空氣淨化材料淨化性能測定裝置的製作方法
2023-12-05 05:12:46 2
本實用新型涉及空氣淨化領域，特別是指一種空氣淨化材料淨化性能測定裝置。
背景技術：
當前，全球範圍內環境日趨惡化，我國多個城市包括北京在內的空氣汙染越來越嚴重是不爭的事實。特別是近期出現的連續大範圍霧霾天氣更加促進了人們對空氣品質的擔憂。同時，人們對居室環境的過度裝飾裝修導致在施工過程中會排放大量的甲醛、苯、甲苯和氨等揮發性有機物(總揮發性有機物，Total Volatile Organic Compounds，TVOC)，一方面造成室內空氣汙染，一方面與NOx(氮氧化物)在光照作用下發生光化學反應，導致對流層臭氧濃度和二次有機氣溶膠濃度升高等問題，直接或間接地影響著人體健康。在國家各項空氣治理政策的倡導和廣大市場需求的刺激下，我國市場上甲醛淨化壁紙、功能性石膏板、三聚氰胺生態板、淨醛塗料、除霾漆、硅藻泥生態板等各類功能性空氣淨化材料發展迅猛。
為了保障空氣淨化產品的健康發展，我國制定了相應的評價空氣淨化材料淨化性能的標準。其中適用於塗料、塗膜、片材等空氣淨化材料對汙染物淨化性能測定的標準方法主要為：QB/T 2761-2006《室內空氣淨化產品淨化效果測定方法》和JC/T 1074-2008《室內空氣淨化功能塗覆材料淨化性能》。但這兩個方法都只能評價空氣淨化材料對汙染物的簡單降低效果，且汙染物用量有限，無法評估空氣淨化材料長時間使用後的應用效果。而隨著消費者對環保健康功能材料產品有了更深入的認識和更高的追求，對於可反映複合型空氣淨化材料對汙染氣實際淨化能力的淨化容量和淨化持久性的指標隨之受到了市場各方面的廣泛關注。
技術實現要素：
本實用新型提供一種空氣淨化材料淨化性能測定裝置，該裝置能夠測定多種空氣淨化材料對多種汙染氣的淨化效率、淨化容量和淨化持久性，並且測定結果更加準確和全面。
為解決上述技術問題，本實用新型提供技術方案如下：
本實用新型提供一種空氣淨化材料淨化性能測定裝置，包括外艙、內艙和加速試驗管，其中：
所述外艙包括外艙艙體，所述外艙艙體的側壁上設置有第一外艙氣流入口和第一外艙氣流出口；
所述內艙包括內艙艙體，所述內艙艙體內部用於放置空氣淨化材料，所述內艙艙體的一端設置有內艙氣流入口，另一端設置有內艙氣流出口；
所述加速試驗管包括試驗管管體，所述試驗管管體內部用於填充空氣淨化材料，所述試驗管管體的一端設置有試驗管氣流入口，另一端設置有試驗管氣流出口。
進一步的，所述第一外艙氣流入口連接有標準汙染氣供給裝置、潔淨空氣供給裝置和加溼裝置；所述外艙艙體的側壁上還設置有第二外艙氣流入口和第二外艙氣流出口，所述第二外艙氣流入口和第二外艙氣流出口通過位於所述外艙艙體外部的氣流通道連接，所述氣流通道上設置有液態汙染物注射室。
進一步的，所述外艙艙體內設置有風扇，所述風扇設置在所述外艙艙體的側壁和/或底壁的內表面；所述氣流通道上設置有氣體真空泵。
進一步的，所述標準汙染氣供給裝置和所述第一外艙氣流入口之間設置有第一質量流量控制器和第一氣體閥，所述潔淨空氣供給裝置和所述第一外艙氣流入口之間設置有第二質量流量控制器和第二氣體閥，所述潔淨空氣供給裝置和所述加溼裝置之間設置有第三氣體閥。
進一步的，所述外艙艙體為頂端開口的殼體，所述開口處設置有外艙艙蓋，所述外艙艙體和外艙艙蓋之間設置有密封材料。
進一步的，所述內艙艙體沿氣流流動方向依次包括進氣部、淨化部和出氣部，所述內艙氣流入口設置在所述進氣部上，所述內艙氣流出口設置在所述出氣部上；所述進氣部為錐臺形，所述淨化部為柱形，所述出氣部為錐形。
進一步的，所述外艙艙體的頂部設置有光源，所述內艙還包括可伸縮的內艙託架，所述內艙託架連接在所述內艙艙體的下方，所述淨化部的上方設置有石英窗口。
進一步的，所述進氣部設置有至少一道氣流格柵。
進一步的，所述加速試驗管還包括導氣管，所述導氣管連接在所述試驗管管體的兩端。
進一步的，所述加速試驗管還包括多孔固定材料和玻璃棉。
本實用新型具有以下有益效果：
本實用新型能夠通過分析一定時間內汙染氣濃度隨時間的變化規律，計算得到特定時間空氣淨化材料對汙染氣的淨化效率。並且本實用新型在測試時，汙染氣連續流動，充分考慮了汙染氣不斷產生、空氣淨化材料實際使用過程中表面空氣流動等因素的影響，連續的動態吹掃氣可將反應產物及時吹走，最大化地發揮空氣淨化材料的淨化作用，使得測定結果更準確。
本實用新型能夠測定空氣淨化材料的淨化容量，以及淨化持久性，淨化容量和淨化持久性能夠評估空氣淨化材料長時間使用後的應用效果，並且淨化容量和淨化持久性能夠更全面和準確的反映空氣淨化材料的淨化性能。
本實用新型可適用於基於物理吸附型、化學反應型以及複合型空氣淨化材料的淨化性能的分析，如塗料、壁紙、石膏板、人造板、片材、紡織品等產品。
本實用新型可實現空氣淨化材料對醛類、苯系物、NOx、SO2等各種可揮發性汙染物的監測。
綜上所述，本實用新型的空氣淨化材料淨化性能測定裝置能夠測定多種空氣淨化材料對多種汙染氣的淨化效率、淨化容量和淨化持久性，並且測定結果更加準確和全面。
附圖說明
圖1為本實用新型中的外艙結構示意圖；
圖2為本實用新型中的內艙結構示意圖；
圖3為本實用新型中的加速試驗管結構示意圖；
圖4為外艙和內艙組合後的示意圖；
圖5為外艙和加速試驗管組合後的示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
本實用新型提供一種空氣淨化材料淨化性能測定裝置，如圖1-3所示，包括外艙100、內艙200和加速試驗管300，其中：
外艙100包括外艙艙體110，外艙艙體為測定裝置的主體，可為表面拋光處理或惰性化的不鏽鋼、有機玻璃等低吸附性的材質，外艙艙體110的側壁上設置有第一外艙氣流入口120和第一外艙氣流出口130。
內艙200包括內艙艙體210，內艙艙體210內部用於放置空氣淨化材料400，內艙艙體210的一端設置有內艙氣流入口220，另一端設置有內艙氣流出口230。
加速試驗管300包括試驗管管體310，試驗管管體310內部用於填充空氣淨化材料400，試驗管管體310的一端設置有試驗管氣流入口320，另一端設置有試驗管氣流出口330。
本實用新型的空氣淨化材料淨化性能測定裝置的測定方法有兩種：
一、外艙和內艙進行組合，測定空氣淨化材料的淨化性能，如圖4所示，具體的測定步驟為：
1、將預處理好的空氣淨化材料放置在內艙艙體內部，並記錄空氣淨化材料具有汙染物淨化功能的表面積；此處的預處理一般是指將空氣淨化材料做成片狀，或者將空氣淨化材料塗覆到玻璃板上等。
2、將內艙放入外艙內部，並使得內艙氣流入口與第一外艙氣流入口相對，內艙氣流出口與第一外艙氣流出口相對。
3、將汙染氣生成裝置與第一外艙氣流入口通過管道連接，將氣泵(或採氣裝置)和檢測系統800與第一外艙氣流出口連接。
4、開啟汙染氣生成裝置，並記錄汙染氣的初始濃度Cin和汙染氣流速f；汙染氣生成裝置是指產生汙染氣並使得汙染氣以一定流速流入第一外艙氣流入口的裝置，汙染氣生成裝置簡單的一個例子為：儲氣罐，該儲氣罐內儲存有濃度為Cin的汙染氣，儲氣罐上有閥門或質量流量控制器，控制汙染氣以流速f流入第一外艙氣流入口的裝置。
5、在t時刻通過氣泵或採氣裝置在第一外艙氣流出口採集氣體，使用檢測系統檢測汙染氣的濃度Cout，得到Cout隨時間的變化規律。
此步驟可測試t為1d、2d、7d、28d等不同時間的汙染物淨化效率和淨化容量。對於需要測試淨化持久性的空氣淨化材料，須每天連續監測，直至空氣淨化材料對汙染物的淨化容量降低為1d時的1/2時，可結束實驗。
6、結束實驗，通過第一外艙氣流入口通過潔淨空氣，直至在第一外艙氣流出口處測得汙染氣濃度與空氣接近。
本實驗可以得到空氣淨化材料的淨化性能指標，如下：
空氣淨化材料在t時刻對空氣中汙染物的淨化效率η：
空氣淨化材料在t時刻對空氣中汙染物的淨化容量F：
空氣淨化材料對空氣中汙染物的淨化持久性P：
P＝∑i(Fi×Δti)，Δti＝ti-ti-1
其中，cin為第一外艙氣流入口處汙染氣濃度；
cout為第一外艙氣流出口處汙染氣濃度；
f為汙染氣流速；
A為空氣淨化材料與汙染氣作用的表面積；
Fi為ti時刻空氣淨化材料對汙染氣的淨化容量；
t為淨化持續時間；
η為空氣淨化材料對汙染氣的淨化效率；
F為空氣淨化材料在t時刻對空氣中汙染物的淨化容量；
P為空氣淨化材料對汙染氣的淨化持久性。
二、外艙和加速試驗管進行組合，測定空氣淨化材料的淨化性能，如圖5所示，具體的測定步驟為：
1、將粉末狀或顆粒狀的空氣淨化材料填充在加速試驗管內部，記錄空氣淨化材料的質量m，並將透氣的固定材料設置在空氣淨化材料兩端，固定空氣淨化材料。
2、將加速試驗管放入外艙內部，並使得試驗管氣流入口與第一外艙氣流入口連接，內艙氣流出口與第一外艙氣流出口連接。
3、將汙染氣生成裝置與第一外艙氣流入口通過管道連接，將氣泵(或採氣裝置)和檢測系統與第一外艙氣流出口連接。
4、開啟汙染氣生成裝置，並記錄汙染氣的初始濃度Cin和汙染氣流速f；汙染氣生成裝置是指產生汙染氣並使得汙染氣以一定流速流入第一外艙氣流入口的裝置，汙染氣生成裝置簡單的一個例子為：儲氣罐，該儲氣罐內儲存有濃度為Cin的汙染氣，儲氣罐上有閥門或質量流量控制器，控制汙染氣以流速f流入第一外艙氣流入口的裝置。
5、在t時刻通過氣泵或採氣裝置在第一外艙氣流出口採集氣體，使用檢測系統檢測汙染氣的濃度Cout，得到Cout隨時間的變化規律，記錄穿透時間tb，tb為汙染氣穿透加速試驗管的時間，即首次在第一外艙氣流出口檢測到汙染氣的時間。
6、結束實驗，通過第一外艙氣流入口通入潔淨空氣，直至在第一外艙氣流出口處測得汙染氣濃度與空氣接近。
本實驗可以得到空氣淨化材料的淨化性能指標，如下：
空氣淨化材料在t時刻對空氣中汙染物的淨化效率η：
空氣淨化材料對空氣中汙染物的淨化持久性P』：
其中，cin為第一外艙氣流入口處汙染氣濃度；
cout為第一外艙氣流出口處汙染氣濃度；
t為淨化持續時間；
m為空氣淨化材料的質量；
tb為汙染氣在加速試驗管中的穿透時間；
η為空氣淨化材料對汙染氣的淨化效率；
P』為空氣淨化材料對汙染氣的淨化持久性。
本實用新型具有以下有益效果：
本實用新型能夠通過分析一定時間內汙染氣濃度隨時間的變化規律，計算得到特定時間空氣淨化材料對汙染氣的淨化效率。並且本實用新型在測試時，汙染氣連續流動，充分考慮了汙染氣不斷產生、空氣淨化材料實際使用過程中表面空氣流動等因素的影響，連續的動態吹掃氣可將反應產物及時吹走，最大化地發揮空氣淨化材料的淨化作用，使得測定結果更準確。
本實用新型能夠測定空氣淨化材料的淨化容量，以及淨化持久性，淨化容量和淨化持久性能夠評估空氣淨化材料長時間使用後的應用效果，並且淨化容量和淨化持久性能夠更全面和準確的反映空氣淨化材料的淨化性能。
本實用新型可適用於基於物理吸附型、化學反應型以及複合型空氣淨化材料的淨化性能的分析，如塗料、壁紙、石膏板、人造板、片材、紡織品等產品。
本實用新型可實現空氣淨化材料對醛類、苯系物、NOx、SO2等各種可揮發性汙染物的監測。
綜上所述，本實用新型的空氣淨化材料淨化性能測定裝置能夠測定多種空氣淨化材料對多種汙染氣的淨化效率、淨化容量和淨化持久性，並且測定結果更加準確和全面。
本實用新型中，為了產生多種種類、濃度和溼度的汙染氣，可以在第一外艙氣流入口120連接有標準汙染氣供給裝置500、潔淨空氣供給裝置600和加溼裝置700；外艙艙體110的側壁上還設置有第二外艙氣流入口140和第二外艙氣流出口150，第二外艙氣流入口140和第二外艙氣流出口150通過位於外艙艙體110外部的氣流通道160連接，氣流通道160上設置有液態汙染物注射室161。氣流通道可為不鏽鋼、聚四氟乙烯管或矽膠軟管等材質。
標準汙染氣供給裝置、潔淨空氣供給裝置和加溼裝置優選用於生成汙染物為氣體的汙染氣，當然也可以用於生成汙染物為液體的汙染氣，其生成方法為：
打開標準汙染氣供給裝置、潔淨空氣供給裝置和加溼裝置，標準汙染氣供給裝置將甲醛、乙醛、苯系物、NOX、SO2等各種氣態汙染物輸出，潔淨空氣供給裝置將潔淨空氣輸出，並進入加溼裝置後，與氣態汙染物混合，得到特定濃度的汙染氣。
液態汙染物注射室、潔淨空氣供給裝置和加溼裝置優選用於生成汙染物為液體的汙染氣，其生成方法為：
打開液態汙染物注射室、潔淨空氣供給裝置和加溼裝置，液態汙染物注射室將液態汙染物注射進氣流通道，並進入外艙艙體，潔淨空氣供給裝置將潔淨空氣輸出，並進入加溼裝置後，再進入外艙艙體，與液態汙染物混合，得到特定濃度的汙染氣。
為了控制外艙內氣體流動，同時避免汙染氣在外艙艙體底部的沉積，外艙艙體110內設置有風扇170，風扇170設置在外艙艙體110的側壁和/或底壁的內表面。氣流通道160上設置有氣體真空泵162，氣體真空泵用於外艙艙體動態內循環過程的氣流控制。
對於需要一定時間進行充分反應以達到最佳淨化效果的空氣淨化材料，可先關閉第一外艙氣流入口和第一外艙氣流出口，打開第二外艙氣流入口和第二外艙氣流出口，打開氣體真空泵，使得汙染氣在外艙艙體內循環一段時間，再可先打開第一外艙氣流入口和第一外艙氣流出口，關閉第二外艙氣流入口和第二外艙氣流出口，關閉氣體真空泵，然後在第一外艙氣流出口處採集汙染氣並測定其濃度。
為了更好地控制汙染氣的流速，以及更精確的設置汙染氣的濃度，標準汙染氣供給裝置500和第一外艙氣流入口120之間設置有用於控制氣體流量的第一質量流量控制器510和用於連通或關閉管道的第一氣體閥520，潔淨空氣供給裝置600和第一外艙氣流入口120之間設置有第二質量流量控制器610和第二氣體閥620，潔淨空氣供給裝置600和加溼裝置700之間設置有第三氣體閥710。
本實用新型中，外艙艙體可以有多種結構，優選的，外艙艙體110為頂端開口的殼體，殼體形狀優選為圓柱形，開口處設置有外艙艙蓋180，外艙艙體110和外艙艙蓋180之間設置有密封材料，密封材料為矽橡膠墊圈、金屬鋁墊片等。
作為本實用新型的一種改進，內艙艙體210沿氣流流動方向依次包括進氣部211、淨化部212和出氣部213，內艙氣流入口220設置在進氣部211上，內艙氣流出口230設置在出氣部213上；進氣部211為錐臺形，優選為四稜錐臺或圓錐臺，淨化部212為柱形，優選為四稜柱，方便放置空氣淨化材料，出氣部213為錐形，優選為四稜錐或圓錐。當進氣部為圓錐臺、淨化部為四稜柱、出氣部為圓錐時，進氣部、淨化部和出氣部的連接處設置有過渡面。內艙艙體能夠保證充分的進氣量，並與空氣淨化材料充分接觸反應。
部分空氣淨化材料需要光催化，為了適用光催化空氣淨化材料，本實用新型中外艙艙體110的頂部設置有光源190，可依據檢測對象選擇使用日光燈、紫外光源、氙燈等光源，內艙200還包括可伸縮的內艙託架240，內艙託架240連接在內艙艙體210的下方，用於調節內艙高度，達到實驗所需的光照強度，淨化部212的上方設置有石英窗口250，用於透過紫外或可見光光線。本實用新型可在不同光源系統下測試空氣淨化材料對空氣中汙染物的淨化性能。若使用玻璃材質的外艙艙體，且光源為紫外光源，需用遮光布將外艙艙體遮蔽。
為了穩定和均勻化汙染氣氣流，進氣部211設置有至少一道氣流格柵260。
作為本實用新型的另一種改進，加速試驗管300還包括導氣管340，導氣管340連接在試驗管管體310的兩端，導氣管用於方便連接第一外艙氣流入口和第一外艙氣流出口。
進一步的，加速試驗管還包括多孔固定材料350和玻璃棉360，多孔固定材料可以為陶瓷或金屬等材質的多孔製品，用於固定空氣淨化材料的裝填位置；玻璃棉用於穩定和均勻化汙染氣氣流。
使用時，在加速試驗管中依次填入多孔固定材料、玻璃棉、磨碎到一定粒徑的空氣淨化材料、玻璃棉和多孔固定材料。
以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。