該方法發(fā)明人進一步提供了使空氣顆粒物凝聚或粘附截留的仿生肺裝置及可產(chǎn)生旋風效果的仿生空氣凈化器；并公開了將該方法及相關(guān)裝置應用于建筑物或局部環(huán)境的空氣凈化而設計的建筑物仿生空氣凈化系統(tǒng)，應用于汽車尾氣凈化而產(chǎn)生的汽車尾氣凈化器；應用于防止霧霾危害的仿生面罩等。
[0010]本發(fā)明的涉及的仿生空氣凈化方法包括以下步驟:
[0011 ] 第一步使空氣形成人工旋風或非直流風；
[0012]第二步在空氣凈化通道上設有使空氣顆粒物凝聚或粘附截留的仿生肺裝置或粘附界壁或在旋風中聚結(jié)變大。
[0013]為實現(xiàn)以上方法，本發(fā)明人設計了專用的仿生肺裝置，該裝置包括由粘性物質(zhì)及用于固定粘性物質(zhì)的載體組成的內(nèi)芯；所述的粘性物質(zhì)是粘性液體或粘膜或粘膠或水或具吸附作用的液體；所述的用于固定粘性物質(zhì)的載體是多孔海綿狀的材料。
[0014]所述的粘性液體可根據(jù)凈化環(huán)境的需要采用各種樹膠、纖維素和水凝膠；陰陽離子型的高分子材料如聚丙烯酸季氨鹽用于荷正負靜電的微塵。
[0015]一般的環(huán)境凈化可優(yōu)選明膠液、HPMC溶液和水凝膠。
[0016]載體材料以是人工的或天然物質(zhì)，只要是符合多孔、耐浸蝕材質(zhì)即可，如塑料、樹酯、纖維、天然木、麻、絲制品，也可以用多孔陶瓷、金屬或合金材料；根據(jù)介質(zhì)吸收有害汽體的化學物質(zhì)穩(wěn)定性來決定，如采用吸收SO2氣體的堿性溶液，則采用耐堿耐水的塑料或樹脂。
[0017]本發(fā)明人進一步設計了帶有旋風裝置的仿生空氣凈化器，該空氣凈化器包括旋風筒、仿生肺裝置及捕塵器。仿生肺裝置設于旋風筒內(nèi)的底部，捕塵器與仿生肺裝置及旋風筒相通，設于旋風筒的下方。旋風筒的筒壁上還設有粘性膜或用于噴淋水或粘性液體的裝置。捕塵器用于搜集旋風筒和仿生肺裝置粘附的顆粒物及噴霧或噴淋所產(chǎn)生的過量的液性成分。其內(nèi)部填充可吸附或承載粘物質(zhì)的海棉狀多孔介質(zhì)，旋風筒與捕塵器連接處設有單向閥；旋風筒內(nèi)的空氣流經(jīng)進氣口旋轉(zhuǎn)下行經(jīng)仿生肺裝置后從出氣口輸出。[0018]為使待凈化空氣形成符合要求的旋風，旋風筒的進氣口與其相同水平或垂直方向的夾角0° -45°度夾角，出氣口沿旋風筒垂直中軸線設置；所述旋風筒的旋風區(qū)風力為每秒8-16米。凈化出口風速盡量小，風量足，最好在2-3級以下。
[0019]為增強凈化效果，所述的仿生空氣凈化器的出氣口端或入氣口設有空氣顆粒物檢測傳感裝置，該裝置與旋風筒上用于噴淋水或粘性液體的裝置連接，出去或進入的空氣通過微塵傳感器或預報超過標準或要求(>PM2.51級標準，即大于35 μ g/m3)時，自動或人工進行噴霧或噴淋。
[0020]為進一步提高凈化效果，發(fā)明人還設計了復式仿生空氣凈化器，該凈化器在以上凈化器的出風口或入風口處加設一副旋風筒，可將待凈化空氣或回流的空氣進行旋風化并初步凈化后再引入主旋風筒。
[0021]一種建筑物仿生空氣凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)在待凈化空氣進口處依次設有植物墻、水池或噴淋裝置、仿生空氣凈化器及凈化空氣輸送系統(tǒng)。
[0022]對于質(zhì)量較差的空氣，該系統(tǒng)還可在水池或噴淋裝置與所述仿生空氣凈化器之間還設置空氣預處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)依次包括若干空氣過濾器、空氣加熱盤管、均流板、水洗加濕器及出風口，該出風口與所述仿生空氣凈化器連接。
[0023]一種仿生空氣凈化面罩，該面罩包括面罩主體、通氣管及套頭松緊帶及仿生肺裝置，所述通氣管氣管設呼氣管道和吸氣管道，呼氣管道和吸氣管道上分別設有單向閥，呼氣管道與仿生肺裝置的進氣口相通，吸氣管道與仿生肺裝置的出氣口相通。
[0024]所述的仿生肺裝置由粘膜和多孔海綿狀材料載體卷成的多層次內(nèi)芯組成；或由多層折檔微管和粘液或水組成的仿生肺內(nèi)芯組成；或由這兩種內(nèi)芯組成的復合組成。在圖9中氣體從334進入仿生肺芯333中，圖9AA'位置截面圖來看，進入仿生肺芯333的氣體旋轉(zhuǎn)進入核心，仿生肺芯由支撐架322和其上的粘膜331組成，氣流在沿粘膜旋轉(zhuǎn)時，氣體中微粒附聚變大或被粘膜331粘附而脫離氣體。氣體旋轉(zhuǎn)至頂部時集中至中心，經(jīng)頂部折檔由外周散出，最后經(jīng)吸氣單向閥336進入面罩。呼氣時經(jīng)面罩上呼氣單向閥直接呼出，殘留呼出氣體經(jīng)呼氣閥337進入仿生肺芯進氣口 334。
[0025]本發(fā)明具有以下特點:
[0026]1、采用人工的方法使氣體空(廢)氣旋轉(zhuǎn)且使其保持一定的濕度或粘性，能使微細粒子粘附、團聚變大或粘附于界面而與氣體(空氣或廢氣)分離，達到除去空(廢)氣顆粒物排放的目的。根據(jù)上述方法可利用專用設施或裝置或建筑群或形狀布局或修飾的山體或配合有/無功率風機使氣體(空氣或排放廢氣)旋轉(zhuǎn)且能使空氣中的微細粒子團聚變大或粘附于界面，達到氣體(空氣或廢氣)分離。此方法可用于開放的大氣體系的多重布置，而能去除或減輕大氣中的霧霾。
[0027]2、在旋風筒筒壁以及增加面積和路徑的輔助設施仿生鼻肺的表面噴淋或涂布粘附材料，微塵在接觸到粘附材料或介質(zhì)時或被團聚變大或被粘附而脫離氣體。粘附材料是水或粘性材料溶液或具有吸附特殊微塵和有害氣體的液性材料，如堿性溶液、堿性HPMC溶液、各種水凝膠或荷不同電荷的高分子材料等。
[0028]3、戶外或空氣治理規(guī)劃或?qū)嵤┲锌梢孕纬?-N個旋風風水中心，其旋風中心最好能在有水地區(qū)域如人工或天然湖泊、河流、噴泉或人工配置噴灑裝置，為氣體中(空氣或廢氣)的微粒團聚提供必要的粘性物質(zhì)如水、或各種膠類溶液或可吸收有害氣體的各種溶液。[0029]4、進風(空氣或廢氣)中微塵超過標準(>PM2.51級標準，即大于35μ g/m3)或在特定條件下，預處理裝置或進行風口的噴霧裝置或旋風筒上的噴淋環(huán)形裝置可自動或人工進行噴霧或噴淋。其中被噴霧的介質(zhì)為氣體(空氣或廢氣)中的微粒團聚提供必要的粘性物質(zhì)如水、或各種膠類溶液或可吸收有害氣體的各種溶液或用可更換的有涂布粘性材料薄膜或介質(zhì)。
[0030]5、進入旋風筒的氣體旋轉(zhuǎn)方向與出氣口相反方向，旋風筒的進氣口與其相同水平或垂直方向的夾角0° -45°度夾角，并且在旋風筒下方設有粘附裝置和捕塵器；捕塵器由外殼和占有1/3-1/2高度的、被水或吸收有害氣體溶液浸濕的海棉狀多孔介質(zhì)組成；沒有海棉狀介質(zhì)的其底具有一定傾角，使凝聚的微塵易于從捕塵器出口排除，且在旋風筒與捕塵器連接處設有單向閥，使捕塵器中的濁氣不能流向旋風筒。
[0031]6、捕塵器或粘附裝置可定期拿出清洗和更換其中的多孔海棉狀介質(zhì)或粘附介質(zhì)；介質(zhì)的材料可以是人工的或天然物質(zhì)，只要是符合多孔、耐浸蝕材質(zhì)即可，如塑料、樹酯、纖維、天然木、麻、絲制品，也可以用多孔陶瓷、金屬或合金材料；根據(jù)介質(zhì)吸收有害汽體的化學物質(zhì)穩(wěn)定性來決定，如采用吸收SO2氣體的堿性溶液，則采用耐堿耐水的塑料或樹脂；粘性物質(zhì)包括已發(fā)現(xiàn)的各種樹膠、纖維素和水凝膠；陰陽離子型的高分子材料如聚丙烯酸季氨鹽用于荷正負靜電的微塵的吸附。
[0032]7、所述人工仿生風水裝置或設施不僅可以用于進入人體生活環(huán)境(工作、生活、休息、娛樂、消費等)的小空間包括口鼻罩空氣凈化，還可用于工業(yè)、氣車、廚灶的燃燒源廢氣排出的凈化。同時還可用于空氣治理中風水凈化規(guī)劃和實施。
[0033]8、利用以上方法制成的裝置或建成的設施，可以單獨使用，也可以組合使用，更可以重復組合使用，組合可以有多種方式不限，均應落入本發(fā)明的保護范圍。
[0034]本發(fā)明相對于現(xiàn)有的空氣凈化系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0035]1、本發(fā)明利用“風”和“水”自然生態(tài)空氣凈化原理及人類鼻肺系統(tǒng)過濾空氣的原理，即利用旋風增加空氣通過凈化裝置路徑的時間，并在空氣通道上設置水等粘性物截留顆粒物，達到凈化空氣的目的，該方法利用物理除塵，科學合理，在凈化過程中沒有產(chǎn)生二次污染，凈化效果可靠環(huán)保。
[0036]2、相關(guān)凈化裝置設備結(jié)構(gòu)簡單，材料易得，使用方便，制造成本低廉。
[0037]3、該凈化方法和裝置設備應用范圍廣，可應用于各種建筑物、局部環(huán)境、汽車尾氣、衛(wèi)廚設施、防止霧霾危害的仿生面罩等的空氣凈化和開放的霧霾天氣的治理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是實施例1建筑物仿生空氣凈化系統(tǒng)組合示意圖。
[0039]圖2是圖1中第二部分地下(室內(nèi))空氣預處理系統(tǒng)布局示意圖。
[0040]圖3是圖1中第三部分仿生空氣凈化器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖4是圖3中仿生肺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖5是實施例1第五部分復式仿生空氣凈化器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖6是實施例2汽車、飛機等尾氣凈化器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖7是實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖8是實施例4仿生面罩的結(jié)構(gòu)示意圖。[0046]圖9是實施例4粘膜型仿生面罩仿生肺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖10是圖9內(nèi)芯橫切面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖11是圖10的展開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]圖12是實施例4粘液型仿生面罩仿生肺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050]圖13是圖12內(nèi)芯橫切面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]圖14是圖13的展開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052]圖15是實施例1第一部分開放體系單元環(huán)境布局示意圖。
[0053]圖16是實施例1第一部分開放體系建筑物組合環(huán)境布局不意圖。
[0054]圖17是實施例1第一部分花園式開放體系建筑物組合環(huán)境布局不意圖。
[0055]圖18是實施例6的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0056]圖19是實施例4多層組合中式面罩的仿生肺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0057]圖20是實施例7中的空氣凈化器的結(jié)構(gòu)裝配示意圖。
【具體實施方式】
[0058]實施例1:建筑物仿生空氣凈化系統(tǒng)。
[0059]建筑物進風的空氣凈化，包括住宅、CBD、商場等休息、工作、娛樂、辦公、消費場所的空氣凈化。
[0060]—種建筑物風水仿生空氣凈化設施裝置,如圖1所不:
[0061]第一部分為室外空氣預處理系統(tǒng)，由植物墻11、水池12、遮雨棚13、進風口護欄14、下井梯15和路面16組成。為了使建筑物室內(nèi)有新鮮、富氧、PM2.5符合國際標準的空氣，建筑物進所口沒有花粉的長青植物，通過植物的光合作用能釋放出更多的氧氣，吸收一定的二氧化碳氣體，在通過進風口還有水池，保持空氣一定的濕度，經(jīng)過這樣處理的空氣進入地下建筑物進風口，這便是第一部份空氣預凈化處理，采用的是伴有水環(huán)境旋風的凈化方法。
[0062]其布局設計可采用圖15、16或圖17所示的方法，其基本構(gòu)思是利用植物墻11、水池12、遮雨棚13、進風口護欄14、下井梯15、路面16、進風口專用門17和草皮18等的布局設計，使建筑物環(huán)境組成具有旋風、噴淋和水池的“風水”凈化預處理設施。例如由外向內(nèi)逐步增高植物墻11，產(chǎn)生旋風效果；產(chǎn)生的旋風最后集中在水池12位置，在高濕下的微塵通過旋風而團聚變成大顆粒而落入水池，微塵多的情況可開啟噴泉或植物上方的噴淋裝置，以減少揚塵；沒有植物墻的部位用草皮18覆蓋土地，防止產(chǎn)生揚塵。
[0063]圖中植物墻11是為了改變風向形成旋風(藏風聚氣)，水池12是為了提供一定的濕度，便于微塵附聚變大而脫離于空氣，防雨棚13是為了防止雨水進入地下室，進風口護欄14防止雜物落入，下井梯15是為了進入地下室作業(yè)，硬化路面16是為了進入地下室而設置的通道，進風口專用門17是為了加強管理以防意外。
[0064]如果是城市或區(qū)域開放體系可利用建筑物、山體、湖、河組成有效的旋風設計，使城市的空氣流動起來，旋轉(zhuǎn)起來，利用城市中的水，組成“風和水”環(huán)境，以減小和消除有害的霧霾氣候的發(fā)生。
[0065]如圖15、16所不布局,可利用植物墻、建筑物改變風向，形成旋風聚氣，再利用噴霧裝置，使空氣的微塵附聚變大，這樣通過人工的方法使空氣自我凈化，符合風水學中的“藏風得水”，所以我們就叫它“風水”凈化。利用建筑物或建筑物群改變風向，自造旋風，且旋風中心為人工水池或人工湖面。旋風區(qū)上方面配置噴霧裝置，與塵埃在線監(jiān)控系統(tǒng)偶聯(lián)，一旦塵埃處于警戒線時，與旋風除塵器上的液體噴霧系統(tǒng)同時發(fā)揮作用。如是建筑群可以按圖16的布局結(jié)合采光需求，進行半邊建筑物半邊用花園植物墻進行布局?？傊?，能產(chǎn)生旋風效果，且將旋風中心驅(qū)向水池或人工湖面噴泉的，符合“藏風:旋風”；“得水:風能得水的滋潤”的設計均為本實施例的方案，如圖16所示，也可以只有圖16中的一棟建筑，也可以是環(huán)形建筑。
[0066]霧霾天氣在很多情況下都無風，因此，在以上布置中在適當位置設置人工風機，風力和風速相當于4至5級風，即風速在8米/秒?16米/秒。
[0067]如圖17所示布局，適合東西向布置進風區(qū)和建筑物。選擇長(南北向)25米寬20(東西向)一塊地，選擇寬25米寬10米種植常青樹，再修25米長寬5米長方開形池塘，深2.5米，池壁厚度15cm，水池可延伸至進風口兩端，兩端水池寬度約2米；挖長(南北向)20米，寬
2.2米的進風口，1.5米綠化帶高1.2米，長25米(南北向)，本區(qū)域設1.6米高裝飾墻。南北兩墻向開一門，加鎖專人管理。這些樹林相當于人鼻腔的鼻毛，把顆粒物阻檔下來，落入水池。這種不形成旋風的設施，凈化效率(效果)較差，但有利于降溫、解熱。
[0068]第二部分為地下(室內(nèi))空氣預處理系統(tǒng)(具體如圖2所示)，這是一水洗式空氣加濕殺菌裝置，進行空氣的除塵、調(diào)濕、調(diào)溫、滅菌等過程。即空氣質(zhì)量很差的地方，其前端還可以各方向加一個旋風除塵器；空氣從進風口 21進入，經(jīng)過初效濾器22，再經(jīng)過中效過濾器23，經(jīng)過加熱盤管24加熱(干燥)，再經(jīng)過均流板25，經(jīng)過水洗加濕器26，檔水板28防止水滴向后濺向，之后可以加一個高溫加熱盤，也可以不用；通過帶有散流板的風機27，后面是高效過濾器29，最后經(jīng)過出風口 210，通過軟連接到進風井旋風除塵器進風口。這部份要視當?shù)乜諝獾馁|(zhì)量水平而定，空氣質(zhì)量相對較好的地區(qū)可以省略第二部分。
[0069]第三部分為本設施中最核心的部分為仿生空氣凈化器，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，該仿生空氣凈化器包括旋風筒32，筒體內(nèi)設有仿生肺裝置33，筒體下方設有集塵器34?？諝饨?jīng)進風口 31沿旋風筒32切向向下進入，進風方向與旋風筒成150°角或與水平方向成30°角，旋風筒32壁有粘性薄膜或有噴淋的粘液，空氣沿旋風筒32壁切身旋轉(zhuǎn)向下，其中微塵附聚成大顆?；虮徽掣接谕脖诙鴱臍怏w中脫離出來。氣體旋轉(zhuǎn)至下部則進入仿生肺裝置33，如圖4所示，由仿生肺裝置的進氣口 334進入仿生肺芯333，仿生肺芯333由載體332和粘性膜或粘液332組成，氣體中的微塵被仿生肺芯333中的粘液或粘性膜所粘附而脫離于氣體被截留于載體上(氣溶膠破解)，再經(jīng)仿生肺出口 336排出，倒流氣體也可通過另一入氣口進入，與從仿生肺入口 334進來的氣體混合，再經(jīng)仿生肺凈化。經(jīng)仿生肺凈化的空氣經(jīng)凈化裝置排氣口 35排出，然后進入第四部分公共通風道4，通風道4頂部裝有防雨的無功率風機41將凈化空氣輸入每個單元套房的送風口 42與第五部分套房單元凈化裝置5相連，公用通風道根據(jù)需要，分段安裝必要的滅菌設施如紫外燈。第六部分就是與原先基本沒有差別的空間，在順風的位置留適當?shù)呐棚L口 6，平時窗戶只作采光用。進入通風井的空氣進風也可以讓風切向沿通風井內(nèi)壁螺旋上升。在進風口設置的水或粘性液體與氣流方向一致的噴淋裝置，噴灑水或粘液。當進風系統(tǒng)塵粒較多時可通過人工或自動啟動噴淋裝置，將進風的的塵粒在回旋過程中粘附、團聚、變大，而落于捕塵器34中，這一裝置類似于空氣中塵土大時，鼻子就要打噴涕。[0070] 第五部分是單元房凈化裝置5可以是一組橫豎結(jié)合的復式仿生空氣凈化器。所述的復式仿生空氣凈化器，如圖5所示，該復式仿生空氣凈化器，在圖3所示凈化器的進風口之前加設旋風筒36，旋風筒36對空氣做進一步凈化，其工作原理與圖3所示凈化器一致。在本實施例圖5所示的復式仿生空氣凈化器中，其捕塵器中配置了 1/3深度的海綿狀載體，可由防腐、防霉變、易清理的天然或人工材質(zhì)制成優(yōu)選聚氨酯塑料。復式仿生空氣凈化器中的仿生肺裝置33可采用粘膜型仿生肺內(nèi)芯，可定期更換粘性膜，可不必采用復雜的噴淋或噴霧裝置。
[0071 ] 如圖3所示，為增強凈化效果，可在不易清潔的大型旋風筒32出風口 35配置空氣顆粒物檢測傳感裝置351，當塵埃粒子濃度超過35 μ g/M3時，則在出口處配置噴淋裝置352開始工作(噴淋或噴霧)，筒壁及仿生肺裝置33中粘性物質(zhì)增加，凈化系統(tǒng)的粘附能力大幅度提升。
[0072]通過空氣預處理和兩級改良(加濕、延長旋風時間)的旋風除塵裝置，增加了空氣中的氧氣和濕度，還可以增加對潔凈空氣的干燥和滅菌，有效降低了空氣中的懸浮物，即具有人體鼻、肺的凈化功能，又達到了祖國傳統(tǒng)文化中風水寶地的“藏風得水”的最佳效果，是一種有益于健康的空氣凈化方法。
[0073]霧霾天氣在很多情況下都無風，因此，在以上布置中在適當位置設置人工風機，風力和風速相當于4至5級風，即風速在8米/秒?16米/秒。
[0074]實施例2:汽車、飛機等尾氣凈化器。
[0075]對于汽車、輪船、飛機等燃燒源廢氣的排放凈化，是在氣缸排氣口或消聲器未端接入如圖6或圖5所示的凈化裝置，裝置出口接入排氣筒。在如圖5的復式裝置中，α角為0°，β為45°角。氣缸排出廢氣通過裝置進氣口 31切向進入旋風筒32，廢氣進氣方向與旋風筒32使成90°角，附聚產(chǎn)生的較大微塵落入捕塵器34，混有細小微塵的廢氣則進入仿生肺裝置33，通過仿生肺上的粘液或粘膜是331對微塵的粘附凈化，通過裝置出風口 35進入排氣筒排放，本實施中由于氣缸排氣壓力高，因此在旋風筒底部與捕塵器接口設有止逆擋板321。在凈化裝置出口 35近端裝有顆粒物檢測傳感器351和受程序或傳感器控制的噴淋裝置352，當給油啟動時或煙塵警報線時，噴淋裝置開始工作，由于本裝置用水量較大在捕塵器34上設有閥門343、海棉狀耐高溫載體342和更換捕塵器介質(zhì)的門341。本裝置也有一定的消聲效果。
[0076]實施例3:對于垃圾火化場、水泥廠、火電廠以及廚灶的凈化裝置。
[0077]對于垃圾火化場、水泥廠、火電廠以及廚灶燃燒源的廢氣凈化，可以在煙囪的底部加裝I組或串并聯(lián)數(shù)組如圖7所示的仿生風水凈化裝置。燃燒源煙塵廢氣經(jīng)凈化裝置進風口 31切向進入旋風筒32，廢氣進入方向與其相同的水平方向成45°角(B卩α角為45° )煙塵沿筒向下，在筒壁上部可加裝噴水管，煙塵有水的條件下附聚變大，進入旋風筒底部在捕塵器34，經(jīng)過初步凈化的煙塵進入旋風筒下部的仿生肺裝置33，本實施例中我們選用粘液型仿生肺，同樣在凈化氣體出風口 35設置顆粒物檢測傳感器351和噴淋裝置352，另一端則與下一級凈化裝置或與煙?連接。在旋風筒下端設有止逆閥321，并與捕塵器34連接，捕塵器34的底部為一斜面出口 344，捕集的微塵及水通過斜面流入爐子的出塵部。通過調(diào)節(jié)噴水量及組合數(shù)量來達到凈化效果符合排放標準。本實施例中材質(zhì)均采用耐高溫材料。
[0078]本實施例中，由于燃料所含成份的不同，可產(chǎn)生S02、CO2、氨氣等有害氣體，可根據(jù)主要有害氣體的酸堿或溶解屬性，配置酸堿屬性的粘附液，含甲醛的還可用含蛋白性質(zhì)的明膠或其它植物蛋白物或其它除甲醛物質(zhì)溶液來吸附。
[0079]實施例4
[0080]如圖8所示，為了解決霧霾天氣人們的出行，高粉塵作業(yè)以及花粉過敏者的空氣凈化需求，我們設計了如圖8所示的仿生面罩。仿生面罩由4部份組成，扣在鼻子上的面罩
I;與通氣管2'連接，通氣管2'的另一端與面罩I ^內(nèi)的仿生肺裝置3相連，及套頭松緊帶4'。
[0081]本仿生面罩的仿生肺裝置3可采用如圖9或圖12所示的結(jié)構(gòu)。
[0082]圖9中所示的仿生肺裝置3結(jié)構(gòu)，是粘膜型仿生肺，適合能及時更換粘膜的情況。吸氣時，空氣從仿生肺裝置3進氣口 334進入，經(jīng)切向旋轉(zhuǎn)進入仿生肺裝置3內(nèi)芯333，仿生肺裝置3內(nèi)芯333如圖10和圖11所示，由支撐骨架332和粘性膜331組成，與進氣口 334相接。氣流經(jīng)旋轉(zhuǎn)上升至上部時，通過有粘附液的海棉狀載體335，經(jīng)吸氣單向閥336進入總氣管2'，經(jīng)面罩進入鼻腔。吸氣時吸氣單向閥336上面的薄膜向上，氣孔打開，呼氣時，薄膜向下緊貼氣孔，氣也關(guān)閉；呼氣時，呼氣單向閥337下面的薄膜向下，遠離氣孔，氣孔打開，呼氣與吸氣進來的新鮮氣混合，從底部旋轉(zhuǎn)進入仿生肺裝置3內(nèi)芯333，同樣吸氣時，呼氣閥337下面緊貼氣孔，呼氣閥關(guān)閉。
[0083]圖12所示的是粘液型仿生肺裝置。又如圖13、14所示該裝置由支撐骨架即載體和粘液組成。吸氣時單向閥336開啟，空氣從進氣口 334切向進入仿生肺芯333，氣體通過管芯微孔，經(jīng)折返回從一層外周進入第二層，從第二層中心進入第三層，在第三層中心氣體折返由外周進入第四層，在一層通向另一層時均不能直接通過，都經(jīng)過了多次強制性折返，在扳返通過微孔時，氣體中的微粒被粘液所捕獲，氣體中的微粒被去除。凈化氣體經(jīng)過336單向閥連接的面罩進入人體，在吸氣單向閥336上有薄膜3361和網(wǎng)孔板3362，吸氣時網(wǎng)孔板3362上薄膜3361向上，氣孔 打開，呼氣時薄膜3361向下，網(wǎng)孔板氣孔被薄膜3361阻檔而關(guān)閉，而呼氣閥337網(wǎng)孔板3372上的薄膜3371被氣體吹起，氣體通過與從進氣口 334進入的氣體混合；吸氣時薄膜3371受膜內(nèi)外壓差的影響而緊貼網(wǎng)孔板3372，呼氣閥關(guān)閉。
[0084]該仿生肺裝置適合粉塵較重更換粘膜不方便的情況，在大型建筑的仿生風水凈化裝置中多用粘液型仿生肺。對于高粉塵作業(yè)環(huán)境的人員也適合用粘液型仿生肺面罩，過幾分鐘將仿生肺倒置并晃動即可讓粘液重新涂布于圖12中的支撐骨架，使仿生肺裝置再生，在高粉塵裝置中可采用間斷或間歇式連續(xù)噴霧或噴淋裝置。
[0085]本實施例的另一種方式是，為防止呼出氣體不能有效進入仿生肺內(nèi)芯，本實施例在面罩(I丨)上方開一個只出不進的單向排氣口，用于呼出氣體排放，以免發(fā)生缺氧。
[0086]本實施例可用羥丙基甲基纖維素(HPMC)，羧甲基纖維素(CMC)，尤其是具有正負2性電荷的聚丙烯酸季氨鹽高分子材料分散于水或適宜介質(zhì)作為粘液，可更廣泛的適用于荷正、或荷負電的微塵粒子，使其具有了物理粘附的同時，還具備了靜電粘附的特點。
[0087]對于嚴重污染的空氣或需要長時間有效的面罩，采用多層組合復式面罩，如圖19所示，底部由粘液型仿生肺芯333’組成，氣流路線如圖12所示，第二層為粘膜型仿生肺芯333’ ’，工作原理如圖9所示，再用粘液型，依次交替組合。
[0088]所有面罩出口風氣流越緩，效果越好，克服了傳統(tǒng)口罩產(chǎn)生的憋氣和呼吸急促。
[0089]實施例5:車間及其它 超凈作業(yè)場所的空氣凈化。[0090]該實施例在實施例1的基礎上進行改造，如圖1所示，有條件盡可能將第一部份徹底實施，不能種植有花植物；第二部份中，初效、中效、高效濾器配備齊全，可在水洗加濕裝置26和均流板25后再加I組加溫干燥裝置24。由于本實施例中有第一部分的室外空氣預處理設施，第二部份的三效濾器要比通常的三效濾器的清洗和更換次數(shù)減少一半以上，且很容易在到cGMP (100級)A級動態(tài)檢測標準。在仿生空氣凈化器的出口 35部位，設置在線的顆粒物檢測傳感裝置351，在顆粒物濃度接近不合格時，發(fā)出噴霧(或噴淋)信號，或者噴淋粘度更大的液體如從水更換為2%的HPMC溶液。在公共通風道4進入每單元或每層通過復式仿生空氣凈化裝置42，這樣就能實現(xiàn)動態(tài)100級凈化標準且較小更換三效濾器的過濾袋。這個實施例可廣泛用于制藥尤其是注射劑車間和電子車間的凈化。
[0091]實施例6:車般機艙等小空間的空氣凈化。
[0092]在公交車、飛機、輪船等狹小空間的進風可以在進風口加裝如圖3或圖5所示的仿生空氣凈化器或復式凈化裝置?？梢圆捎谜骋盒突蛘衬ば头律窝b置33。裝置進風口 31與外界空氣相通，出風口 35與車或艙內(nèi)空調(diào)供氣系統(tǒng)相連。本實施例中進風方向與水平方向成5°角(SP α為5°角)。
[0093]捕塵器34海綿狀載體可以是塑料、樹酯、纖維、天然木、麻、絲制品，也可以用多孔陶瓷、金屬或合金材料。根據(jù)介質(zhì)吸收有害汽體的化學物質(zhì)穩(wěn)定性來決定，如采用吸收SO2氣體的堿性溶液，則采用耐堿耐水的塑料或樹脂。
[0094]實施例7:移動式仿生空氣凈化器。
[0095]如圖19所示，，空氣從外殼7上的進氣小孔313進入，經(jīng)過消聲罩314，再經(jīng)風機315，使風力達到5級(風速大于每秒8米)，進入仿生空氣凈化裝置進風口 31，汽流沿旋風筒壁32，旋轉(zhuǎn)向下，進入仿生肺裝置33，氣體在仿生肺中經(jīng)過凈化經(jīng)仿生出氣管336直接送至IJ，仿生凈化裝置排風口 35排出。在排風管35最前端裝有與壓力泵354相連的噴嘴352，向旋風筒壁噴水或粘附液。與壓力泵相聯(lián)的貯水筒355，貯水筒355與捕塵器貯液筒34相連，從噴嘴噴出的多余水或粘液流經(jīng)旋風筒壁最后集中于捕塵器貯液筒34，微塵經(jīng)常沉淀過濾后上清液流入貯水筒355定時清洗捕塵器貯液筒34，以保持流入貯水筒355的水或粘附液的潔凈度。
[0096]實施例8:凈化效果實驗。
[0097]為了研究其凈化效率和其實用性，發(fā)明人采用圖5所示的復式仿生空氣凈化器作為凈化設備，對凈化效率與持續(xù)時間等參數(shù)之間的關(guān)系進行了考察。本次測試裝置如圖20所示，圖中α、β角均為0°，或者圖5中I次進風方向與水平方向成0°角，橫向旋風筒進風方向與垂直方向成0°角。
[0098]在圖20或圖5中，氣體從進風中31進入，此處可設置塵埃粒子傳感器311或在出風口 35處設置傳感器351，便于實時啟動噴霧裝置352 ;氣體切向進入旋風筒32，旋轉(zhuǎn)氣流中的微粒在噴霧裝置噴出的粘性物質(zhì)的作用下相互附聚變大而落于捕塵器34中，捕塵器34由旋風筒底部止逆閥321和介質(zhì)取出門341和介質(zhì)342組成，為防止多余的粘液或水流出開門部位上半部挖空呈半曹形，噴液量大時還可設置溢出閥343，如圖6所示，燃燒源凈化裝置的捕塵器34還設有微塵出口 344，可使微塵進入燃料灰池中；氣體沿筒壁旋轉(zhuǎn)向下，氣體進入仿生肺33，如圖9或圖12所示，氣體在仿生肺芯中經(jīng)過多次折檔，其微粒被粘膜或粘液所捕獲而凈化，凈化氣體通過仿生肺風管，被強制送入出口 35，克服了傳統(tǒng)旋風除塵器進風形成湍流而直接被排出的缺陷；氣體經(jīng)35排出后，切向進入橫向旋風筒36，進行二次旋風凈化，氣體在橫向旋風筒36旋轉(zhuǎn)，其尾風經(jīng)尾風口 361進入進氣口 31，與新風混合進行循環(huán)凈化，在橫向旋風筒36凈化氣體經(jīng)折返由凈化氣體出口 362排出。這是一個具有循環(huán)凈化功能的裝置。
[0099]為考察影響凈化效果的影響因素，我們設計了如表1所示的正交表，結(jié)果見表2。
[0100]表1影響凈化效率的因素及水平
[0101]
【權(quán)利要求】
1.一種仿生空氣凈化方法，其特征在于包括下列步驟: 第一步使空氣形成人工旋風或者非直流風； 第二步在空氣凈化通道上設有使空氣顆粒物凝聚或粘附截留的仿生肺裝置或旋風中或旋風筒壁。
2.一種使空氣顆粒物凝聚或粘附截留的仿生肺裝置，其特征在于，所述的裝置包括由粘性物質(zhì)及用于固定粘性物質(zhì)的載體組成的內(nèi)芯；所述的粘性物質(zhì)是粘性液體或粘膜或粘膠或水或具吸附作用的液體；所述的用于固定粘性物質(zhì)的載體是多孔海綿狀的材料。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的粘性液體是: 1%?2%明膠液或1%?4%HPMC溶液或0.3%?0.5%水凝膠；所述的多孔海綿狀的材料是塑料、樹脂、纖維、天然木、麻、絲制品、多孔陶瓷、金屬、合金材料或其它耐酸堿材料。
4.一種仿生空氣凈化器，其特征在于，該空氣凈化器包括設有進氣口和出氣口的旋風筒、如權(quán)利要求2或3所述的仿生肺裝置及捕塵器；其中，所述的仿生肺裝置設于旋風筒內(nèi)的底部；捕塵器與仿生肺裝置及旋風筒相通，于旋風筒的下方；所述的旋風筒的筒壁上設有粘性膜或用于噴淋水或粘性液體的噴淋裝置；所述的捕塵器上包括設有活動開口的容器狀外殼，內(nèi)部填充可吸附或承載粘性物質(zhì)的海棉狀多孔介質(zhì)，旋風筒與捕塵器連接處設有單向閥；旋風筒內(nèi)的空氣流經(jīng)進氣口旋轉(zhuǎn)下行經(jīng)仿生肺裝置后從出氣口輸出。
5.如權(quán)利要求4所述的空氣凈化器，其特征在于，所述的旋風筒的進氣口與其相同水平或垂直方向的夾角0° -45°度夾角，出氣口沿旋風筒垂直中軸線設置；所述旋風筒的旋風區(qū)風力為每秒8-16米；出氣口端設有空氣顆粒物或濕度或溫度檢測傳感裝置，該裝置與旋風筒上的噴淋裝置連接。
6.如權(quán)利要求4或5所述的空氣凈化器，其特征在于所述的旋風筒的入風口或出風口上另加設一副旋風筒，該副旋風筒和旋風筒的入風口和出風口相通，可將入風口和出風口的空氣做旋風化并做進一步的凈化。
7.一種建筑物仿生空氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)在待凈化空氣進口處依次設有植物墻、水池或噴淋裝置、如權(quán)利要求4或5所述的仿生空氣凈化器及凈化空氣輸送系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求7所述的仿生空氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)在水池或噴淋裝置與所述仿生空氣凈化器之間還設有空氣預處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)依次包括若干空氣過濾器、空氣加熱盤管、均流板、水洗加濕器及出風口，該出風口與所述仿生空氣凈化器連接；所述的植物墻、水池根據(jù)建筑物的地形布局成旋風結(jié)構(gòu)，將空氣導入如權(quán)利要求4或5所述的仿生空氣凈化器。
9.一種仿生空氣凈化面罩，包括面罩主體、呼吸氣管及套頭松緊帶，其特征在于該面罩主體內(nèi)設有如權(quán)利要求2或3所述的仿生肺裝置，所述呼吸氣管設呼氣管道和吸氣管道，呼氣管道和吸氣管道上分別設有單向閥，呼氣管道與仿生肺裝置的進氣口相通，吸氣管道與仿生肺裝置的出氣口相通。
10.如權(quán)利要求9所述的面罩，其特征在于，所述的仿生肺裝置由粘膜和多孔海綿狀材料載體卷成的多層次內(nèi)芯組成；或由多層折檔微管和粘液或水組成的仿生肺內(nèi)芯組成；或由這兩種內(nèi)芯復合組成。
11.一種開放體系空氣凈化方法，其特征是通過借助自然風或人工設置風機形成濕度能達到50%最好75%以上的旋風凈化中心，旋風中在I至數(shù)個以上，根據(jù)區(qū)域大小進行旋風巨陣列排列。
【文檔編號】B01D50/00GK103861411SQ201410028512
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月18日
【發(fā)明者】劉一凡, 劉振民 申請人:劉一凡, 劉振民