交通工具客室空气杀菌除尘装置的制作方法

本发明属于空气过滤、空气洁净技术、暖通空调和微生物领域，具体涉及交通工具客室如高铁动车组和地铁客室空气杀菌除尘装置，可以在有效降低空气中的细菌、真菌等微生物浓度和颗粒物(PM2.5,PM10)浓度。

背景技术：

随着技术进步，包括高铁动车组、地铁等交通工具的车箱(客室，也包括大客车、轮船和飞机等)要保持使人舒适的温度和湿度，但属于相对密度的空间，在长时间运行过程中，该空间内的空气中含有多种混合的微生物。空气中悬浮微生物的浓度主要取决于室内卫生状况、旅客密度、乘客是否携带病菌等健康情况、乘客的活动情况、室内的新风量及通风效果等。交通工具客室内乘客密度大、活动频繁、通风不良时，细菌总数就容易超标。

乘客产生的唾液和痰液飞沫中含有一定数量的致病微生物，它们会附着于室内悬浮颗粒物进行传播和扩散，可对其他乘客和乘务人员引起致病效应。尤其在交通工具客室内空气湿度大、通风不良、阳光不足且相对封闭的情况下，微生物的生存和繁殖概率较大。这些微生物通过空调系统的风道向客室内其他风口扩散，对其他旅客造成潜在危害。再加上空调系统属于隐蔽工程，如果不经过有效维护，潜在致病性会在特定时间爆发显现出来。

高铁动车组和地铁等的运行会经过不同的地段，空调系统在引入新风的同时，也会引入室外的颗粒物和微生物。在特定情况下，如果发生生物恐怖袭击，现有的空调系统无法有效解决该问题，所产生的后果社会影响很大，涉及公共安全。因此，有必要对高铁动车组和地铁空调系统的空气进行杀菌除尘。

现有的空气杀菌除尘方法主要是填充式空气过滤器、静电除尘器等。上述方法存在如下缺点：(一)空气过滤器在过滤颗粒物的同时，由于阻力较大，给高铁动车组和地铁的风机选型带来困难。为此，为了降低空气过滤器阻力，所选择的的空气过滤器通常效率较低，无法实现杀菌的功能；(二)静电除尘器容易产生臭氧，这对空间相对密闭的交通工具客室室内人员不利。长时间长距离的运行，增加了人体暴露的时间和浓度。对于乘客和乘务人员的呼吸道产生潜在的危害。

此外近年来空气杀菌除尘装置亦有所发展。如上海交通大学的一种多功能空气净化装置(专利申请号：201710177764.1)、上海三石岩环境工程有限公司的空气净化器(专利申请号：201410406139.6.0)、芜湖顺景自动化设备有限公司的一种高效环保安全的空气净化处理设备(专利申请号：201611251586.4)。本发明提出的交通工具客室空气杀菌除尘方法及其装置可实现低功率、无拉弧放电现象，同时实现对微生物和颗粒物的高效捕集。利用本装置同时还可以对高铁动车组和地铁的既有空调系统进行更新改造，无需改变既有风机，能增加空调蒸发器的换热特性、提高空调系统的能效。

技术实现要素：

发明目的：本发明提供了交通工具客室空气杀菌除尘装置，能同时去除空气中的颗粒物和微生物，实现交通工具客室内洁净的室内空气环境。可实现低功率、无拉弧放电现象，同时实现对微生物和颗粒物的高效捕集。更新不同房间无需改变既有风机，能增加空调蒸发器的换热特性、提高空调系统的能效。

本发明技术方案：交通工具客室空气杀菌除尘装置，包括板式电极、正极杀菌除尘板、负极正极杀菌除尘板。其中板式电极包括正电极板1、正电极板用的直流电压正极5、负电极外框2、负电极外框用的直流电压负极6、正极杀菌除尘板3和负极杀菌除尘板4；

正极杀菌除尘板包括正极杀菌除尘板支撑结构3-1、多块正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2、3-3均匀垂直安装在正极支撑结构上，正极杀菌除尘板上设有用正电压施加的电极7；

负极杀菌除尘板包括负极杀菌除尘板支撑结构4-1、多块负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2、4-3均匀垂直安装在负极支撑结构上，负极杀菌除尘板上设有用负电压施加的电极8；

直流电压正极5与正电极板1相连，负电极外框2与负电极外框用的直流电压负极6相连，

正极杀菌除尘板支撑结构3-1上安装正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2、3-3，正极杀菌除尘板支撑结构3与正极杀菌除尘板上设有用正电压施加的电极7；负极杀菌除尘板支撑结构4-1与负极杀菌除尘板用负电极8相连、负极杀菌除尘板支撑结构4-1安装有负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2、4-3相连。

所述正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2、厚度为0.5～5mm，表面电阻值为10³～10¹⁵Ω，体电阻值为10³～10¹⁵Ω/cm。

正极杀菌除尘复合材料集尘板3-1板与板之间的距离为3～20mm。

输入电压高则板与板之间的距离远。

正极杀菌除尘复合材料集尘板厚度为0.5～5mm，表面电阻值为10³～10¹⁵Ω，体电阻值为10³～10¹⁵Ω/cm。

负极杀菌除尘复合材料集尘板厚度为0.5～5mm，表面电阻值为10～10¹⁴Ω，体电阻值为10～10¹⁴Ω/cm。

多块正极杀菌除尘复合材料集尘板与多块负极杀菌除尘复合材料集尘板相对面交错安装；

所述正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2、正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2、……，以工程塑料聚丙烯PP、聚苯醚PPE或聚碳酸酯PC为载体，石墨烯、碳纳米管和纳米银与载体材料均匀复合，介电常数小于4.0的复合材料。

交通工具客室空气杀菌除尘方法，通过在1kV～30kV的平均输入电压基础上，平均输入电压指直流电压叠加产生正弦或余弦波形的电压，提高颗粒物捕集效率和杀菌效率。

所述正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2的板间距为3-10mm。

所述负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2、负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2、……，厚度为0.5～5mm，表面电阻值为10～10¹⁴Ω，体电阻值为10～10¹⁴Ω/cm。

所述负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2的间距为1-100mm。

以工程塑料聚丙烯PP、聚苯醚PPE和聚碳酸酯PC为载体，通过添加物高分散技术，实现石墨烯、碳纳米管和纳米银的均匀复合材料，获得介电常数小于8.0的复合材料，由此组成的空气杀菌除尘装置无拉弧现象，而且无臭氧产生。

所述正极杀菌除尘板用正余弦正电极7，在平均电压为4-30kV的基础上叠加正弦或余弦的电压，可以有效提高杀菌除尘复合材料集尘板的捕集效率。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果：

(1)以工程塑料聚丙烯PP、聚苯醚PPE和聚碳酸酯PC为载体，通过添加物高分散技术，实现石墨烯、碳纳米管和纳米银的均匀复合材料，获得的复合材料介电常数低，导电特性导热特性优秀，耐高温，阻燃，满足高铁，地铁材料的阻燃要求。

(2)上述复合材料制成的杀菌除尘装置形成的场强中，不会产生拉弧现象，且不存在激烈放电现象，无臭氧产生。

(3)该杀菌除尘装置的耗功功率很小，而且在2m/s的迎面风速情况下阻力低于5Pa，在8m/s的迎面风速情况下阻力只有30Pa。

(4)对于大于等于0.3μm的颗粒物捕集效率大于60％，且一次性杀菌效率大于90％。

(5)在气流的上游设置板式电极，有很好的倍增效果。

(6)该装置可以安装在高铁和地铁空调系统中原有过滤器位置，不会增加体积、不改变原有结构，无需替换风机，不增加风机功耗，能有效增强下游换热器的换热效果，提高空调系统能效。

总之，本发明交通工具客室空气杀菌除尘方法及其装置可实现低功率、无拉弧放电现象，同时实现对微生物和颗粒物的高效捕集。利用本装置同时还可以对高铁动车组和地铁的既有空调系统进行更新改造，无需改变既有风机，能增加空调蒸发器的换热特性、提高空调系统的能效。

附图说明

图1为本发明中交通工具客室空气杀菌除尘装置示意图；

图2为本发明中铁动车组和地铁客室空气杀菌除尘装置三维模型图(针对图1)；

图3为正极和负极杀菌除尘板穿插示意图一。

图4为正极和负极杀菌除尘板穿插示意图二。

图5为正弦电压示意图。

图6为余弦电压示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明做进一步说明，以便更好地理解本发明。

如图1和图2所示，含尘带菌的空气通过正电极板1和负电极外框2，接着通过正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2和负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2之间、正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2和负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2之间、……的通道，带电颗粒物在相应的集尘板上收集，带菌的颗粒物以及微生物在场强作用下被去除。

如图3和图4所示，正极和负极杀菌除尘板进行穿插，正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2和负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2之间、正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2和负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2之间……形成气流的通道。

正极杀菌除尘复合材料集尘板和负极杀菌除尘复合材料集尘板，通过添加物高分散技术，实现石墨烯、碳纳米管和纳米银的均匀有序复合材料，获得介电常数小于4.0的复合材料。

如图5和图6所示，通过在正极杀菌除尘板用正余弦正电极7上，由平均电压为1-30kV的直流电压基础上叠加正弦或余弦的或经过调整的具有时间和场强成函数变化的有规律电场电压，可以有效提高杀菌除尘复合材料集尘板的捕集效率。

根据附图的交通工具客室空气杀菌除尘装置，包括板式电极、正极杀菌除尘板、负极杀菌除尘板。其中板式电极包括正电极板1、正电极板用的直流电压正极5、负电极外框2、负电极外框用的直流电压负极6、正极杀菌除尘板3和负极杀菌除尘板4；

正极杀菌除尘板3包括正极杀菌除尘板支撑结构3-1、多块正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2、3-3均匀垂直安装在正极支撑结构上，正极杀菌除尘板上设有用正电压施加的电极7；

负极杀菌除尘板4包括负极杀菌除尘板支撑结构4-1、多块负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2、4-3均匀垂直安装在负极支撑平面上，负极杀菌除尘板上设有用负电压施加的电极8；

直流电压正极5与正电极板1相连，负电极外框2与负电极外框用的直流电压负极6相连；

正极杀菌除尘板3支撑结构3-1与正极杀菌除尘复合材料集尘板3-1、3-2相连；

正极杀菌除尘板支撑结构3-1与正极杀菌除尘板上设有用正电压施加的电极7；

负极杀菌除尘板支撑结构4-1与负极杀菌除尘板用负电极8相连；

负极杀菌除尘板支撑结构4-1与负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2、4-3相连。

所述正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2、3-3厚度为0.5～5mm，表面电阻值为10³～10¹⁵Ω，体电阻值为10³～10¹⁵Ω/cm。正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2与3-3之间的距离为3～20mm。

负极杀菌除尘复合材料集尘板厚度为0.5～5mm，表面电阻值为10～10¹⁴Ω，体电阻值为10～10¹⁴Ω/cm。负极杀菌除尘复合材料集尘板3-2与3-3之间的距离为3～20mm。

多块正极杀菌除尘复合材料集尘板与多块负极杀菌除尘复合材料集尘板相对面交错安装，但不相连。

所述正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2、正极杀菌除尘复合材料集尘板3-2、……，以工程塑料聚丙烯PP、聚苯醚PPE或聚碳酸酯PC为载体，石墨烯、碳纳米管和纳米银与载体材料均匀复合，介电常数小于4.0的复合材料。所述负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2、负极杀菌除尘复合材料集尘板4-2、……，以工程塑料聚丙烯PP、聚苯醚PPE或聚碳酸酯PC为载体，石墨烯、碳纳米管和纳米银与载体材料均匀复合，介电常数小于8.0的复合材料。利用异氰酸酯、重氮盐处理氧化石墨烯表面，在氧化石墨烯表面覆盖环氧、羟基、羧基、重氮官能基团。通过溶剂共混、熔融共混或者原子转移自由基原位聚合嫁接作用以实现石墨烯在高分子材料中的高度分散。最后利用肼还原氧化石墨烯以提高导电导热性能，肼对其它材料基本不产生作用。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均以包含在本发明的保护范围之内。