本发明专利技术涉及大气污染物处理技术领域，尤其涉及一种基于空化气泡的气溶胶消杀及净化装置，该装置包括通过管道依次连接的气溶胶富集室、单向泵、空化气泡发生器和空化杀菌室，该气溶胶富集室内盛放的液体依次通过单向泵、空化气泡发生器和空化杀菌室实现流体循环，气溶胶传感器检测空气质量，根据应用场景的不同需求达到设定阈值开启单向泵，待处理病毒气溶胶首先通入空化气泡发生器产生空化气泡，再进入空化杀菌室，空化杀菌室内的文丘里管内流体中会产生剧烈的空化作用，利用空化产生局部高温高压杀菌，最后进入气溶胶富集室，气溶胶颗粒、空化气泡等发生相互作用，净化完毕的空气上浮后通出，实现跨尺度全粒径谱气溶胶颗粒的富集、过滤、净化。净化。净化。
【技术实现步骤摘要】
一种基于空化气泡的气溶胶消杀及净化装置
[0001]本专利技术涉及大气污染物处理
，尤其涉及一种基于空化气泡的气溶胶消杀及净化装置。
技术介绍
[0002]气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。通常认为气溶胶颗粒大小在3nm～10μm之间。各级粒径气溶胶颗粒沉积于人体呼吸系统不同位置，如4.7～9.0μm颗粒可以滞留在鼻咽部上呼吸道，1.1～4.7μm颗粒可以滞留于呼吸道支气管，0.43～1.1μm颗粒可以沉积于肺泡；含有细菌病毒等生物性粒子的气溶胶，还具有传染性。
[0003]目前，处理气溶胶主要有干法过滤与湿法过滤两种。干法过滤存在50nm到200nm的低效率区且纳米颗粒总是导致过滤器堵塞，传统的湿法过滤在100nm左右也出现一个低效去除的凹陷区，在此区间内，传统的湿法过滤的净化效率极低，在某些不利条件下，整体过滤效率甚至只有20％，而纳米级别的气溶胶颗粒恰恰是能进入人体呼吸道，沉积在肺泡，对人体健康威胁最大的。
[0004]此外，对于携带大量的病毒和细菌的气溶胶，目前只能通过化学药剂的方式进行消杀，成本高，污染环境。
[0005]枪虾利用空化作用捕食。其大螯闭合时，凝聚成一股高速射流，其速度可达到108km/h，并在夹螯前侧形成一个空化气泡。当气泡离开夹螯囊腔后开始膨胀，破裂后释放出190－210分贝的声音，在离夹螯4厘米的距离上产生高达80kPa的声压，这种压力足以杀死小鱼小蟹。
[0006]空化对细菌的微观作用机理包括机械作用与自由基作用。机械作用：瞬时空化产生的冲击波、微射流从内向外作用于细胞膜上，激活膜上离子通道，造成开孔，最终造成不可逆的损伤。稳定空化状态下的空化泡在振荡过程中产生涡流，使细胞器回转，破坏细胞结构。自由基作用：通过微射流和钙离子信号增强的方式使细胞发生氧化损伤，活化凋亡蛋白酶，使部分细胞开始凋亡。
[0007]本专利技术从枪虾利用空化捕食得到灵感仿生制作一种基于空化气泡的气溶胶消杀及净化装置，以解决目前没有任何气溶胶净化方法可以实现全粒度谱的气溶胶净化这一问题。
技术实现思路
[0008]针对上述存在的问题，本专利技术公开了一种基于空化气泡的气溶胶消杀及净化装置，以解决现有技术中没有任何气溶胶净化方法可以实现全粒度谱的气溶胶净化这一问题。
[0009]本专利技术公开了一种基于空化气泡的气溶胶消杀及净化装置，其中，包括空化气泡发生器、空化杀菌室、气溶胶富集室、单向泵、气溶胶传感器和控制器；
[0010]所述气溶胶富集室内存放有液体，所述气溶胶富集室、所述单向泵、所述空化气泡发生器和所述空化杀菌室依次通过管道连接形成回路，所述气溶胶富集室内盛放的液体依次通过所述单向泵、空化气泡发生器和空化杀菌室实现流体循环，所述空化杀菌室内设置有至少两个空化反应器，且各所述空化反应器之间并联连接，所述气溶胶富集室的上部设置有出气口；
[0011]所述空化气泡发生器上设置有进气口，所述气溶胶传感器用于检测空气质量，且所述控制器分别与所述气溶胶传感器和所述单向泵通信连接，以根据所述气溶胶传感器的检测数据对所述单向泵进行控制。
[0012]上述气溶胶传感器检测空气质量，在气溶胶的浓度超过设定阈值时通过控制器开启单向泵，待处理病毒气溶胶首先从空化气泡发生器的进气口进入空化气泡发生器产生空化气泡，再进入空化杀菌室，空化杀菌室内空化反应器内流体中会产生剧烈的空化作用，利用空化产生局部高温高压杀菌，最后进入气溶胶富集室，气溶胶颗粒、空化气泡等发生相互作用，净化完毕的空气上浮后通出。
[0013]在其中的一些实施例中，所述控制器根据所述气溶胶传感器的检测数据控制所述单向泵的开度和转速，以实现对所述空化气泡发生器上进气口的进气量和所述空化杀菌室的负压的控制。上述单向泵的开度与转速控制回路内流体流速，而流速影响所述空化气泡发生器的进气量与空化杀菌室的负压。
[0014]在其中的一些实施例中，所述控制器设置有控制面板和中间继电器，以通过所述控制面板显示所述气溶胶传感器的检测数据，并通过所述控制面板向所述中间继电器输入控制指令以控制所述单向泵的开启、关闭和定时。
[0015]在其中的一些实施例中，所述气溶胶富集室内交错设置有多层隔板，从而增加了气溶胶的溶解停留时间，保证了气溶胶吸收的充分进行，从而提高净化效果；同时使气溶胶富集室内水面平稳无浪。
[0016]在其中的一些实施例中，所述气溶胶富集室上设置有换水口以方便换水和清理。
[0017]在其中的一些实施例中，所述气溶胶富集室上与所述空化杀菌室连接的进水管口和与所述单向泵连接的出水管口相互垂直，且所述进水管口和与所述出水管口之间的高度大于0.5m，从而使得进水管口和与出水管口相互垂直且有一定高度差，使流动更充分。
[0018]在其中的一些实施例中，所述空化气泡发生器采用文丘里式气泡发生器。
[0019]在其中的一些实施例中，所述至少两个所述空化反应器均采用文丘里式空化反应器。
[0020]在其中的一些实施例中，所述文丘里式气泡发生器和/或文丘里式空化反应器均包括依次连接的进口直管段、渐缩段、喉部段、渐扩段和出口直管段；且所述进口直管段、所述喉部段和所述出口直管段均为圆柱形管状结构，所述渐缩段和所述渐扩段均为圆台形管状结构；
[0021]所述文丘里式气泡发生器的进气口设置于所述文丘里式气泡发生器的喉部段上
[0022]在其中的一些实施例中，所述渐缩段的收缩角为15
°
～27
°
，所述渐扩段的扩张角为8
°
～16
°
。
[0023]与现有技术相比，上述专利技术至少具有如下优点或者有益效果之一：
[0024]1)本专利技术通过空化气泡发生器能够生成纳米尺寸的气泡，空化气泡发生器产生的
空化气泡溶解能力好且具有带电吸附作用。根据斯托克斯定律和杨
‑
拉普拉斯方程，气泡在水中的上升速度与气泡直径的平方成正比，气泡内部压力与气泡直径成反比。且根据实验表明，微纳米气泡能够长时间在水中稳定存在。且根据气溶胶输运模型，单个1um空化气泡捕集10nm气溶胶颗粒只需要约5
×
10
‑5s。当微纳米气泡在水中收缩时，电荷离子在非常狭小的气泡界面上得到了快速浓缩富集，导致了微纳米气泡的表面产生电势差，这种带电效果有助于在气泡表面吸附气溶胶。这些性质决定了空化气泡对气溶胶强大的捕集能力。
[0025]2)本专利技术通过空化杀菌室内置的并联的空化反应器发生剧烈空化反应。温度压力波动和自由基的产生，由于气液界面消失的极短时间内的绝热反应，能量瞬间释放，在空化气泡周围一个极小范围会产生高温高压的脉动冲击并可激发产生大量的羟基自由基，高温高压破坏大分子有机物内的化学键，而羟基自由基产生的氧化作用可降解多种污染物。在瞬时空化过程中产生机械波、微射流从内向外作用于细胞膜上，激活膜上离子通道，造成开孔，最终造成不可逆的损伤；稳定空化状态下本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于空化气泡的气溶胶消杀及净化装置，其特征在于，包括空化气泡发生器、空化杀菌室、气溶胶富集室、单向泵、气溶胶传感器和控制器；所述气溶胶富集室内存放有液体，所述气溶胶富集室、所述单向泵、所述空化气泡发生器和所述空化杀菌室依次通过管道连接形成回路，所述气溶胶富集室内盛放的液体依次通过所述单向泵、空化气泡发生器和空化杀菌室实现流体循环，所述空化杀菌室内设置有至少两个空化反应器，且各所述空化反应器之间并联连接，所述气溶胶富集室的上部设置有出气口；所述空化气泡发生器上设置有进气口，所述气溶胶传感器用于检测空气质量，且所述控制器分别与所述气溶胶传感器和所述单向泵通信连接，以根据所述气溶胶传感器的检测数据对所述单向泵进行控制。2.如权利要求1所述的基于空化气泡的气溶胶消杀及净化装置，其特征在于，所述控制器根据所述气溶胶传感器的检测数据控制所述单向泵的开度和转速，以实现对所述空化气泡发生器上进气口的进气量和所述空化杀菌室的负压的控制。3.如权利要求1所述的基于空化气泡的气溶胶消杀及净化装置，其特征在于，所述控制器设置有控制面板和中间继电器，以通过所述控制面板显示所述气溶胶传感器的检测数据，并通过所述控制面板向所述中间继电器输入控制指令以控制所述单向泵的开启、关闭和定时。4.如权利要求1所述的基于空化气泡的气溶胶消杀及净化装置，其特征在于，所述气溶胶富集室内交错设置有多层隔板...
【专利技术属性】
技术研发人员：马涵悦，曹志增，卢星铄，张露玉，尹俊连，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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