一种基于涵道式等离子空气消毒净化器的研究

刘英建 申静怡 闫艺天 路通

摘 要：室内空气污染，尤其是二手烟尘和烹调油烟中的极细微颗粒性污染物已经成为危害人类健康的超级杀手。该空气净化器包括了除烟降尘、杀菌消毒、除霾等多种功能，采用空气挤压方式，形成主动被动双重进气，形成空气流通循环，解决了人们生活中关于空气的各种痛点，带来居家更好的体验，让人们享受高品质的生活。

关键词：等离子;空气消毒;净化器;高效;实验

空气环境是人类赖以生存的空间，日常家庭生活中，室内空气质量和人的生存质量以及健康状况关系密切。统计显示，户内空气的细小污染物一般为同地区户外浓度的3-10倍，甚至可能达到100倍以上。室内空气污染，尤其是二手烟尘和烹调油烟中的极细微颗粒性污染物已经成为危害人类健康的超级杀手。伴随着人们生活水平的不断提高，为了提升生活品质，人们对室内空气净化设备的需求量越来越大。但目前市面的空气净化器存在一些诸如结构复杂，维护困难，后期使用与维护成本高，以及体积庞大安全性低，噪音较大且净化效率低下等等的弊端。

1 空气净化器

1.1 系统构成

高效空气挤压式空气净化消毒器，包括箱壳，风扇，负离子发生器，气流挡板，紫外线（UVC）发生器等，风扇位于箱壳两侧内部向前偏转60°角左右，空气流动的通道设有导流板，利用不对称电极放电吸附污染物，内部特殊结构设计使空气快速大量通过空气净化器，同时内部负离子发生器释放负电荷使尘埃带电，带电颗粒吸附普通细小颗粒，最后受重力影响沉降到底部。

1.2 等离子除尘原理

采用了空气挤压方式，形成了主动被动双重进气，形成空气流通循环，在传统单方式进气的基础上，不增加风扇数量和风扇功率大幅度提高了进气流量，提高了进气效率。净化器内部利用不对称电极的电场，电晕放电，出现高密度的负离子体，通过高能电子、离子、自由基和紫外光结合作用，完成对PM2.5等微尘的吸附、细菌病毒的杀灭、TSP和各种有害气体的减少等污染。在空气流经机器的同时，处于净化器内部的负离子发生器会出现大量负电离子，这些带负电的离子可把一部分流经净化器空气中的极细小尘埃颗粒（包括PM10，PM2.5以及更小微粒等）带上负电荷，由于普通尘埃不带电，所以带电尘埃可将附近大量不带电的尘埃吸附在一起，从而形成较大的尘埃颗粒，当颗粒体积大到一定程度，重量也随之增大，依靠重力作用沉降到地面或净化器腔体底部，起到净化空气作用。同时大量空气在流经净化器内部时，两侧的紫外线灯发射UVC频段紫外线，对空气流中的病原体起到高效杀灭作用。紫外线杀菌是一种常规的物理杀菌方式，其原理是利用紫外线在适宜的波长内，可以破坏微生物细胞中DNA和RNA的分子结构，使易生长细胞和可再生细胞死亡，最终达到杀菌消毒的效果。

1.3 空气凈化器吸收塔

空气净化器吸收塔是一种利用物理方式的吸收装置，二次清洁空气净化器已经清洁过的空气。空气进入吸收塔之后，由于气流的作用会一直上升，到达上部的伞形结构时，颗粒物会被挡住，最终层层降落到吸收塔底部。而干净的空气会持续一直上升，直至排出干净的空气，如右图所示。

2 实验对比

经试验发现，紫外线杀菌的波长段UVC处于280～200nm范围内，杀菌的效果最明显。UVC处在吸收峰范围里，可在1s之内杀死微生物。对比另外三种有效波长段，UVA和UVB由于不处于微生物吸收峰范围里，杀菌速度慢，需要长时间才能有效果，在数秒钟水力的停留时间内，该部分不属于紫外部分。在真空里紫外光穿透的能力弱，灯管须采用透光性好的石英，但是在半导体行业降解水中的TOC，作用效果不明显，不用于杀菌和消毒。本产品使用紫外线消毒，它不向水中添加任何物质，无毒无害，这就是它相对于氯化消毒的优势，从而使得前排气口排出的空气是清洁的，而且利用UVC频段杀菌效果最好。另外净化的全过程无任何耗材参与，所以避免了传统空气净化器的二次投入。

3 结语

采用等离子除尘技术设计的无需耗材空气净化、可以杀菌消毒的空气净化器。（1）绿色节能。由于使用的各种发生器均为低电压设备（12V直流），且电流很小，所以非常节能，一般峰值功率10W左右，远不及手机充电器的功率，与市面上传统的静电式、水幕式净化器相比，有效地节省能源，做到绿色标准。（2）净化效率高.本产品使用两部风扇，消耗两部风扇的电能，但由于空气挤压作用，使得单位时间内实际流经净化器的空气体积远远大于普通管路式或涵道式净化器。（3）杀菌效果明显。本产品可在1s以内完成破坏、杀死病毒和细菌，可以根除，使易生长细胞和可再生细胞死亡。

参考文献：

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[3]谈智，徐克选，孙巍，岳会珍，陈越英.一种新型空气消毒机消毒净化效果及杀菌因子的实验研究[J].江苏预防医学，2013，（5）.

作者简介：刘英建（1998-），男，汉族，河北承德人，本科，河北农业大学在读生，研究方向：机械设计制造及其自动化。