一种利用絮凝酵母吸收降解甲醛的甲醛净化装置的制作方法

本发明涉及空气净化器技术领域，涉及针对室内甲醛空气污染净化的装置，具体是一种利用絮凝酵母吸收降解甲醛的甲醛净化装置。

背景技术：

甲醛位于人造板材的深层，因此室内建筑材料及办公用具中甲醛的释放是一个缓慢的、连续的、不间断的过程，使得居于室内的人们很容易长期接触低剂量的甲醛。而甲醛对人体健康有诸多不利的影响。目前对于室内主要空气污染物甲醛的净化方法有活性炭法、竹炭法、光触媒法、合成纤维法、负离子发生器法、冷触媒法、静电法、绿色植物吸收法等多种方法，但这些甲醛处理方法都存在一些弊端。

除绿色植物吸收法外，大多甲醛处理方法可单独应用于空气净化器，且可以通过协同作用，在同一台空气净化器中发挥作用。然而，研究显示，在目前市场上已有的空气净化器中，复合型的空气净化器的净化效果并不比单一的活性炭净化效果好，且根据不同的测定标准测定的净化效果和净化能力显示，现有的空气净化器质量良莠不齐，并不能满足日常生活的要求。此外，绿色植物的净化能力受季节、气候、温度、湿度的影响较大，空气净化效果波动较大，不适宜用作长期的空气净化。

技术实现要素：

为了更加快速、智能、高效、彻底、环保地实现甲醛的去除，发明一种与已有空气净化器原理不同的甲醛净化器非常有必要。本发明公开了一种利用絮凝酵母吸收降解甲醛的甲醛净化装置，包括净化室；净化室内设置有培养室，用于絮凝酵母的培养；将培养室围合起来的侧壁包括多孔支撑框架和膨体聚四氟乙烯薄膜；培养室内设置有多孔薄膜和/或多孔性填料，用于固定甘露糖从而交联固定絮凝酵母细胞；净化室内还设置有抽气泵，用于将净化室外的空气抽入培养室，通过多孔薄膜和/或多孔性填料，利用絮凝酵母吸收降解空气中的甲醛进行净化。多孔支撑框架为侧壁提供支撑，同时透水透气；膨体聚四氟乙烯薄膜透气不透水，避免培养液外流。经过净化的空气，被排出净化室外，优选地是从净化室顶部被排出。

在一个具体实施方式中，培养室为多层夹层结构，即由多层多孔薄膜分隔成多个夹层空间，为絮凝酵母细胞提供附着位点。在抽气泵的作用下，需要通过该多层多孔薄膜才能被排出，从而达到更好的净化效果。

在另一个具体实施方式中，培养室为填料式结构或者填料式与多夹层相结合的结构；填料式结构指培养室内设有多孔性填料，为絮凝酵母细胞提供附着位点；填料式与多夹层相结合的结构指培养室由多层多孔薄膜分隔成多个夹层空间，且在夹层空间中设有多孔性填料，为絮凝酵母细胞提供附着位点。

进一步地，净化室内还设有内室；内室的侧壁包括多孔支撑框架和膨体聚四氟乙烯薄膜；内室被包裹在培养室内，由内室的侧壁将内室和培养室分开；抽气泵设置在内室中；内室中还设置有装置清洗系统，用于提供解絮液；装置清洗系统通过输送管道与培养室联通；内室设有温湿控制系统，用于维持絮凝酵母细胞的生长条件。优选地，解絮液包括edta、柠檬酸钠和甘露糖中的一种或者多种。edta和柠檬酸钠通过脱除絮凝酵母絮凝所需要的钙离子来解絮；甘露糖通过竞争性抑制作用实现解絮。絮凝酵母培养液中包括ca²⁺。

进一步地，内室中还设置有辅助装置，辅助装置包括香薰装置；香薰装置产生的香薰蒸汽从净化室顶部排出；通过净化室外壁上的香薰控制键对香薰装置进行控制。优选地，香薰装置为香薰灯装置。

进一步地，还包括甲醛含量实时定量监控系统；内室内设置有与甲醛含量实时定量监控系统连接的甲醛探测元件；利用絮凝酵母吸收降解甲醛的甲醛净化装置的外表面上也设置有与甲醛含量实时定量监控系统连接的甲醛探测元件。

进一步地，还包括喷淋系统；喷淋系统包括喷淋培养液管道；培养室的顶部设置有加料口和喷淋培养液管道；培养室的底部设置有旋转清洗装置和排水管道。

进一步地，还包括温控系统和ph控制系统，分别用于控制培养室内的絮凝酵母培养液的温度和ph值。

进一步地，还包括氧化还原电位(orp)监控系统，用于监测培养室内的絮凝酵母培养液的氧化还原电位，进而获知利用絮凝酵母吸收降解甲醛的甲醛净化装置的工作效率。优选地，orp监控系统包括传感器和参比电极，传感器由惰性金属(如铂、铑、铱、金)构成，参比电极是ag/agcl。orp监控系统设置在净化室内。

进一步地，絮凝酵母为絮凝酵母spsc01，cgmcc0587。絮凝酵母spsc01为栗酒裂殖酵母(schizosaccharomycespombelindner2.1461)和酿酒酵母(sacchadromycescerevisiae2.607)的融合株，于2001年5月20日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(cgmcc，中国，北京)，登录号为cgmcc0587(见专利cn1436851a)。

进一步地，装置清洗系统通过设置在本甲醛净化装置外表面的清洗控制键控制。本甲醛净化装置外表面还设置有与orp监控系统和/或甲醛实时定量测定系统相连接的酵母生存状态指示灯和/或甲醛含量指示灯。酵母生存状态指示灯用于提示使用者是否需要更换新鲜絮凝酵母细胞。比如：若酵母生存状态指示灯为绿色，说明装置中絮凝酵母生长状态良好，装置工作正常；若酵母生存状态指示灯为红色，则需要更换新鲜絮凝酵母细胞。反之，亦可。甲醛含量指示灯与甲醛含量实时定量监控系统连接，用于实时为用户提供室内空气中的甲醛含量，即净化前的空气中甲醛的含量。

本发明的原理：

酵母细胞培养液(即上文中的絮凝酵母培养液)以水为溶剂，通过添加少量的葡萄糖等营养物质维持细胞的生长。酵母代谢甲醛生成二氧化碳和水，不会带来甲醛的二次释放。因而，利用酵母细胞培养液能够有效吸收并且去除甲醛气体。目前，絮凝酵母的研究已经有了初步的进展。据现有结果显示，酵母的絮凝主要是受絮凝基因(flocculationgenes，flo)的控制，通过调控flo1、flo5、flo11基因的表达可以调控酵母细胞的絮凝与解絮。其中，flo1型的絮凝酵母的絮凝主要是基于其表面的甘露糖残基和蛋白质间能够形成氢键。酵母细胞壁上的絮凝蛋白,在钙离子存在的条件下,和其他酵母细胞壁上的甘露糖残基特异性结合导致了酵母絮凝,钙离子的作用是使絮凝蛋白保持正确的构象。当向絮凝酵母培养液中添加ca²⁺时，由于钙桥的连接作用，酵母的絮凝会被加强；而当加入edta或者柠檬酸钠时，ca²⁺被去除，酵母细胞发生解絮。或者当加入甘露糖等糖类物质时，游离的甘露糖会与酵母细胞表面的甘露糖竞争结合絮凝酵母表面的蛋白质，使得絮凝减弱，酵母细胞发生解絮。这样，通过添加ca²⁺溶液、edta、柠檬酸钠或者甘露糖就可人为控制酵母细胞的絮凝与否，这为酵母的材料更换奠定基础。

氧化还原电位(orp)为溶液得失电子的能力，以毫伏(millivolt,mv)作为单位。orp值高代表溶液获得电子能力较强，处于氧化状态；orp值低代表溶液给出电子的能力增强，为还原状态。胞外的orp值可以作为胞内电子转移和氧化还原平衡净结果的反映，orp监控系统包括一个传感器和一个参比电极，传感器由惰性金属(如铂、铑、铱、金)构成，而参比电极通常是ag/agcl。通过orp水平的高低可以反映出培养液中酵母细胞的活性。

本发明涉及利用一种絮凝酵母细胞，通过其附着在多孔薄膜上，对空气中甲醛进行有效地吸收和代谢。用orp监控系统实时监控酵母细胞的生长状态。该絮凝酵母细胞为一切能够在ca²⁺作用下发生絮凝的酵母细胞。

有益效果：

1、絮凝酵母细胞附着在多孔薄膜和/或多孔性填料上，能模拟肺泡的大比表面积结构；处于装置夹层之中的酵母培养液营造的溶液环境和内置在装置之中的温控系统可以模拟肺部温暖湿润环境；利用酵母细胞模仿并优胜于人体细胞的对甲醛的有效代谢。

2、能利用絮凝酵母实现对空气中甲醛的有效吸收和代谢，转化成无污染的二氧化碳，过程彻底、环保、高效。

3、多层夹层结构和填料式结构或者其结合能为细胞的附着提供多位点，增大装置与甲醛空气的接触面积。

4、抽气泵能够加快室内空气在装置中流通，有效提高装置处理甲醛的效率。

5、温控系统、ph控制系统以及培养液喷淋系统，能够保证细胞在适宜的环境中生长，维持其较高水平的甲醛代谢速率。

6、内置orp监控系统，通过测量细胞培养液的氧化还原电位，实时监控酵母细胞的生长状态，维持装置较高水平的甲醛处理效率。

7、甲醛含量实时监测系统，能够监测环境中空气的甲醛含量，凭此判断是否需要使用本装置；也能监测净化后空气的甲醛含量，从而提示该设备是否工作良好。

8、融合辅助装置如香薰装置，在净化甲醛空气的同时，可以释放怡人的香料、精油蒸汽，兼具提神醒脑或镇静安眠的功能。

9、通过基因工程手段改造后的絮凝酵母能贴合在附着点上对空气中的甲醛进行有效的降解。

附图说明

图1是本发明的利用絮凝酵母吸收降解甲醛的甲醛净化装置的一种具体实施方式的结构示意图。

图2是多层式结构的示意图。

图3是填料式与多夹层相结合的结构的示意图。

图4是图3中的多孔性填料的放大图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。本发明中的絮凝酵母可以是一切能够在ca²⁺作用下发生絮凝的酵母，比如絮凝酵母spsc01，cgmcc0587。

实施例1

图1展示出了本发明的一个具体实施方式。在本实施例中，利用絮凝酵母吸收降解甲醛的甲醛净化装置包括净化室、甲醛含量实时定量监控系统、喷淋系统、温控系统、ph控制系统、orp监控系统和空气循环系统。

净化室包括培养室1和内室14。内室14被包裹在培养室1内。培养室1为多层夹层结构，即由多层多孔薄膜3分隔成多个夹层空间，这里为4层，但不限于4层。图2示出了该多层夹层结构，是由5层多孔薄膜3构成4层夹层空间。多孔薄膜3的作用是用于固定甘露糖。絮凝酵母与多孔薄膜3上的甘露糖交联结合后，也被固定到多孔薄膜3上。

考虑到支撑问题，引入了多孔支撑框架。在本实施例中多层夹层结构由多孔薄膜3和多孔支撑框架共同构成。多孔薄膜3贴合在多孔支撑框架的内侧壁上。培养室1顶部设置有加料口15和喷淋培养液管道2。本实施例中喷淋培养液管道2的数量是8个，但本发明不限于8个。喷淋培养液管道2属于喷淋系统的一部分。培养室1的底部设置有旋转清洗装置7和排水管道8。将培养室1围合起来的侧壁包括多孔支撑框架和膨体聚四氟乙烯薄膜。内室14的侧壁也包括多孔支撑框架和膨体聚四氟乙烯薄膜，其作用是将内室14与培养室1分隔开。孔支撑框架提供支撑，同时透水透气；膨体聚四氟乙烯薄膜透气不透水，避免培养液外流。因此，在本实施例中有5层多孔薄膜3、5层多孔支撑框架和2层膨体聚四氟乙烯薄膜。

内室14中设置有抽气泵6、装置清洗系统4，也可增加附属装置(如香薰灯，香薰装置产生的香薰蒸汽从净化室顶部排出；通过净化室外壁上的香薰控制键对香薰装置进行控制。香薰装置包括水箱，可以通过水箱的加热调节香薰蒸汽的释放)。在抽气泵6的作用下，净化室外的空气(净化前的空气)如图1中培养室1外的水平箭头所示，通过膨体聚四氟乙烯薄膜、多孔支撑框架和多孔薄膜3被抽入培养室1，被絮凝酵母吸收降解空气中的甲醛得到净化。净化后的空气从净化室的顶部排出如图1中向上箭头所示。

装置清洗系统4内装有解絮液，比如edta溶液、柠檬酸钠和/或甘露糖，根据需要能够通过输送管道将解絮液送入培养室1。

内室14内还设置有与甲醛含量实时定量监控系统连接的甲醛探测元件5；净化室的外壁上也设置有与甲醛含量实时定量监控系统连接的甲醛探测元件5。

orp监控系统包括传感器10和参比电极9，传感器10由惰性金属(如铂、铑、铱、金)构成，参比电极9是ag/agcl。orp监控系统设置在净化室内，传感器10和参比电极9均伸入培养室内的絮凝酵母培养液中，从而监测絮凝酵母的生长状态以获知装置的工作效率，进而确定是否需要更换新鲜培养细胞。

本装置的使用：

絮凝酵母细胞的活化。将絮凝酵母干粉与活化液按照一定比例混合，从加料口15加入。此时絮凝酵母细胞便与固定在多孔薄膜上的甘露糖交联成团状。

与orp监控系统和/或甲醛实时定量测定系统相连接的酵母生存状态指示灯13可以提示使用者是否需要更换新鲜絮凝酵母细胞。比如：若酵母生存状态指示灯13为绿色，说明装置中絮凝酵母生长状态良好，装置工作正常；若酵母生存状态指示灯13为红色，则需要更换新鲜絮凝酵母细胞。

更换新鲜絮凝酵母细胞的方法为：打开排水管道8，将培养室1内的酵母细胞培养液排净后关闭排水管道8。按清洗控制键11，则装置清洗系统4中的解絮液流入培养室1中，絮凝酵母解絮，且旋转清洗装置7协助冲洗夹层，将解絮液排净之后，重新往加料口添加新鲜絮凝细胞培养液，即完成本装置的重塑。

用户可以根据具体需求，决定是否在内室中加入一些附属装置如香薰装置，选择性配置提神醒脑或镇静安眠的精油，添加在附属装置香薰装置之中；香薰装置启动后，在净化空气的同时，向空气中释放精油成分。此功能可以根据用户个人需求通过香薰控制键开启或关闭。

由于在装置表面设置有直接接触室内空气的与甲醛含量实时定量监控系统连接的甲醛探测元件5，故能够实时为用户提供室内甲醛的含量，并且显示在甲醛含量指示灯12上。当甲醛含量超过0.1mg/m³，数字呈现红色，提醒用户该房间不宜久留；当甲醛含量低于0.1mg/m³，数字呈现绿色，表示室内甲醛含量达标，适宜人久居。

使用时，打开抽气泵6，将室内空气(净化前的空气)通过多孔薄膜3进入到培养室1中，在絮凝酵母的作用下甲醛被代谢为水和二氧化碳，从而得到净化。净化后的空气从净化室顶部排出。絮凝酵母与多孔薄膜3上固定的甘露糖结合，因此富集在多孔薄膜3上。由于有多层多孔薄膜3结构，因此空气被经过了多层净化，保证了甲醛的完全清除。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，培养室为填料式结构。即絮凝酵母的固定方式为利用固定有甘露糖残基的多孔性填料21(如图4所示)填充在培养室1中。絮凝酵母细胞经过活化后其絮凝蛋白与多孔性填料21表面的甘露糖交联固定，多孔性填料21为絮凝酵母细胞提供的多附着位点加大了室内甲醛与絮凝酵母细胞的接触面积。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，培养室为填料式与多夹层相结合的结构。即絮凝酵母的固定方式为利用固定有甘露糖残基的多孔性填料21(如图4所示)填充在多孔薄膜3构成的夹层结构中(夹层数量根据需要确定，一般为1-10层，图3仅示意出了一层结构)。絮凝酵母细胞经过活化后其絮凝蛋白与多孔性填料21表面的甘露糖交联固定，在多孔薄膜3构成的夹层结构(尤其是多层夹层结构)的基础上，多孔性填料21为絮凝酵母细胞提供的多附着位点进一步加大了室内甲醛与絮凝酵母细胞的接触面积。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。