空气净化材料净化性能测定方法与流程

本发明涉及空气净化领域，特别是指一种空气净化材料净化性能测定方法。

背景技术：

当前，全球范围内环境日趋恶化，我国多个城市包括北京在内的空气污染越来越严重是不争的事实。特别是近期出现的连续大范围雾霾天气更加促进了人们对空气质量的担忧。同时，人们对居室环境的过度装饰装修导致在施工过程中会排放大量的甲醛、苯、甲苯和氨等挥发性有机物(总挥发性有机物，Total Volatile Organic Compounds，TVOC)，一方面造成室内空气污染，一方面与NOx(氮氧化物)在光照作用下发生光化学反应，导致对流层臭氧浓度和二次有机气溶胶浓度升高等问题，直接或间接地影响着人体健康。在国家各项空气治理政策的倡导和广大市场需求的刺激下，我国市场上甲醛净化壁纸、功能性石膏板、三聚氰胺生态板、净醛涂料、除霾漆、硅藻泥生态板等各类功能性空气净化材料发展迅猛。

为了保障空气净化产品的健康发展，我国制定了相应的评价空气净化材料净化性能的标准。其中适用于涂料、涂膜、片材等空气净化材料对污染物净化性能测定的标准方法主要为：QB/T 2761-2006《室内空气净化产品净化效果测定方法》和JC/T 1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》。但这两个方法都只能评价空气净化材料对污染物的简单降低效果，且评价结果准确性不高。

技术实现要素：

本发明提供一种空气净化材料净化性能测定方法，该方法能够测定多种空气净化材料对多种污染气的净化效率，并且测定结果更加准确。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

本发明提供一种空气净化材料净化性能测定方法，所述方法用于空气净化材料净化性能测定装置，所述测定装置包括外舱，所述外舱上开设有第一外舱气流入口和第一外舱气流出口，所述方法包括：

步骤1：将空气净化材料放置到所述测定装置内；

步骤2：从所述第一外舱气流入口通入污染气，所述污染气的浓度为C_in；

步骤3：在所述第一外舱气流出口处实时测定污染气的浓度C_out，并记录测定时间t；

步骤4：计算空气净化材料在t时刻对污染气的净化效率η：

进一步的，所述步骤1还包括：记录空气净化材料具有净化功能的表面积A；

所述步骤2还包括：记录污染气的流速f；

所述步骤4还包括：计算空气净化材料在t时刻对污染气的净化容量F和空气净化材料对污染气的净化持久性P，其中：

P＝∑_i(F_i×Δt_i)，Δt_i＝t_i-t_i-1

F_i为t_i时刻空气净化材料对污染气的净化容量。

进一步的，所述测定装置还包括内舱，所述步骤1包括：

步骤11：将所述空气净化材料放置到所述内舱中；

步骤12：将所述内舱放置到所述外舱中。

进一步的，所述外舱的顶部设置有光源，所述内舱包括可伸缩的内舱托架，所述内舱上设置有石英窗口，所述步骤1还包括：

步骤13：调节内舱托架，使得内舱与光源达到合适的距离，该距离使得空气净化材料处的光照强度达到试验要求；

步骤14：开启所述光源。

进一步的，所述第一外舱气流入口连接有标准污染气供给装置和洁净空气供给装置；所述外舱上还开设有第二外舱气流入口和第二外舱气流出口，所述第二外舱气流入口和第二外舱气流出口通过气流通道连接，所述气流通道上设置有液态污染物注射室；所述步骤2之前还包括步骤1’或步骤1”，其中：

所述步骤1’包括：调节所述标准污染气供给装置和洁净空气供给装置的流量，使得标准污染气和洁净空气混合为污染气，所述污染气的浓度为C_in；

所述步骤1”包括：调节所述标准污染气供给装置的流量，向液态污染物注射室注射入一定量的液态污染物，使得标准污染气和液态污染物混合为污染气，所述污染气的浓度为C_in。

进一步的，所述气流通道上设置有气体真空泵，所述步骤2之后，步骤3之前还包括：

步骤21：关闭第一外舱气流入口和第一外舱气流出口，打开第二外舱气流入口和第二外舱气流出口，打开气体真空泵，使得污染气在外舱内循环；

步骤22：一段时间后，打开第一外舱气流入口和第一外舱气流出口，关闭第二外舱气流入口和第二外舱气流出口，关闭气体真空泵。

进一步的，所述方法还包括：

步骤5：通过第一外舱气流入口通入洁净空气，直至在第一外舱气流出口处测得污染气浓度与空气接近。

进一步的，所述测定装置还包括加速试验管，所述步骤1包括：

步骤11’：在加速试验管中依次填入多孔固定材料、玻璃棉、磨碎到一定粒径的空气净化材料、玻璃棉和多孔固定材料；

步骤12’：将所述加速试验管放置到所述外舱中，并使得加速试验管与所述第一外舱气流入口和第一外舱气流出口连接。

进一步的，所述步骤3还包括：记录污染气穿透加速试验管的时间t_b；

所述步骤4还包括：计算空气净化材料对污染气的净化持久性P’：

其中，m为空气净化材料的质量。

本发明具有以下有益效果：

本发明能够通过分析一定时间内污染气浓度随时间的变化规律，计算得到特定时间空气净化材料对污染气的净化效率。并且本发明在测试时，污染气连续流动，充分考虑了污染气不断产生、空气净化材料实际使用过程中表面空气流动等因素的影响，连续的动态吹扫气可将反应产物及时吹走，最大化地发挥空气净化材料的净化作用，使得测定结果更准确。

本发明可适用于基于物理吸附型、化学反应型以及复合型空气净化材料的净化性能的分析，如涂料、壁纸、石膏板、人造板、片材、纺织品等产品。

本发明可实现空气净化材料对醛类、苯系物、NOx、SO₂等各种可挥发性污染物的监测。

综上所述，本发明的空气净化材料净化性能测定方法能够测定多种空气净化材料对多种污染气的净化效率，并且测定结果更加准确。

附图说明

图1为本发明中的外舱结构示意图；

图2为本发明中的内舱结构示意图；

图3为本发明中的加速试验管结构示意图；

图4为外舱和内舱组合后的示意图；

图5为外舱和加速试验管组合后的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种空气净化材料净化性能测定方法，方法用于空气净化材料净化性能测定装置，如图1所示，测定装置包括外舱100，外舱100包括外舱舱体110，外舱舱体为测定装置的主体，可为表面抛光处理或惰性化的不锈钢、有机玻璃等低吸附性的材质，外舱舱体110的侧壁上设置有第一外舱气流入口120和第一外舱气流出口130，测定方法包括：

步骤1：将空气净化材料放置到测定装置内。本步骤中，空气净化材料位于外舱内，可以是简单的放在支架上，也可以是放在后文所述的内舱内或者加速试验管内。

步骤2：从第一外舱气流入口通入污染气，污染气的浓度为C_in。本步骤中，将污染气生成装置与第一外舱气流入口通过管道连接，污染气生成装置是指产生污染气并使得污染气以一定流速流入第一外舱气流入口的装置，污染气生成装置简单的一个例子为：储气罐，该储气罐内储存有浓度为C_in的污染气，储气罐上有阀门或质量流量控制器，控制污染气以流速f流入第一外舱气流入口的装置。

步骤3：在第一外舱气流出口处实时测定污染气的浓度C_out，并记录测定时间t。本步骤中，气泵(或采气装置)和检测系统800与第一外舱气流出口连接。在t时刻通过气泵或采气装置在第一外舱气流出口采集气体，使用检测系统检测污染气的浓度C_out，得到C_out随时间的变化规律。此步骤可测试t为1d、2d、7d、28d等不同时间的污染物净化效率和净化容量。对于需要测试净化持久性的空气净化材料，须每天连续监测，直至空气净化材料对污染物的净化容量降低为1d时的1/2时，可结束实验。

步骤4：计算空气净化材料在t时刻对污染气的净化效率η：

本发明有以下有益效果：

本发明能够通过分析一定时间内污染气浓度随时间的变化规律，计算得到特定时间空气净化材料对污染气的净化效率。并且本发明在测试时，污染气连续流动，充分考虑了污染气不断产生、空气净化材料实际使用过程中表面空气流动等因素的影响，连续的动态吹扫气可将反应产物及时吹走，最大化地发挥空气净化材料的净化作用，使得测定结果更准确。

本发明可适用于基于物理吸附型、化学反应型以及复合型空气净化材料的净化性能的分析，如涂料、壁纸、石膏板、人造板、片材、纺织品等产品。

本发明可实现空气净化材料对醛类、苯系物、NOx、SO₂等各种可挥发性污染物的监测。

综上所述，本发明的空气净化材料净化性能测定方法能够测定多种空气净化材料对多种污染气的净化效率，并且测定结果更加准确。

本发明还能测定空气净化材料在t时刻对污染气的净化容量F和空气净化材料对污染气的净化持久性P，相应的步骤为：

步骤1还包括：记录空气净化材料具有净化功能的表面积A。此时的空气净化材料经过了预处理，预处理一般是指将空气净化材料做成片状，或者将空气净化材料涂覆到玻璃板上等。

步骤2还包括：记录污染气的流速f。

步骤4还包括：计算空气净化材料在t时刻对污染气的净化容量F和空气净化材料对污染气的净化持久性P，其中：

P＝∑_i(F_i×Δt_i)，Δt_i＝t_i-t_i-1

F_i为t_i时刻空气净化材料对污染气的净化容量。

本发明能够测定空气净化材料的净化容量，以及净化持久性，净化容量和净化持久性能够评估空气净化材料长时间使用后的应用效果，并且净化容量和净化持久性能够更全面和准确的反映空气净化材料的净化性能。

作为本发明的一种改进，如图2所示，测定装置还包括内舱200，内舱200包括内舱舱体210，内舱舱体210内部用于放置空气净化材料400，内舱舱体210的一端设置有内舱气流入口220，另一端设置有内舱气流出口230。步骤1包括：

步骤11：将预处理的空气净化材料放置到内舱中，预处理方法与前述相同。

步骤12：将内舱放置到外舱中，如图4所示，并使得内舱气流入口与第一外舱气流入口相对，内舱气流出口与第一外舱气流出口相对。

本发明中内舱能够保证充分的进气量，并与空气净化材料充分接触反应。

优选的，内舱舱体210沿气流流动方向依次包括进气部211、净化部212和出气部213，内舱气流入口220设置在进气部211上，内舱气流出口230设置在出气部213上；进气部211为锥台形，优选为四棱锥台或圆锥台，净化部212为柱形，优选为四棱柱，方便放置空气净化材料，出气部213为锥形，优选为四棱锥或圆锥。当进气部为圆锥台、净化部为四棱柱、出气部为圆锥时，进气部、净化部和出气部的连接处设置有过渡面。为了稳定和均匀化污染气气流，进气部211设置有至少一道气流格栅260。

部分空气净化材料需要光催化，为了适用光催化空气净化材料，本发明中外舱(具体为外舱舱体110)的顶部设置有光源190，可依据检测对象选择使用日光灯、紫外光源、氙灯等光源，内舱200还包括可伸缩的内舱托架240，具体的，内舱托架240连接在内舱舱体210的下方，用于调节内舱高度，达到实验所需的光照强度，内舱(具体为净化部212)的上方设置有石英窗口250，用于透过紫外或可见光光线，步骤1还包括：

步骤13：调节内舱托架，使得内舱与光源达到合适的距离，该距离使得空气净化材料处的光照强度达到试验要求；

步骤14：开启光源。

本发明可在不同光源系统下测试空气净化材料对空气中污染物的净化性能。若使用玻璃材质的外舱舱体，且光源为紫外光源，需用遮光布将外舱舱体遮蔽。

本发明中，为了产生多种种类、浓度和湿度的污染气，可以在第一外舱气流入口120连接有标准污染气供给装置500、洁净空气供给装置600，如果需要调节湿度，还可以包括加湿装置700；外舱舱体110的侧壁上还设置有第二外舱气流入口140和第二外舱气流出口150，第二外舱气流入口140和第二外舱气流出口150通过位于外舱舱体110外部的气流通道160连接，气流通道160上设置有液态污染物注射室161。气流通道可为不锈钢、聚四氟乙烯管或硅胶软管等材质。步骤2之前还包括步骤1’或步骤1”，其中：

步骤1’包括：调节标准污染气供给装置和洁净空气供给装置的流量，使得标准污染气和洁净空气混合为污染气，污染气的浓度为C_in。标准污染气供给装置将甲醛、乙醛、苯系物、NO_X、SO₂等各种气态污染物输出，洁净空气供给装置将洁净空气输出(如果需要调节湿度，进入加湿装置)，与气态污染物混合，得到特定浓度的污染气。

步骤1”包括：调节标准污染气供给装置的流量，向液态污染物注射室注射入一定量的液态污染物，使得标准污染气和液态污染物混合为污染气，污染气的浓度为C_in。液态污染物注射室将液态污染物注射进气流通道，并进入外舱舱体，洁净空气供给装置将洁净空气输出(如果需要调节湿度，进入加湿装置)，进入外舱舱体，与液态污染物混合，得到特定浓度的污染气。

为了控制外舱内气体流动，同时避免污染气在外舱舱体底部的沉积，外舱舱体110内设置有风扇170，风扇170设置在外舱舱体110的侧壁和/或底壁的内表面。气流通道160上设置有气体真空泵162，气体真空泵用于外舱舱体动态内循环过程的气流控制。

步骤2之后，步骤3之前还包括：

步骤21：关闭第一外舱气流入口和第一外舱气流出口，打开第二外舱气流入口和第二外舱气流出口，打开气体真空泵，使得污染气在外舱内循环。

步骤22：一段时间后，打开第一外舱气流入口和第一外舱气流出口，关闭第二外舱气流入口和第二外舱气流出口，关闭气体真空泵。

为了更好地控制污染气的流速，以及更精确的设置污染气的浓度，标准污染气供给装置500和第一外舱气流入口120之间设置有用于控制气体流量的第一质量流量控制器510和用于连通或关闭管道的第一气体阀520，洁净空气供给装置600和第一外舱气流入口120之间设置有第二质量流量控制器610和第二气体阀620，洁净空气供给装置600和加湿装置700之间设置有第三气体阀710。

本发明中，外舱舱体可以有多种结构，优选的，外舱舱体110为顶端开口的壳体，壳体形状优选为圆柱形，开口处设置有外舱舱盖180，外舱舱体110和外舱舱盖180之间设置有密封材料，密封材料为硅橡胶垫圈、金属铝垫片等。

为了试验后的设备保持清洁，测定方法还包括：

步骤5：通过第一外舱气流入口通入洁净空气，直至在第一外舱气流出口处测得污染气浓度与空气接近。

作为本发明的另一种改进，测定装置还包括加速试验管300，如图3所示，加速试验管300包括试验管管体310，试验管管体310内部用于填充空气净化材料400，试验管管体310的一端设置有试验管气流入口320，另一端设置有试验管气流出口330。优选的，加速试验管300还包括导气管340，导气管340连接在试验管管体310的两端，导气管用于方便连接第一外舱气流入口和第一外舱气流出口。加速试验管还包括多孔固定材料350和玻璃棉360，本发明中，使用加速试验管测定净化持久性测试时间较长的空气净化材料，可以通过污染气穿透加速试验管的时间计算空气净化材料对污染气的净化持久性P’，其中计算方法为：

步骤1包括：

步骤11’：在加速试验管中依次填入多孔固定材料、玻璃棉、磨碎到一定粒径的空气净化材料、玻璃棉和多孔固定材料。多孔固定材料可以为陶瓷或金属等材质的多孔制品，用于固定空气净化材料的装填位置；玻璃棉用于稳定和均匀化污染气气流。

步骤12’：将加速试验管放置到外舱中，并使得加速试验管通过导气管与第一外舱气流入口和第一外舱气流出口连接，如图5所示。

步骤3还包括：记录污染气穿透加速试验管的时间t_b。t_b为污染气穿透加速试验管的时间，即首次在第一外舱气流出口检测到污染气的时间。

步骤4还包括：计算空气净化材料对污染气的净化持久性P’：

其中，m为空气净化材料的质量。

本发明通过污染气穿透加速试验管的时间t_b表征净化持久性，能够更全面和准确的反映空气净化材料的净化性能。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。