[实用新型]用于吸附气态污染物的吸附薄层及3D打印设备

说明书

本实用新型公开了一种用于吸附气态污染物的吸附薄层及3D打印设备，其中，该吸附薄层具有由表及底顺序的宏观大孔‑宏观介孔‑微孔梯度互联孔结构，能在初始阶段对气态污染物进行快速吸附并向内快速扩散，吸附传质通量大，从而增加了吸附材料的有效吸附容量，提高了吸附材料在有限时间内的利用率，实现了对室内广谱气态污染物的长期有效的吸附净化。

技术领域

本实用新型涉及室内空气净化技术领域，尤其是涉及一种用于吸附气态污染物的吸附薄层及3D打印设备。

背景技术

我国快速的城镇化发展使得每年新建住宅数目巨大，随之而来的还有装修材料和室内建材的大量使用。这些建材和涂料会释放挥发性有机气态污染物(VOCs)，对人体健康造成危害。而近年来建筑密闭性的提升也导致这些新建房屋内换气次数不足，使得室内空气污染问题日益严重。人的一生有87％的时间在室内度过，因此营造洁净健康的室内环境对人体健康的意义不言而喻。而由于新风处理的能耗要求和室外大气质量的限制，通风换气这一途径受到限制，因此需要寻求室内空气净化的手段。

目前，市售空气净化器采用的净化材料较为单一，多为活性炭，分子筛或是活性氧化铝等单一材料，通过制备成柱状材料颗粒的滤网，或者填充在风道中实现吸附净化。这样的净化方式和材料存在以下问题：首先，空气通过穿透柱状吸附材料实现吸附，在常见净化器的风速下，这种净化方式会产生明显的阻力；并且滤网吸附一段时间后就要更换，不仅不经济，而且更换下来的滤网难以处理；如果不及时更换，还有脱附形成二次污染的可能。

申请号为201710867357.3的中国专利提出了一种空气净化片和空气净化模组，一方面，在使用该模组进行净化时，空气通过吸附材料片层之间的流道使气态污染物被捕获，这种流动形式可以减小穿透材料产生的阻力；另一方面，该片层内置的加热丝可实现快速、均匀的原位电热再生，从而可有效地循环利用吸附材料，避免了频繁更换材料的问题。

然而，以上的空气净化方法都无法实现有限时间内吸附材料的高效利用。虽然在吸附初期，由于气态污染物被材料的表层吸附，净化模块会呈现较高的一次通过效率，但由于气态污染物在吸附材料内的扩散迁移速率低，且远远低于气态污染物在空气中的扩散迁移速率，因此在表层材料吸附平衡之后，气态污染物不能及时向内扩散迁移，导致一次通过效率会很快下降；所以，虽然吸附材料的内部还有很多吸附容量，但从表观的一次通过效率来看，已经无法再继续使用；因此需要强化吸附材料在初始阶段的性能，以延长其效率下降到阈值以下的时间。此外，单一的吸附材料或许对某一种或几种气态污染物具有良好的吸附性能，但是很难实现广谱气态污染物的控制。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于吸附气态污染物的吸附薄层，可以有效地提高吸附初始阶段时气态污染物在吸附薄层内扩散传质通量，从而提高吸附材料在有限时间内的利用率，增加吸附材料的有效吸附容量，实现对室内广谱气态污染物的长期有效控制。

根据本实用新型第一方面实施例的用于吸附气态污染物的吸附薄层，所述吸附薄层具有由表及底顺序的宏观大孔-宏观介孔-微孔梯度互联孔结构，所述吸附薄层为一体成型件。

所述吸附薄层根据以下吸附薄层内多孔介质传质机理进行设计得到，具体为：

其中，公式(1)为气态污染物在多孔介质内传质的控制方程；

C_空气表示气态污染物在多孔介质内空气部分的浓度，mg/m³；

t为时间，s；

D_e表示气态污染物在多孔介质中的等效扩散系数，m²/s，可由公式(3)得到；