利用固定甲基菌和芽孢杆菌的海绵制备的空气净化装置的制作方法

本实用新型属于空气净化领域，具体的说，涉及利用固定甲基菌和芽孢杆菌的海绵制备的空气净化装置。

背景技术：

随着全球经济的快速发展，工业企业不断扩张，城市建设规模迅速扩大，机动车数量剧增，大气被严重污染。在一些工业污染比较严重的区域，经常会出现雾霾天气。二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物是雾霾的主要成份，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物（PM）是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。这种颗粒本身既是一种污染物，又是重金属、多环芳烃等有毒物质的载体。当其浓度的增加会引起城市大气酸雨、光化学烟雾现象，导致大气能见度下降，阻碍空中、水面和陆面交通。并且，能够直接进入人体肺泡甚至血液系统中，直接导致心血管病等疾病。同时，富集的各种重金属元素和有机污染物多为致癌物质和基因毒性诱变物质，会增加重病及慢性病患者的死亡率，使呼吸系统及心脏系统疾病恶化，改变肺功能及结构，改变人体免疫结构。

吸烟危害健康已是众所周知的事实，香烟点燃产生的烟雾中有高浓度的PM2.5，还有多种对人体有害的物质，这些有害物质对于烟民和二手烟吸入者都有害。二手烟由吸烟者呼出主流烟和香烟燃烧时所产生分流烟两种烟雾构成，一种是的烟雾。分流烟中的一些有害物质比主流烟含量更高，如一氧化碳在分流烟中的含量是主流烟的5倍；焦油和烟碱是3倍；氨是46倍；亚硝胺是50倍。吸二手烟对身体影响与吸烟者相似，由于绝大多数人不可能完全避免接触香烟的烟雾，因此吸烟产生的二手烟对空气造成严重的污染。

室内装修污染是新出现的环境污染，是因装修行为对室内环境所产生的污染，由于许多发展中国家，在室内装修过程中还会采用不合格装修材料以及不合理的设计，造成室内空气中混入有害人体健康的氧、甲醛、苯、氨和挥发性有机物等气体。甲醛是胶黏剂的重要组成部分，凡是使用到胶黏剂产品包括人造板、涂料、地毯、家具等都含有一些没有完全交联的甲醛，家装中使用的这些产品可持续而长久地释放未交联的游离甲醛，因此对于大多数家庭来说室内污染的最主要物质是甲醛。甲醛对人体的影响开始主要表现在嗅觉异常、刺激（刺鼻，流眼泪）、过敏、肺功能异常。长期接触可引起各种慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌、新生儿染色体异常，甚至可以引起白血病，引起青少年记忆力和智力下降。

而目前市场上空气净化器使用的净化技术主要有化学反应技术、物理吸附技术、臭氧负离子技术、纳米光催化技术、低温等离子技术、植物净化和生物降解技术等，市面上多数空气净化器都需要定期更换内部的耗材和设置，导致其维护费昂贵，产品滤网寿命结束后，无法回收，只能作为垃圾处理，滤网普遍由PP熔喷纤维或者玻璃纤维构成，掩埋后很难降解，对环境形成了二次污染。大部分机械式净化器采用过滤和物理吸附技术只能过滤空气中的灰尘、花粉等物质，对挥发性有机物，如甲醛、苯系物等则无法去除，带有除甲醛功能的空气净化器使用纳米光催化技术价格昂贵，因此在许多家庭空气净化器普及率很低。用生物降解技术开发的空气净化器具有安全环保的特性，且无需更换耗材，但这类空气净化器的技术不够成熟，在当下市场所占比例极小。

因此，采取适当的措施和方法对室内污染空气进行净化，减少空气污染对人类健康的危害成为当务之急，故而，实用的空气净化器已成为空气污染严重的城市和地区人们的必需用品。

技术实现要素：

为了克服背景技术中存在的不足，本实用新型用海藻酸钠将人工湿地和河道中收集的活性污泥包埋到海绵中，利用污染高浓度甲醛的空气和二手烟气处理海绵包埋的活性污泥，驯化活性污泥中的微生物，然后利用甲基菌的无机盐培养基分离对空气污染物抗性强且生长快的甲基菌，制备空气净化材料，再利用这种材料构建基于生物反应器原理的空气净化器，用这种空气净化器可持续净化空气污染的毒性有机化合物。

为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

所述的利用固定甲基菌和芽孢杆菌的海绵制备的空气净化装置包括水箱1、空气净化器本体2，空气净化器本体2设置在水箱1的顶部；

所述的水箱1的顶盖上设置有水泵的进水管插孔3、抽水孔4，水箱1的四个角上安装有万向轮31；

所述的空气净化器本体2本体为顶部开口的开放式结构，本体内分为两层，下层为进风区5，上层为气体净化区6；

所述的进风区5的底部中央开设有一个滤水口7，滤水口7与水箱1连通，滤水口7上设置有一层尼龙膜，进风区5的一个侧壁上开设有一个进风口8，进风口8与离心风扇9密封连接；

进风区5与气体净化区6分界处的本体上设置有突出的边框10，边框10上设置有一个盛装固定包埋甲基菌和芽孢杆菌后的海绵12的塑料筐11，塑料筐11的底部为方型格网结构；所述的海绵12上设置有一个滴水模块13，气体净化区6的侧壁上开设有一个进水管孔14，进水管15通过进水管孔14插入气体净化区6与滴水模块13连接，进水管15通过微型水泵24与抽水孔4连接；

所述的滴水模块13是采用方型槽管制备的方形格网，方形格网的一个角上设置有一个圆形管27，进水管与圆形管连通，格网的底部均匀的开设有滴水孔28，圆形管27与每个滴水孔28连通；

所述的滴水模块13的上方本体内壁上设置有一个塑料边框29，塑料边框29上设置有HEPA网30。

进一步地，所述的水箱1采用半透明材料制成，水箱1内壁距离底部1cm处设置有水位传感器16，水箱1的前侧外壁上设置有水位高度显示装置17与LED声光报警灯18，水位传感器16通过控制器Ⅰ19与声光报警灯18信号连接。

进一步地，所述的本体的壁上设置有控制器Ⅱ21与显示屏22，气体净化区6内的海绵12内设置有水分传感器20，水分传感器20与控制器Ⅱ21信号连接，控制器Ⅱ21与显示屏22电连接，与进水管插孔3连接的水泵23与控制器Ⅱ21电连接，微型水泵24与控制器Ⅱ21电连接，离心风扇9的电源线25接调速器26，调速器26通过控制器Ⅱ21与水分传感器20连接。

进一步地，所述的进风口处设置有温湿度传感器Ⅰ、PM2.5传感器Ⅰ、甲醛传感器Ⅰ和VOC传感器Ⅰ，HEPA网的外侧设置有温湿度传感器Ⅱ、PM2.5传感器Ⅱ、甲醛传感器Ⅱ和VOC传感器Ⅱ，温湿度传感器Ⅰ、PM2.5传感器Ⅰ、甲醛传感器Ⅰ和VOC传感器Ⅰ以及温湿度传感器Ⅱ、PM2.5传感器Ⅱ、甲醛传感器Ⅱ和VOC传感器Ⅱ均与计算机连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型用海藻酸钠将人工湿地和河道中收集的活性污泥包埋到海绵中，利用污染高浓度甲醛的空气和二手烟气处理海绵包埋的活性污泥，驯化活性污泥中的微生物，然后利用甲基菌的无机盐培养基分离对空气污染物抗性强且生长快的甲基菌，制备空气净化材料，再利用这种材料构建基于生物反应器原理的空气净化器，用这种空气净化器可持续净化空气污染的毒性有机化合物；达到净化室内空气的目的；并且，该空气净化装置没有滤网，不需更换耗材，经济又实惠。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型滴水模块的正面视图；

图3为本实用新型滴水模块的反面视图；

图4为HEPA网的安装示意图。

图中，1-水箱、2-空气净化器本体、3-进水管插孔、4-抽水孔、5-进风区、6-气体净化区、8-进风口、9-离心风扇、10-边框、11-塑料筐、12-海绵、13-滴水模块、13-进水管、14-进水管孔、15-进水管、16-水位传感器、17-水位高度显示装置、18-LED声光报警灯、19-控制器Ⅰ、20-水分传感器、21-控制器Ⅱ、22-显示屏、23-水泵、24-微型水泵、25-电源线、26-调速器、27-圆形管、28-滴水孔、29-塑料边框、30-HEPA网、31-万向轮。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

如图1-4所示，所述的利用固定甲基菌和芽孢杆菌的海绵制备的空气净化装置包括水箱1、空气净化器本体2，空气净化器本体2设置在水箱1的顶部；

水箱1为方形结构，其体积为20（高）×30×40cm³，可容纳20升水，水箱1的四个角上安装有万向轮31，方便移动。

所述的水箱1的顶盖上设置有水泵的进水管插孔3、抽水孔4，进水管插孔3、抽水孔4的孔径均为2cm，进水管插孔3可通过水泵向水箱1内加水。

所述的水箱1采用半透明材料制成，水箱1内壁距离底部1cm处设置有水位传感器16，水箱1的前侧外壁上设置有水位高度显示装置17与LED声光报警灯18，水位传感器16通过控制器Ⅰ19与声光报警灯18信号连接；通过观察水位高度显示装置17可知道水的消耗程度及是否要灌水，当水箱1的水位低于1cm时，水位传感器16感应到这个水位高度，并将信号传递给控制器Ⅰ19，控制器Ⅰ19通过控制需要声光报警灯18报警提醒来提示需要向水箱1加水。

水箱1上放置的空气净化器本体2通过卡扣或卡槽的作用固定在水箱1的盖子上面。所述的空气净化器本体2本体为顶部开口的开放式结构，本体内分为两层，下层为进风区5，上层为气体净化区6。

所述的进风区5的体积为20×30×10（高）cm³，进风区5的底部中央开设有一个滤水口7，滤水口7的孔径为1cm，滤水口7与水箱1连通，滤水口7上设置有一层尼龙膜，使气体净化区6内多余的水通过滤水口7的尼龙膜过滤回收进入下层水箱1中，循环使用。进风区5的一个侧壁上开设有一个进风口8，进风口8与离心风扇9密封连接；密封时采用橡胶条或封口胶封边可避免进风区5漏风，离心风扇9的噪音≤50dB，功率为45-50W，风量约为300-400m3/h，离心风扇9的运转速度可调节，污染空气通过离心风扇9抽入进风区，然后上行通过气体净化区净化。

进风区5与气体净化区6分界处的本体上设置有突出的边框10，边框10上设置有一个盛装固定包埋甲基菌和芽孢杆菌后的海绵12的塑料筐11，塑料筐11的底部为方型格网结构；海绵12用海藻酸钠将人工湿地和河道中收集的活性污泥包埋到海绵中，利用污染高浓度甲醛的空气和二手烟气处理海绵包埋的活性污泥，驯化活性污泥中的微生物，然后利用甲基菌的无机盐培养基分离对空气污染物抗性强且生长快的甲基菌，制备空气净化材料，同时，在水箱1中可定期加入一些甲基菌的无机盐营养基溶液，为气体净化区6的微生物提供养分，保持它们的正常生长。然后，将海绵12剪切为条状结构后，卷成圆柱状，平行地装入到一个尼龙膜做成的袋子中，再将装有海绵12的尼龙膜袋子放入到塑料筐11中，这种材料构建基于生物反应器原理的空气净化器，无需更换耗材，可持续净化空气污染的毒性有机化合物。

所述的海绵12上设置有一个滴水模块13，气体净化区6的侧壁上开设有一个进水管孔14，进水管15通过微型水泵24与抽水孔4连接，所述的滴水模块13是采用方型槽管制备的方形格网，方形格网的一个角上设置有一个圆形管27，进水管15与圆形管27连通，格网的底部均匀的开设有滴水孔28，圆形管27与每个滴水孔28连通；所述的本体的壁上设置有控制器Ⅱ21与显示屏22，气体净化区6内的海绵12内设置有水分传感器20，水分传感器20与控制器Ⅱ21信号连接，控制器Ⅱ21与显示屏22电连接，与进水管插孔3连接的水泵23与控制器Ⅱ21电连接，微型水泵24与控制器Ⅱ21电连接，离心风扇9的电源线25接调速器26，调速器26通过控制器Ⅱ21与水分传感器20连接；将水分传感器20的探头放入海绵12中用于感受海绵12的含水量，微型水泵24的进水管15插入水箱1的抽水孔4中，当水分传感器20的探头感受到海绵12中的水分含量低于20-30%时，控制器Ⅱ21启动微型水泵24将水箱1中的水导入到滴水模块13中，由滴水模块13上均匀设置的滴水孔28对海绵12自动浇水，海绵12中的水分含量高于40-50%时停止浇水。

同时，离心风扇9的电源线25接调速器26和插入海绵12中的水分传感器20，使得离心风扇9的运转速度可根据海绵12的湿度自动调节，当水分含量为40-50%时，控制器Ⅱ21控制启动离心风扇9的最高档风速（350-400m3/h），当水分含量为30-40%时，控制器Ⅱ21控制启动离心风扇9的中档风速（300-350m3/h），当水分含量为20-30%时，控制器Ⅱ21控制启动离心风扇9的最低档风速（250-300m3/h），当水分含量低于15%时，离心风扇9停止转动，从而，保证海绵12水分的充足，实现海绵12的长久的过滤有毒气体，达到净化室内空气的目的。

所述的滴水模块13的上方本体内壁上设置有一个塑料边框29，塑料边框29上设置有HEPA网30，HEPA网30用于过滤PM2.5等颗粒状污染物。

所述的进风口处设置有温湿度传感器Ⅰ、PM2.5传感器Ⅰ、甲醛传感器Ⅰ和VOC传感器Ⅰ，HEPA网的外侧设置有温湿度传感器Ⅱ、PM2.5传感器Ⅱ、甲醛传感器Ⅱ和VOC传感器Ⅱ，温湿度传感器Ⅰ、PM2.5传感器Ⅰ、甲醛传感器Ⅰ和VOC传感器Ⅰ以及温湿度传感器Ⅱ、PM2.5传感器Ⅱ、甲醛传感器Ⅱ和VOC传感器Ⅱ均与计算机连接；从而实现进气区和出气区温湿度、PM2.5、甲醛和VOC浓度的实时检测，并通过计算机软件连续记录进气区和出气温湿度、PM2.5、甲醛和VOC浓度，以帮助判断净化器对PM2.5、甲醛和VOC的净化效果。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。