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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
館藏文物保存微環(huán)境用多功能組合式空氣凈化器
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本產(chǎn)品將生物質(zhì)凈化與納米光催化凈化技術(shù)以及多種凈化技術(shù)組合聯(lián)用，可針對(duì)館藏文物保存微環(huán)境下不同污染狀況和處理要求選用相應(yīng)的凈化單元模塊，凈化效果好，能滿足文物安全保護(hù)、保存的要求，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)空白。
詳細(xì)介紹：
產(chǎn)品采用光催化凈化單元作為第一單元，納米光催化劑在可見(jiàn)光下激發(fā)產(chǎn)生具有超強(qiáng)氧化能力的氫氧自由基，能夠快速分解空氣中的污染物，更具有殺菌消毒功能?；瘜W(xué)吸收單元可以進(jìn)一步凈化被污染空氣中對(duì)文物產(chǎn)生威脅的有毒有害成分；生物質(zhì)凈化單元能有效地強(qiáng)化凈化效果，吸附容量大、吸附速度快，凈化效果好，還具有調(diào)濕抗菌的功能；凈化臭氧單元吸收分解臭氧；出口處的過(guò)濾凈化單元可有效地吸附細(xì)微顆粒。 展柜中被污染空氣由進(jìn)氣口經(jīng)氣泵進(jìn)入本產(chǎn)品后，分別進(jìn)入光催化處理單元、化學(xué)吸收處理單元、生物質(zhì)處理單元、凈化臭氧單元、顆粒過(guò)濾凈化單元被凈化處理。凈化后的潔凈空氣回到展柜中。

作品圖片

  • 館藏文物保存微環(huán)境用多功能組合式空氣凈化器
  • 館藏文物保存微環(huán)境用多功能組合式空氣凈化器
  • 館藏文物保存微環(huán)境用多功能組合式空氣凈化器

作品專(zhuān)業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

創(chuàng)新點(diǎn)： 1、本凈化器基于生物質(zhì)—光催化集成凈化技術(shù)，可以耦合凈化復(fù)雜體系下多種污染物，以此種耦合技術(shù)開(kāi)發(fā)適用于博物館微環(huán)境的微動(dòng)力的小型設(shè)備。 2、多種方式自由組合，針對(duì)性強(qiáng)。 3、充分利用了生物質(zhì)活性表面的吸附能力和化學(xué)凈化的特性凈化低濃度博物館污染氣體，尤其是針對(duì)文物保存和“展柜”微環(huán)境的應(yīng)用。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、如何篩選高效的生物質(zhì)，如何制備出實(shí)用的高效的光催化劑以及如何制備出高效的化學(xué)濾料，是該裝置凈化技術(shù)的難點(diǎn)和關(guān)鍵。 2、如何實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)技術(shù)與光催化技術(shù)等多種處理技術(shù)的有機(jī)協(xié)調(diào)組合。需要充分考慮凈化對(duì)象和微環(huán)境特征，充分利用各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化組合設(shè)計(jì)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1、凈化裝置的外形尺寸38cm×48cm×50cm。 2、凈化裝置的最大送風(fēng)量為0.8m3/h，能耗為80W，重量50kg。 3、凈化裝置處理單元筒體由薄壁不銹鋼裝飾管制成，設(shè)計(jì)成雙筒式，氣流流向?yàn)檎鄯凳?，凈化裝置的內(nèi)部承壓小于1 MPa。 4、凈化裝置的溫度為室溫，濕度為20-60%。 5、穩(wěn)定的NOx凈化率，臭氧凈化率和最短有效凈化時(shí)耗為95%、97% 和2h。

科學(xué)性、先進(jìn)性

建立能夠適用于不同微環(huán)境以及不同保存要求的空氣凈化裝置是適合我國(guó)各類(lèi)博物館的實(shí)際情況的，具有緊迫性和重要性，而國(guó)內(nèi)博物館目前尚未有這類(lèi)空氣凈化裝置。本裝置具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)： 1、本凈化器利用各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，集成了光催化—生物質(zhì)凈化技術(shù)，適用于博物館微環(huán)境的凈化復(fù)合污染氣體，操作簡(jiǎn)便。 2、將裝置中不同的空氣凈化單元設(shè)計(jì)成可選擇、可更換的結(jié)構(gòu)形式后，可針對(duì)博物館不同的文物保存微環(huán)境和凈化要求，選用相應(yīng)的凈化模塊組合。 3、目前利用半導(dǎo)體TiO2作為光催化劑處理污染物就是環(huán)境污染治理方面研究最為熱門(mén)的方向之一，該技術(shù)具有能耗低、可在常溫常壓下操作、對(duì)污染物去除率高、可凈化多種有機(jī)物、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，此外還能殺死細(xì)菌和病毒。 4、充分利用了生物質(zhì)炭活性表面的吸附能力和化學(xué)凈化的特性凈化低濃度博物館污染氣體，尤其是針對(duì)文物保存和“展柜”微環(huán)境的應(yīng)用，與國(guó)外同功能凈化裝置相比具有很大的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。生物質(zhì)炭主要為竹炭，竹炭產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)新興的產(chǎn)業(yè)而竹炭在我國(guó)竹炭生產(chǎn)原料極為充足。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

華東理工大學(xué)第八屆“奮進(jìn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽 二等獎(jiǎng)； 參加2009年上海市科技節(jié)現(xiàn)場(chǎng)展示。

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

作品可展示的形式

實(shí)物展示；圖片展示；錄像展示；樣品展示。

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1、多種方式自由組合，針對(duì)性強(qiáng)。 2、使用壽命長(zhǎng)，再生容易。 3、生物質(zhì)凈化充分利用我國(guó)生物質(zhì)能源，變廢為寶，節(jié)省成本。 4、體積小巧，并在底部安裝萬(wàn)向輪子，移動(dòng)方便。 5、靜音、無(wú)噪聲。 適用范圍： 可用于各博物館展柜、展廳、貯藏室等，具有廣闊開(kāi)發(fā)應(yīng)用潛力。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 本裝置的成本低。裝置中填料總共只需要50元左右，可以保證連續(xù)使用1年。裝置的加工費(fèi)用每臺(tái)1萬(wàn)元，批量生產(chǎn)的話費(fèi)用至少會(huì)下降20%。這樣一臺(tái)空氣凈化裝置每平米費(fèi)用約為1.5萬(wàn)。對(duì)比上海博物館書(shū)畫(huà)展廳引進(jìn)的一套Purafil裝置，布置400平方米使用，總成本7500萬(wàn)元，每平方米費(fèi)用約為20萬(wàn)。 我國(guó)博物館數(shù)量穩(wěn)步增加,全國(guó)博物館總數(shù)目前已達(dá)2300多個(gè)。按照每個(gè)博物館配備200個(gè)本裝置進(jìn)行空氣凈化，則光裝置購(gòu)買(mǎi)上就可以節(jié)省將近900萬(wàn)，再加上濾料更換的費(fèi)用，每年更可以為國(guó)家節(jié)省一大筆費(fèi)用。

同類(lèi)課題研究水平概述

在二十世紀(jì)三四十年代國(guó)外博物館發(fā)展了基于HVAC（采暖、通風(fēng)和空調(diào)）系統(tǒng)文物保護(hù)措施，一方面滿足恒溫恒濕的要求，另一方面將過(guò)濾材料納入空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，達(dá)到凈化空氣的目的，如Purial和Camfil公司都是如此。他們的過(guò)濾材料多采用高比表面積和高孔隙率的材料，如蜂窩狀活性炭、球狀活性炭、新型活性炭、分子篩、沸石、多孔粘土礦石、活性氧化鋁和硅膠等。這種采用中央空調(diào)系統(tǒng)及空氣凈化過(guò)濾系統(tǒng)實(shí)施大環(huán)境凈化的處理方式前期投資巨大，運(yùn)行費(fèi)用高昂。陳傳涓等人。近期提出的太陽(yáng)能吸附式空調(diào)的研發(fā)進(jìn)展雖然在在節(jié)能上提出了新的概念，并且在前景發(fā)展上可能可以代替目前博物館的空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但只是做了基礎(chǔ)的研究，距離真正能投產(chǎn)運(yùn)用還有很長(zhǎng)的路。 真正在文物保護(hù)裝置上實(shí)現(xiàn)突破是人們意識(shí)到HVAC系統(tǒng)諸多缺點(diǎn)后，把展柜納入到HVAC系統(tǒng)中開(kāi)始，但此時(shí)這個(gè)系統(tǒng)僅控制溫度和濕度，而且對(duì)于展柜而言HVAC系統(tǒng)過(guò)于龐大。從二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始，一些公司與博物館合作設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于展柜微環(huán)境的小型裝置。加拿大文物維護(hù)中心在八十年代開(kāi)始建造可以為多個(gè)展柜提供并聯(lián)凈化的大型裝置，并由Kennedy-Trimnell Inc.公司建立了20套單元實(shí)際應(yīng)用。在1993年，Microclimate Technologies公司展示了他們一系列的大型裝置Constant Volume Generator (CVG，也就是后來(lái)的MCG)。這些裝置中都以控制溫濕度為主，在循環(huán)供氣過(guò)程中使用過(guò)濾材料來(lái)凈化氣體中的污染物以便為展柜微環(huán)境提供清潔、安全的保存環(huán)境，但這些裝置在引入國(guó)內(nèi)時(shí)價(jià)格都非常昂貴，很難在國(guó)內(nèi)博物館中推廣。 國(guó)內(nèi)針對(duì)博物館展柜的空氣處理系統(tǒng)僅見(jiàn)廣東省博物館于1994年設(shè)計(jì)建立的一套用于書(shū)畫(huà)展柜的凈化過(guò)濾系統(tǒng)。該系統(tǒng)空氣處理采用活性炭吸附技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)展柜空氣的凈化處理，具有一定的借鑒作用，但該系統(tǒng)非常笨重（僅空氣凈化箱就400kg）不易移動(dòng)，只適用于大的展柜，不具有普適性。展柜微環(huán)境保護(hù)另外一種方法就是通過(guò)定期充氮密封以期達(dá)到安全保存文物的目的，如中國(guó)專(zhuān)利ZL200620051057.5 ，但充氮保護(hù)技術(shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)展柜要求很高，而且需要定時(shí)置換氮?dú)?，操作?fù)雜，難以在眾多的中小型博物館大規(guī)模推廣。
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