纳米海绵在空气净化领域中的应用及与空气负离子联合净化处理微小颗粒物的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空气中微小颗粒物净化处理技术领域，具体地说是纳米海绵在空气净 化领域中的应用及与空气负离子联合净化处理微小颗粒物的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 随着城市的发展与工业化脚步的不断加快，城市空气污染已日益威胁城区居民的 生活，空气中微小颗粒物严重影响人们的身体健康。微小颗粒物的尺寸越小，进入呼吸道的 部位越深。
[0003] 尺寸在10微米的颗粒物通常沉积在上呼吸道，尺寸在10微米以上的颗粒物，会被 挡在人的鼻子外面，尺寸在2. 5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可 通过痰液等排出体外，对人体健康危害相对较小。一般认为尺寸小于2. 5微米的颗粒物（PM 2. 5)被人体吸入后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心 血管病等方面的疾病，对人体身体健康产生危害。PM2. 5表示每立方米空气中这种颗粒的 含量，这个值越高，代表空气污染越严重。世界卫生组织在2005年版《空气质量准则》中指 出：当PM2. 5年均浓度达到每立方米35微克时，人的死亡风险比每立方米10微克的情形 约增加15%。
[0004] 另据有关科学数据显示，由于人们有70%的时间是呆在室内的，其中城市居民在 室内的活动时间在90 %以上，所呼吸的空气主要来自室内，与室内污染物接触的机会和时 间多于室外，特别是PM2. 5颗粒，主要原因在于PM2. 5尺寸非常小，普通门窗无法有效阻 挡。国环境保护署经过历时5年的调查发现，许多民用和商用建筑内的空气污染程度极高， 是室外空气污染的数倍至数十倍，有的甚至超过100倍。
[0005] 面对如此严峻的空气污染现状，呼吁人们治理室内外空气污染的声音越来越高， 采用空气负离子净化空气的方法应运而生。近几年来，家用空气负离子空气净化器种类繁 多，然而实际应用时发现，现有的负离子空气净化器主要存在如下问题：
[0006] 1、现有负离子空气净化器进风口和出风口大都离得比较近，这便造成了说空气的 扰动，洁净空气还没被使用就被进风口吸入进行再次净化，不仅造成了能源浪费，而且洁净 空气得不到有效的利用；
[0007] 2、现有负离子空气净化器功效甚微，其主要原因是他们忽略了空气负离子在空气 中存活的时间很短暂，所产生的空气负离子在距离放电针尖端1米之外就检测不到了；另 一方面，高浓度的空气负离子存活在负离子空气净化器大约10公分左右；再一方面，生产 厂家单方面追求制造高浓度空气负离子的同时释放出大量臭氧，导致新污染产生，对人体 健康造成威胁；
[0008] 3、现有负离子空气净化器成本高，价格昂贵，且净化处理能力有限，特别是针对PM 2. 5效果不明显，限制了其推广使用。
【发明内容】
[0009] 本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种结构设计合理、工作稳定可 靠、成本低廉、使用方便的纳米海绵与空气负离子联合净化处理微小颗粒物的技术，采用本 发明的技术方案后，能有效净化处理微小颗粒物，尤其是对PM2. 5和PM10净化效果显著， 便于给用户营造一个清新的工作、学习和生活环境，达到健康环保的目的。
[0010] 本发明的纳米海绵在空气净化领域中的应用及与空气负离子联合净化处理微小 颗粒物的方法和设备，其创新点归纳如下：
[0011] 1、本发明设计有纳米海绵，并将其与空气负离子技术联合应用，理论依据在于以 下几个方面：
[0012] 其一，将纳米海绵覆盖在进风口处，作为初效净化层，纳米海绵依靠海绵内的纳米 级毛细管开孔结构，在强制引风作用下经进风口进入设备内部，能初步过滤一部分微小颗 粒物，自动吸附一部分微小颗粒物，其余微小颗粒物则通过纳米海绵；
[0013] 其二，纳米海绵的开孔率可达99%，并完全以柔韧的纤维丝相连，具有风阻小，比 重轻，吸音降噪效果好、热稳定性好、卫生性好等优点，能满足使用者日常生活和夜间使用 的需要；
[0014] 其三，纳米海绵能吸附负离子发生器在制造空气负离子过程中所产生的臭氧，这 样就能使释放出来的臭氧浓度不会对人体健康造成威胁，同时吸附在纳米海绵的臭氧还能 化学分解吸附在海绵内的微小颗粒物，增加了空气净化能力；；
[0015] 其四，由于纳米海绵的吸附作用，使纳米海绵带正电荷（微小颗粒物具有说正电 特性），游离在空气中的空气负离子依靠静电吸附作用向纳米海绵扩散，纳米海绵表面富集 了大量空气负离子，并在界面处进行分解反应，这样就使分解反应由无序变为有序，增加了 反应分子间相互碰撞的几率，空气净化能力增强；
[0016] 其五，纳米海绵又叫密胺海绵，它的主要材质是密胺树脂，是以三聚氰胺为原料， 然后与甲醛进行反应以后，再进行缩合而成的一种聚合物材料，含有弱极性键N-H和C-N， 在电晕放电产生空气负离子的同时，空气负离子会聚集在聚合物的表面，还会撞击聚合物 的表面，在撞击聚合物表面的同时，一方面将自生能量传递给聚合物分子，另一方面，因空 气负离子的能量略高于聚合物中的化学键能，因此空气负离子完全有足够的能量引起聚合 物内的各种化学键发生断裂或重新组合，这样，空气负离子就与聚合物表面发生化学作用， 使聚合物表面产生高活性的自由基和正离子，进而改善聚合物的表面性质，具体的：
[0017] 放电针尖端利用直流高压产生高压电晕，高速电离出大量的电子，而电子并无法 长久存在于空气中，立刻会被空气中的氧分子捕捉，形成空气负离子，微小颗粒物则被高压 电场吸引：空气负离子一方面对通过纳米海绵的微小颗粒物进行化学分解，另一方面与纳 米海绵表面作用，在纳米海绵表面产生高活性的自由基和正离子，由于微小颗粒物本身带 正电荷，吸附在纳米海绵内的微小颗粒物之间、以及吸附在纳米海绵内的微小颗粒物与纳 米海绵表面所产生的正离子之间因静电斥力作用，使微小颗粒物发生物理解体，增加了微 小颗粒物与空气负离子的接触面积，加快了空气负离子对微小颗粒物的化学分解作用，进 一步增加了空气净化能力；在电离过程中，空气负离子迅速向正极移动，带动了附近空气流 通，形成一种所谓"离子风"，在放电针周围形成一个负电压，使未被电离的空气不断涌入， 离子化的空气不断向外扩散；
[0018] 其六，纳米海绵廉价易得，目前广泛应用于餐具清洁去污、建筑材料、交通工具、航 空航天、电子信息、家用电器等领域，这样就有助于成本控制。
[0019] 2、本发明改变了人们传统的偏见，人们普遍认为，出风口处比进风口处的空气质 量好，而采用本发明的技术方案，进风口处比出风口处空气质量好，理论依据在于以下几个 方面：
[0020] 其一，进风口在强制引风作用下不断涌入未被电离的空气，带入大量氧分子，负离 子发生器在进风口处，电晕放电电离出的电子无法长久存在于空气中，容易被氧分子捕捉， 产生大量空气负离子，由于空气负离子在空气中存活的时间很短暂，且所产生的空气负离 子不断碰撞污染气体而消耗，这样就使得在出风口处空气负离子浓度比较低，出风口质量 反而不好；
[0021] 其二，放电针尖端靠近进风口处，由于放电针尖端利用直流高压产生高压电晕，高 速电离出大量的电子和正离子，而电子并无法长久存在于空气中，立刻会被空气中的氧分 子捕捉，形成空气负离子，而在电离过程中，空气负离子迅速向正极移动，带动了附近空气 流通，形成一种所谓"离子风"，在放电针周围形成一个负电压，使未被电离的空气不断涌 入，离子化的空气不断向外扩散，这样在未被电离的空气中随之带入氧分子，有益于氧气分 子捕捉电子生成更多的空气负离子；
[0022] 其三，由于空气负离子在空气中存活的时间很短暂，高浓度的空气负离子存活在 空气负离子空气净化器大约10公分左右，由于放电针尖端靠近进风口一侧，这样放电针 尖端距离人鼻腔入口大约9-11公分的位置，这个位置空气负离子浓度高，空气净化效果显 著；
[0023] 其四，将进风口进风面积设计为大于出风口出风面积，这样在进风口处，污染空气 就能得到稀释效果，也是导致进气口空气质量高的其中一个因素。
[0024] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0025] 1、本发明提供一种纳米海绵在空气净化领域中的应用，具体的，将纳米海绵应用 在空气净化领域中。
[0026] 2、本发明提供一种纳米海绵与空气负离子联合净化处理微小颗粒物的方法，包括 如下步骤：
[0027] 将含有微小颗粒物的空气引入到安装有负离子发生器和纳米海绵的设备中，具体 的，将纳米海绵和负离子发生器安装在设备的进风口处，利用设备中引风组件的强制引风 作用，使