新型湿式除霾器与其除霾效果研究

摘 要：雾霾日益严重，亟待制定合理的解决方案，目前已运用极小液滴结合尘埃粒子从而沉降的湿式除霾原理研制了新型湿式除霾器。本文运用烟片和香烟模拟雾霾天进而采用仪器工作除霾，用TH-150系列智能中流量空气总悬浮颗粒物采样器对其效果进行测定，分析测定数据最终得出结论。

关键词：PM2.5；湿式除尘器；采样器

中图分类号：X511 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2017）08-0147-02

Design and Research of New Wet Atomization and Except Haze Effect

Hu Kangjing

（School of Water Conservancy and Environment，Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： Ncreasingly serious fog and haze， the urgent need to develop reasonable solutions.At present， using very small droplets combined with dust particles to sink the wet daze principle developed a new wet atomization and dust removal equipment. In this paper， usedsmoke and cigarettes to simulate the haze day and equipment in addition to haze， TH-150 series of intelligent flow of air in the total suspended particulate matter sampler determine the effect， final analyzed of the measured data.

Keywords： PM2.5；wet dust collector；sampler

1 新型湿式除霾器的结构及原理

装置外部为45cm×45cm×55cm的长方体，内部有电磁阀、雾化池、超声波振荡器、风机、液位传感器、51单片机、外部电源线、变压器、塑胶水管等，在长方体的四个侧面上部分别开有4个小孔。其中，外部电源线与变压器相连给单片机及雾化器供电，将单片机与液位传感器、变压器相连，新型湿式除霾器结构图如图1所示。[1]单片机通过检测置于储液桶内壁的液位传感器的状态控制电磁阀的工作状态，接通及断开供水管道，进而控制雾化池中的水量，并控制超声波振荡器的开闭。雾化池中控制有一定的水位，超声波振荡器位于雾化池内，对雾化池内储存的水，通过超声波震荡的方式进行雾化。雾化好的水雾由上方的风机经小孔将液滴吹出，达到除霾效果。

2 新型湿式除霾器效果检测实验

2.1 所用仪器及方案

本次实验采用的测量仪器是TH-150系列智能中流量空气总悬浮颗粒物采样器。采样气体经过切割器、滤膜、压差口，由采样泵排气口排出，仪器设定为两个采样段，每个采样段耗时30min，两个采样段间隔为1min。通过测量放入的滤膜前后重量差值，计算得出PM2.5值。

实验方案如下：首先，测试密闭空间中的空气质量，确保空气质量为优，；其次，点燃香烟或者烟片，使其充分扩散，模拟雾霾天，测量得到空气质量为重度或者严重污染；然后，开启新型湿式除霾器进行喷淋沉降；最后，测量喷淋后的PM2.5值变化。

2.2 实验变量参数设定

为了控制多余变量，在空间选择上，使用一个高3.75m、长7.58m、宽4.92m的密闭空房子进行实验。

2.2.1 喷淋量。喷淋量由两个因素控制，分别是喷淋时间和雾化器数。在箱体内安装了3个相同的雾化器，并且由各自的开关控制，同时结合密闭空间大小以及每分钟每个喷头工作所耗水量，选择喷淋时间30、10、3.5、3、2.5、2、0.5min和3、2、1個雾化器组合实验。

2.2.2 喷淋过后的沉降时间。依据新型湿式除霾器的原理，是由粒径相互接近的水滴和尘埃粒子相互结合，继而沉降达到除霾的效果，所以沉降时间就在很大程度上起到决定实验结果的作用，由于结合过后的混合物重量、粒径都过于小，难以直接计算，于是只能根据喷淋条件及效果来选择沉降时间，实验过程中选择了300、180、120、60、30、20、5min和0min这几个沉降时间。

2.2.3 源强大小。源强大小，就是在使用新型湿式雾化器之前密闭空间的PM2.5值、PM10值和TSP值。由于保持空间密闭，在实验前测得空间的空气质量为优（即PM2.5值为0～50），所查找的资料表明，燃烧一根香烟所产生的PM2.5为12mg[2]。那么，在特定密闭空间内点燃一根香烟就可以模拟室外雾霾天（即PM2.5的值为200～300，空气质量为重度污染）。但考虑到香烟中还有尼古丁、焦油等有害成分，会在一定程度上影响实验结果，后期实验改用燃烧烟片来模拟雾霾天。

3 结果与分析

3.1 最佳工作条件

对实验结果进行分析后发现，就特定空间来说，最符合新型湿式除霾器的预期结果的实验条件是喷淋时间为3.5min，沉降时间为0min，开一个雾化器。经过反复实验，在该实验条件下，能把空气质量从重度污染、严重污染（PM2.5值200～500）降到优、良、轻度污染（0～150），见表1。

需要说明的是，即便在最佳实验条件下，由于选用的检测空气质量仪器是基于检测空气通过滤膜前后的质量差原理进行工作的，而其质量差的数值非常小，有太多的操作误差会影响实验结果，所以即便是同一源强下都无法保证喷淋后能得到一样的空气质量。

3.2 其他条件下的结果分析

3.2.1 开启多个雾化器。当开启2个或者3个雾化器的时候，虽然理论上加大了指定粒径的水滴数，但雾化器雾化出水滴后会先在箱体内进行相互结合，将小粒径水滴结合成了大粒径水滴，然后再经过风扇扩散到四周，小粒径水滴变成大粒径水滴，也就弱化了能和直径小于等于2.5μm的颗粒物相结合从而沉降的功能[2]。又因为结合后的大粒径水滴不能及时沉降，仍然漂浮在空气中，当夹带着大粒径水滴的空气通过检测仪器时，会沁湿滤膜，即便参照规范采用烘箱进行干燥，也无法保证将水分除尽，从而加重滤膜的重量。

3.2.2 喷淋时间和沉降时间过长。喷淋时间过长会导致的结果与开启多个雾化器效果类似，均因为产生水滴数量过多造成实验效果不理想，但不同之处在于喷淋时间过长时，水滴粒径增大现象是在箱体外发生的。

由于结合后的混合物沉降速度较快，在保证充分扩散的前提下，喷淋结束就可进行测试。而一旦沉降时间过长，因为已沉降下来的混合物没有得到处理，且混合物的质量较轻，会受到空气流动等外界影响，从而会再次扬尘，造成二次污染，削弱甚至是破坏新型湿式除霾器的作用。

4 设备需要改进的地方

设备需要改进的地方有两点：①该新型湿式除霾器是利用小粒径液滴与尘埃粒子结合、沉降的原理从而达到降低PM2.5值的效果，所以必然会加大空气中湿度，但是在运用采样器测量PM2.5的值时，对空气中相对湿度要求是小于等于90%，根据规范采用的干燥手段却无法保证达到该要求，所以会对实验测试结果造成一定的误差；②拆卸不易，一旦发生故障需要拆卸维修，就需要耗费大量人力物力。

参考文献：

[1]多克辛.大气灰霾追因与防治对策：河南省大气灰霾污染专项研究成果[M].北京：中国环境出版社，2016.

[2]胡满银，赵毅，刘忠.除尘技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

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