基本信息
- 项目名称：
- 空气中可溶物质收集装置研究平台
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 空气是人类赖以生存的重要环境因素之一。随着环境污染的日益严重和人们环境意识的加强，空气质量已成为全世界关注的焦点。大气气溶胶对人体健康产生重要影响，已成为环境气溶胶监测的重点之一。本项目主要研究一种空气中可溶物质过滤收集装置，并利用特定的溶液对空气中的可溶物质进行吸收，从而达到净化、监测空气的效果。
- 详细介绍：
- 空气是人类赖以生存的重要环境因素之一。随着环境污染的日益严重和人们环境意识的加强，空气质量已成为全世界关注的焦点。大气气溶胶对人体健康产生重要影响，已成为环境气溶胶监测的重点之一。并且越来越多的人开始注重室内环境质量，因为人们80％以上的时间是在室内生活学习、工作、休息。室内的环境质量的好坏直接影响着人们的身体健康。因此，空气质量监测是环境保护的重要内容。本项目的主要研究内容包括空气中可溶物质过滤收集装置，并利用特定的溶液对空气中的可溶物质进行吸收，从而达到监测净化空气的效果。主要涉及的平台包括气液两相流动数值模拟平台、装置结构设计平台、过滤设备加工平台、过滤设备试验平台、溶液浓度分析平台、空气中可溶物的可溶性研究、吸收可溶物的高效溶液成分的研究。装置可用于环境空气质量检测，尤其是室内空气质量，通过检测空气中的气溶胶含量，如总悬浮微粒（TSP）、甲醛等，监测空气环境。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本项目设计目的和基本思路： 空气是人类赖以生存的重要环境因素之一。随着环境污染的日益严重和人们环境意识的加强，空气质量已成为全世界关注的焦点。大气气溶胶等空气中可溶物质对人体健康产生重要影响，已成为环境监测的重点之一。 本项目主要研究一种空气中可溶物质过滤收集装置，并利用特定的溶液对空气中的可溶物质进行吸收，从而达到净化、监测空气的效果。主要涉及的平台包括气液两相流动数值模拟平台、装置结构设计平台、过滤设备加工平台、过滤设备试验平台、溶液浓度分析平台、空气中可溶物的可溶性研究、吸收可溶物的高效溶液成分的研究。 本项目的创新点： （1）采用双级新型冲击式气体吸收瓶作为吸收装置，高纯水作为吸收液，系统具有极强的气溶胶吸收能力，吸收率高达95%以上。 （2）利用稳定高效的膜微孔技术，可将空气细化，增加空气与吸收液接触面积，提高吸收效率。 （3）吸收瓶采用螺纹和螺栓连接，整体可拆卸，便于更换零件和取吸收液。 （4）稳压室多处开孔进行采样，为研究最佳采样点提供依据。 （5）作品研究环境空气净化检测，紧密联系当今“节能减排”、“保护环境”的社会热点。 本项目的技术关键和主要技术指标： 技术关键含吸收瓶的设计方案、膜微孔过滤技术；主要技术指标是可溶物吸收效率，可溶物净化率，阻力损失等指标。
科学性、先进性
- 本项目实验平台主要由喷雾装置、稳压箱、吸收装置和收集装置四部分组成，各部件由内含钢丝的硬质塑料管连接。具体工作过程：首先由喷雾装置中的空气辅助雾化喷嘴产生盐雾气溶胶，通过稳压箱恒压稳流处理，经双级冲击式吸收瓶中高纯水吸收，排入收集装置，整体动力由真空泵提供。 系统采用富集采样法将盐雾气溶胶导入盛有高纯水的吸收瓶中，当气溶胶通过吸收液时，盐份迅速扩散到吸收液中，完成样品的采集。因为决定吸收效率的关键因素是气溶胶与吸收液的接触时间与接触面积，而吸收瓶中微孔膜可将含气溶胶的空气细化成微小的气泡，气体以颗粒状气泡的形式散布在液体中运动，增加气液接触面积。开孔挡板可延长气溶胶与吸收液的接触时间。因而，吸收瓶具有极强的气溶胶吸收能力。此外，吸收瓶各主要部件间通过螺纹和法兰连接，整体可拆卸，使用更换方便。
获奖情况及鉴定结果
- 作品于2011年全国高校环保科技创意设计大赛中获得银奖；作品于2011年***大学“五四杯”科技竞赛中获得三等奖
作品所处阶段
- 已经完成理论研究和平台实物制作，并已经通过实验的方式进行平台效果验证。
技术转让方式
- 专利权转让
作品可展示的形式
- 研究论文、实物平台演示、图片展示（包括理论模型和实物）、视频展示（包括理论模型和实物）
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该平台实验方案与步骤为：1、喷头的标定。2、利用高纯水清洗吸收瓶。3、将清洗过的两个同型号吸收瓶串联后与采样管和连接到实验台上。4、启动风机。5、打开喷头开始喷雾，同时启动真空泵开始采样。6、15分钟后结束采样。 该平台适用范围广，在室内、室外、实验室和工业中均可使用，既可作为洁净室的空气净化系统，主要用于某些对空气洁净度要求较高的生产工艺，如食品工业、手术室、制药厂、生物实验室等；还可用于环境空气质量检测，尤其是室内空气质量，通过检测空气中的气溶胶含量，如总悬浮微粒（TSP）、甲醛等，监测空气环境；也用于生物气溶胶的采集，受环境条件变化的影响小。
同类课题研究水平概述
- 空气过滤理论的研究早在上世纪已经开始，而空气过滤器的研制与发展只有近20多年的历史，过滤理论由早期的经典过滤理论发展到现代过滤理论及微孔过滤理论。近几年来，国外许多学者对空气过滤器在积尘情况下的效率性能及滤饼的形成和机理进行了理论实验及模拟研究，取得了一定的成果。中国的空气洁净技术自上世纪60年代以来，在某些理论研究和应用方面达到了先进国家的水平，但同世界上工业发达国家相比还有很大差距。 在气液两相流的数值模拟中有三类基本模型：第一类模型将气液两相介质看作一种混合流体，称为单流体模型；第二种气液两相看作相互独立又相互作用的两种流体，称为双流体模型；第三种将气体或液体看作背景流体，而将另外一相看作离散分布于背景流体中的颗粒或粒子，在研究过程中用欧拉观点研究背景流体，用拉格朗日观点追踪颗粒相的运动，称为欧拉—拉格朗日模型。相对于欧拉—拉格朗日模型，又将前面二种模型，即单流体和双流体模型，统称为欧拉—欧拉模型。
