一种纳米流体除尘效果测试方法

本发明涉及粉尘防治，特别涉及一种纳米流体除尘效果测试方法。

背景技术：

1、粉尘是常见于建筑工地、矿场、工业料场、加工车间等场所的漂浮颗粒物，由人力、风力、机械力等外力作用产生。高浓度的粉尘会增加生产机械设备的磨损率，同时会导致从业人员患上呼吸系统和心脑血管疾病，并在特定条件下引发粉尘爆炸。因此，采矿、金属冶炼、建筑等大多数生产行业，对除尘技术提出了重要要求。

2、湿式除尘技术是一种除尘液作用于含有粉尘的气体，以防止粉尘散逸并净化气体环境的技术。湿式除尘技术具有效率高、除尘器结构简单、造价低、占地面积小、操作维修方便等特点，特别适宜于处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体，因此得到了广泛应用。

3、作为湿式除尘的关键，除尘液的选择对于除尘效果具有重要影响。相较于目前广泛应用的水，选择具有粉尘更强吸附能力的液体能够显著提高湿式除尘的效果。

4、纳米流体是一种新型流体材料，由于其纳米级别的尺寸，具有优良的吸附能力。然而，目前还没有出现一套用于测试纳米流体除尘效果的相关测试装置和测试方法，限制了纳米流体作为除尘液的应用。也无法为选择合适的纳米流体种类、粒径、浓度等影响因素提供客观准确的依据。

5、因此，提供一种纳米流体除尘效果测试方法，对于纳米流体在除尘领域的应用具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种纳米流体除尘效果测试方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种纳米流体除尘效果测试方法，采用纳米流体除尘系统进行纳米流体除尘效果测试。

3、所述纳米流体除尘系统包括纳米流体测试系统、纳米流体回收系统和纳米流体制备系统。

4、所述纳米流体测试系统包括除尘室、喷淋管网和粉尘浓度计。所述除尘室包括连通的除尘腔和灰斗。所述灰斗布置在除尘腔的下方。所述灰斗通过纳米流体输出管与纳米流体回收系统联通。所述除尘腔的外壁上设置进气口、出气口和进液口。所述进气口、出气口和进液口连通除尘腔的内腔与外环境。所述进气口和出气口位置处均设置有粉尘浓度计，分别测量除尘前后气体中的粉尘浓度。

5、所述喷淋管网包括纳米流体输入管和喷头。所述纳米流体输入管与纳米流体制备系统连通。所述纳米流体输入管通过进液口伸入除尘腔的内腔。所述纳米流体输入管上连接有多个喷头。

6、纳米流体除尘效果测试方法具体包括以下步骤：

7、1)制备纳米流体。

8、2)纳米流体通过喷头在除尘腔内形成喷雾，粉尘通过进气口进入，被纳米流体喷雾吸附后沉降。其余气体通过出气口排出。吸附了粉尘的纳米流体液滴由灰斗收集，经纳米流体输出管注入纳米流体回收系统。

9、3)吸附了粉尘的纳米流体在纳米流体回收系统中逐步沉降分层。取上层的纳米流体研究分析纳米流体除尘后性质变化。

10、4)计算纳米流体吸收率和纳米流体利用率。

11、5)改变工况并编号，重复实验步骤1)～4)。探究不同工况下纳米流体吸收率、纳米流体利用率和纳米流体除尘后性质的变化规律。

12、进一步，纳米流体吸收率的计算式如式(1)所示。

13、

14、式中，c1为进气口粉尘浓度，mg/m3。c2为出气口粉尘浓度，mg/m3。

15、进一步，所述纳米流体回收系统包括分离腔。所述灰斗通过纳米流体输出管与分离腔的内腔联通。所述分离腔的侧壁上设置有排液口。所述排液口连通分离腔的内腔与外环境。所述排液口的管线上设置有阀组。所述分离腔中布置有zeta电位仪、表面张力仪和吸光度检测仪。

16、进一步，所述纳米流体制备系统包括制备腔和液泵。所述制备腔整体为箱体结构。所述制备腔的顶壁上设置有纳米颗粒添加口和注水口。所述制备腔的内壁上贴敷有超声振动仪。所述制备腔中盛放有测纳米流体初液。所述制备腔的内腔中布置有zeta电位仪、表面张力仪和吸光度检测仪。所述纳米流体输入管与制备腔连通的管路上设置有液泵。

17、进一步，基于电位变化的纳米流体利用率的计算式如式(2)所示。基于张力变化的纳米流体利用率的计算式如式(3)所示。基于吸光度变化的纳米流体利用率的计算式如式(4)所示。

18、

19、

20、

21、式中，u1为分离腔处纳米流体电位，mv。u2为制备腔处纳米流体电位，mv。式中，σ1为分离腔处纳米流体表面张力，mn/m。σ2为制备腔处纳米流体表面张力，mn/m。a1为分离腔处纳米流体吸光度，l/(mol·cm)。a2为制备腔处纳米流体吸光度，l/(mol·cm)。

22、进一步，所述除尘腔中还设置有支架。所述喷头安装于支架上。

23、进一步，步骤5)中，改变工况为纳米流体的种类、纳米流体的粒径、纳米流体的浓度、喷头压力、喷头数量和除尘腔环境温度。

24、进一步，所述除尘腔的内腔中设置有变温器。

25、进一步，所述除尘腔为箱体结构。

26、进一步，所述灰斗为锥体或漏斗状结构。

27、本发明的技术效果是毋庸置疑的：

28、a.本发明在纳米流体除尘效率的基础上，进一步提出了纳米流体的利用率，实现了纳米流体除尘前后性质变化的定量分析，为纳米流体除尘能力评价提供了依据；

29、b.本发明实现了纳米流体的种类、粒径、浓度，喷头压力、数量，环境温度等影响因素对纳米流体吸收率及利用率的影响分析，为提高纳米流体的除尘效果提供了理论基础；

30、c.本发明提出了一种纳米流体除尘效果测试方法，为后续纳米流体除尘性质相关研究提供了实验基础，对于推广纳米流体在除尘方面的应用提供了思路。

技术特征：

1.一种纳米流体除尘效果测试方法，其特征在于：采用纳米流体除尘系统进行纳米流体除尘效果测试；

2.根据权利要求1所述的一种纳米流体除尘效果测试方法，其特征在于：纳米流体吸收率的计算式如式(1)所示；

3.根据权利要求1所述的一种纳米流体除尘效果测试方法，其特征在于：所述纳米流体回收系统包括分离腔(11)；所述灰斗(8)通过纳米流体输出管(24)与分离腔(11)的内腔联通；所述分离腔(11)的侧壁上设置有排液口(10)；所述排液口(10)连通分离腔(11)的内腔与外环境；所述排液口(10)的管线上设置有阀组(9)；所述分离腔(11)中布置有zeta电位仪(12)、表面张力仪(13)和吸光度检测仪(14)。

4.根据权利要求3所述的一种纳米流体除尘效果测试方法，其特征在于：所述纳米流体制备系统包括制备腔(18)和液泵(22)；所述制备腔(18)整体为箱体结构；所述制备腔(18)的顶壁上设置有纳米颗粒添加口(15)和注水口(16)；所述制备腔(18)的内壁上贴敷有超声振动仪(17)；所述制备腔(18)中盛放有测纳米流体初液；所述制备腔(18)的内腔中布置有zeta电位仪(12)、表面张力仪(13)和吸光度检测仪(14)；所述纳米流体输入管(23)与制备腔(18)连通的管路上设置有液泵(22)。

5.根据权利要求4所述的一种纳米流体除尘效果测试方法，其特征在于：基于电位变化的纳米流体利用率的计算式如式(2)所示；基于张力变化的纳米流体利用率的计算式如式(3)所示；基于吸光度变化的纳米流体利用率的计算式如式(4)所示；

6.根据权利要求1所述的一种纳米流体除尘效果测试方法，其特征在于：所述除尘腔(7)中还设置有支架(5)；所述喷头(6)安装于支架(5)上。

7.根据权利要求1所述的一种纳米流体除尘效果测试方法，其特征在于：步骤5)中，改变工况为纳米流体的种类、纳米流体的粒径、纳米流体的浓度、喷头压力、喷头数量和除尘腔环境温度。

8.根据权利要求1所述的一种纳米流体除尘效果测试方法，其特征在于：所述除尘腔(7)的内腔中设置有变温器(25)。

9.根据权利要求1所述的一种纳米流体除尘效果测试方法，其特征在于：所述除尘腔(7)为箱体结构。

10.根据权利要求1所述的一种纳米流体除尘效果测试方法，其特征在于：所述灰斗(8)为锥体或漏斗状结构。

技术总结
发明提供一种纳米流体除尘效果测试方法。该方法通过对纳米流体的物理性质及吸附性的分析，设计了尽可能有利于粉尘吸附的新型除尘系统，该系统针对纳米流体除尘效果的主要影响因素设置了对应的调节装置，实现了不同影响因素下纳米流体除尘的全过程记录。依据该装置形成了可调节变量的测试方法，该方法提出了两种全新的评估指标，通过吸收率和利用率实现了对纳米流体除尘效果的定量分析。可进一步对纳米流体除尘效果进行预测，为不同条件下纳米流体的选择提供依据。

技术研发人员：梁金燕,江城子,马腾飞,许博超,霍紫煊,湛金飞,郑皓泷,邹全乐
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15