智能液基多功能空气净化系统及方法

1.本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种空气净化系统及方法。


背景技术：

2.近年来，在健康防护方面需要优良空气质量的意识大大提高，人们越来越关注室内外空气质量。其中，最危险的空气污染之一是气溶胶，气溶胶是指悬浮在气体介质中的固体或液体颗粒所组成的气态分散系统，其可含有粉尘、细菌、病毒、异味、有害气体或雾滴等复杂悬浮混合物。由于气溶胶具有较大的比表面积并吸附有毒空气污染物，可以穿透人的支气管，通过肺甚至进入血液导致疾病与死亡。如何高效去除气溶胶是解决空气污染问题的关键，具有十分重要的现实意义。因此，探索能去除气溶胶的高效、节能、可循环使用的空气净化设备和技术既是获得洁净、卫生空气的现实需要。现阶段常用的空气净化方法有hepa滤网、活性炭吸附、触媒催化等，但都存在着需及时更换耗材、易脱附、成本高、对于部分物质无效等问题。
3.近些年已开发一些固体多孔膜材料用于空气净化，但由于传统固体滤膜材料的物理化学性质与其材料结构不变，其表面性质通常不可改变，无法应对复杂的外部环境变化，且这些滤网功能较单一，净化颗粒物时不能同时处理化学蒸汽和有毒气体。另外，当膜材料吸附达到饱和后，囤积的污染物还会再次释放，形成二次污染。现阶段有研究人员也开发出一些利用水作为主要的吸附剂的空气净化器，但其净化效率低、气溶胶与水接触不充分、占用空间大、能耗大、水泵易被污染物堵塞且寿命及可靠性低、运行噪声污染等弊端仍限制了其应用范围。因此，如何设计和开发新型空气净化系统，实现高效、低流阻、多功能、长久的空气净化，并能够解决当前固体滤膜不易循环使用等痛点，是目前紧迫的民生重要需求。


技术实现要素：

4.本发明提供了智能液基多功能空气净化系统及方法，以克服上述空气净化的技术问题，提供一种有效净化空气的系统和方法。
5.为了实现以上目的，本发明的技术方案之一为：
6.一种智能液基多功能空气净化系统，包括壳体，壳体内设有空腔，空腔的腔体的一侧为进气端，腔体的另一侧为出气端；所述腔体内在进气端和出气端之间设有液基系统；所述液基系统包括水平阵列式固体基质和功能液体，所述固体基质由功能液体所浸润，所述液基系统为开放式或半开放式流道，便于气体流动，功能液体稳定包覆在流道内壁面并不完全填充孔道从而形成液衬孔(liquid-lined pore)或者孔内液线(liquid lining)，在孔道内部形成一条具有液体层的通路；所述进气端设有第一气溶胶传感器，所述出气端设有第二气溶胶传感器；所述智能液基多功能空气净化系统还包括控制模块，所述控制模块电信号连接所述第一气溶胶传感器和所述第二气溶胶传感器。
7.进一步优选地，所述液基系统为固体基质和功能液体组成的单层液基单元；或是固体基质和功能液体组成的多层液基单元，所述多层液基单元平行排列。单层液基单元优
选为垂直于进气端和出气端的空气流动方向；多层液基单元可垂直于进气端和出气端的空气流动方向，也可以和进气端和出气端的空气流动方向平行。
8.进一步优选地，所述腔体内在所述进气端和所述出气端之间设有离子极化模块。引入极化模块时，可大大减小对膜孔道尺寸、膜厚度以及功能液体层厚度的要求。
9.进一步优选地，所述进气端设置的第一气溶胶传感器，用于分析检测进气端的空气的化学成分，所述出气端设置的第二气溶胶传感器，用于分析检测出气端的空气的化学成分；所述智能液基多功能空气净化系统还包括控制模块，所述控制模块电信号连接所述第一气溶胶传感器和所述第二气溶胶传感器；所述监测模块接收来自第一气溶胶传感器和第二气溶胶传感器的信号，从而分析空气污染程度和空气净化程度。
10.所述固体基质的孔径范围为1μm-5000μm，优选地，为100μm-1000μm。
11.所述固体基质从进口方向到出口方向长度范围为5cm-200cm，优选地，为20cm-80cm。
12.本技术方案可采用较低压力进行空气净化。
13.本发明的技术方案之二为：
14.一种智能液基多功能空气净化系统，包括壳体，壳体内设有空腔，空腔的腔体的一侧为进气端，腔体的另一侧为出气端；所述腔体内在进气端和出气端之间设有离子极化模块和液基系统；所述液基系统由固体多孔基质和功能液体组成，所述固体多孔基质由功能液体所浸润，液基系统始终保持接地状态，以导走膜体相残余电荷，使表面电势为零，与离子极化模块之间形成良好的空间电场；所述进气端设有第一气溶胶传感器，用于分析检测进气端的空气的化学成分，所述出气端设有第二气溶胶传感器，用于分析检测出气端的空气的化学成分；所述智能极化液基多功能空气净化系统还包括控制模块，所述控制模块电信号连接所述第一气溶胶传感器、所述第二气溶胶传感器和所述离子极化模块；所述控制模块接收来自第一气溶胶传感器和第二气溶胶传感器的信号，从而分析空气污染程度和空气净化程度，并发出相应的控制电压给离子极化模块进行自适应调节离子极化效果。
15.本技术方案二中，功能液体封闭固体基质中的孔。
16.进一步优选地，在技术方案一或二中，所述固体多孔基质包括但不限于金属多孔膜，非金属多孔膜，或者既有金属又有非金属的复合多孔膜中的至少一种。
17.进一步优选地，在技术方案一或二中，所述金属多孔膜包括但不限于不锈钢网、银网、铜网、泡沫铜、泡沫镍等具有孔道的膜材料中的至少一种。
18.进一步优选地，在技术方案一或二中，所述非金属多孔膜包括但不限于聚丙烯(pp)膜、聚四氟乙烯(ptfe)膜、聚偏氟乙烯(pvdf)膜、尼龙膜等中的至少一种。
19.进一步优选地，在技术方案一或二中，所述固体多孔基质的结构包括但不限于单层跨膜式、多层跨膜式、水平阵列式，膜孔结构不限于圆形、方形、蜂窝形、编织孔、泡沫孔等，水平阵列式流道结构不限于狭窄平面缝隙、狭窄不规则缝隙等。
20.进一步优选地，所述复合膜包括但不限于在非金属膜上喷涂或沉积导电材料等形式。
21.进一步优选地，所述固体多孔膜可以通过表面修饰增强与功能液体的浸润性，来更好地防止在工作时的功能液体流失。
22.进一步优选地，所述表面修饰的材料包括但不限于金纳米粒子、银纳米线、1h,1h,
2h,2h-全氟十二烷硫醇、1h,1h,2h,2h-全氟辛基硅烷等。
23.进一步优选地，所述污染气体通过方式包括但不限于跨膜、沿水平阵列间的缝隙等方向进行传输，与功能液体进行充分的物质交换。
24.在本发明的一个优选实施例中，通过浸润性、接触角、表/界面张力、固/液极性力色散力、表面自由能、粘附功等多种方法来判断固体多孔膜与功能液体之间的稳定匹配性，从而来选择固体多孔膜和功能液体之间的合适搭配。
25.进一步优选地，所述的功能液体包括但不限于油基液体、水基液体、水油混合液体等中的至少一种，功能液体中可以添加杀菌剂、溶菌酶、干扰素、抗体、化学氧化还原剂、保湿剂、甲醛吸收剂或特定物质吸附剂等中的至少一种。
26.本发明所述液基空气净化系统是由液基系统组成，气溶胶通过液基系统时，由于系统内部复杂孔道或阵列式的长距离净化路程，气溶胶与液基系统中功能液体充分接触而完成净化。
27.在本发明的一个优选实施例中，所述液基空气净化系统的一种是由离子极化模块与液基系统组成，离子极化模块使气溶胶带上足量的电荷，并与液基多孔膜之间建立空间电场，使气溶胶主动高效地吸附到液基系统上且不易解脱附，具有净化效率高，气体流阻低，污染物不会二次释放等优势。进一步优选地，离子极化模块位于液基多孔膜的气流流动方向的上游。
28.在本发明的一个优选实施例中，所述的离子极化模块包括但不限于负离子发生器、电晕放电模组、高压静电场等单个或多个的组合。
29.进一步优选地，所述腔体内还设有排气扇，所述排气扇可以设在靠近所述出气端的位置，驱动空气由进气端向出气端流动。
30.进一步优选地，所述控制模块电信号连接排气扇，根据计算出的空气净化效率改变排风扇的排气功率，从而控制空气净化效率在一预定值之上。
31.在本发明的一个优选实施例中，所述液基系统采用液体门控技术，在压力的驱动下在孔道内部形成具有液体层的通路，因此功能液体可以将酸气、酸雾、外界污染物与固体多孔膜隔开，从而具有抗腐蚀、抗污染、防堵塞、不易被污染物浸润等功能。
32.在本发明的一个优选实施例中，在高湿度、低气温的环境下，固体多孔膜会在表面凝结水珠而结冰，堵塞孔道使工作压力大大变高，而液基系统抗结冰的性质能使体系正常运行。
33.在本发明的一个优选实施例中，还包括功能液体补充装置；所述功能液体补充装置包括盛放所述功能液体的储液槽，还包括可将所述固体多孔膜移动至所述储液槽的机构例如电机，或者可将所述储液槽内的功能液体移动至所述固体多孔膜的机构例如水泵、水雾发生器等。净化过程中可以通过外界的功能液体补充装置不断向固体多孔膜上循环补充功能液体并使功能液体浸润于固体多孔膜，从而保证液体系统的稳定性。此外，通过离心、沉淀、化学反应等物理或化学方式将已吸附(或吸收)有害物质的功能液体进行再生，进而重复循环使用。
34.在本发明的一个优选实施例中，液基系统的固体多孔膜为多孔不锈钢网或氟化不锈钢网，功能液体为硅油或全氟聚醚润滑油，离子极化模块为负离子发生器。
35.本发明的技术方案之三为：
36.一种利用上述的智能液基多功能空气净化系统对空气进行净化的方法，启动离子极化模块，使液基系统保持接地状态；受污染的空气由进气端进入，在离子极化模块和液基多孔膜的共同处理下得到净化，净化的空气由出气端流出。
37.进一步优选地，净化过程中，所述控制模块接收来自所述第一气溶胶传感器和所述第二气溶胶传感器的信号，分析空气污染程度和空气净化程度，并控制调节所述离子极化模块的离子极化效果。
38.本发明所涉及的设备、试剂、工艺、参数等，除有特别说明外，均为常规设备、试剂、工艺、参数等，不再作实施例。
39.本发明所涉及的各个装置单一的处理过程为公知常识，本领域的技术人员根据上述的描述都可以利用上述装置完成这些处理过程，故而这些装置的具体操作步骤不做详细描述。
40.本发明所列举的所有范围包括该范围内的所有点值。
41.本发明实现了简单高效的多功能空气净化系统，有益效果为：
42.1.本发明一实施例使气溶胶与复杂孔道或水平阵列式的长距离空间中与功能液体接触充分，从而达成高效的净化效率。
43.2.离子极化模块将气溶胶荷电的方式，使液基多孔膜对处于电场中的颗粒物进行高效的吸附，相比于单独的离子极化模块和单独的液基多孔膜，极大地提高了净化效率。
44.3.本发明通过离子极化模块将气溶胶荷电的方式，使液基多孔膜对处于电场中的颗粒物进行高效的吸附，相比于单独的离子极化模块和单独的液基多孔膜，极大地提高了净化效率。
45.4.本发明具有净化效率高、流体阻力低、处理能力大、可通过控制模块自适应地调节离子极化效果、节约能源的优势，因而易于商业化。
46.5.本发明中的空气净化系统具有抗腐蚀、抗污染、防结冰、杀菌、除病毒、除甲醛等多功能性质，具有很强的适用性。
47.6.本发明可以在不更换过滤膜的情况下长期使用。
48.7.本发明成本低、膜材料易清洗，装置结构简单、占地面积小、噪声小、能耗低。
49.8.本发明丰富了现有的空气净化体系，并增强了空气净化设备的功能性适用范围。
附图说明
50.图1为本发明实施例1的智能极化液基多功能空气净化系统的结构纵向剖面示意图。
51.图2为本发明实施例的智能极化液基多功能空气净化系统的空气净化原理示意图。
52.图3为实施例1的智能极化液基多功能空气净化系统和对比例6的传统净化膜材料在长时间净化后的净化效率对比情况。
53.图4为实施例1的极化液基膜(即与离子极化模块配合使用的液基多孔膜，图4中左图)和对比例6的传统净化膜材料(图4中右图)在长时间净化后的膜孔道堵塞对比情况。
54.图5为实施例1的极化液基膜(即与离子极化模块配合使用的液基多孔膜，图5中左
图)和对比例7的传统固体不锈钢网(图5中右图)腐蚀后的扫描电子显微镜(sem)对比图。
55.图6为本发明实施例5的智能极化液基多功能空气净化系统的结构示意图。
56.图7为本发明实施例6的智能极化液基多功能空气净化系统的结构示意图。
57.图8为本发明实施例7的智能液基多功能空气净化系统的结构纵向剖面示意图。
58.图9为本发明实施例7的液衬孔(开孔或半开孔式)和液体门控孔(液体填充孔道)的光学显微镜图。
59.附图标记：
60.壳体1，进气端1-1，出气端1-2，液基多孔膜2液基多孔膜2’，气溶胶传感器3-1/3-2，控制模块4，连接导线4-1/4-2/5-1，离子极化模块5，排气扇6，储液槽7，电机8，水泵9，水雾发生器10。
具体实施方式
61.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。本发明的各附图仅为示意以更容易了解本发明，其具体比例可依照设计需求进行调整。
62.实施例1
63.请查阅图1，为本实施例的一种智能液基多功能空气净化系统的结构纵向剖面图，智能液基多功能空气净化系统包括壳体1，壳体内设有空腔，空腔的腔体一侧为进气端1-1，另一侧为出气端1-2；在进气端1-1和出气端1-2之间设有离子极化模块5、液基多孔膜2、排气扇6。其中，液基多孔膜2由固体多孔膜和功能液体组成，功能液体浸润固体多孔膜；本实施例之中，固体多孔膜为多孔不锈钢网(孔径40μm，膜厚120μm)，功能液体为硅油；液基多孔膜2始终保持接地状态。本实施例之中，离子极化模块5为负离子发生器。
64.在进气端1-1和出气端1-2分别设有气溶胶传感器3-1和3-2，用于分析检测进气端1-1和出气端1-2的空气的化学成分。该智能极化液基多功能空气净化系统还包括控制模块4，控制模块4分别通过连接导线4-1和4-2接收来自气溶胶传感器3-1和3-2的信号，从而分析空气污染程度和空气净化程度，并通过连接导线5-1发出相应的控制电压给离子极化模块5进行自适应调节离子极化效果。
65.本实施例的一种智能液基多功能空气净化系统的制备方法如下：
66.第一步，以孔径为40μm的多孔不锈钢网为骨架，选用硅油作为功能液体与固体多孔膜即多孔不锈钢网复合，并通过抽真空的方式使功能液体更快地浸润固体多孔膜且不产生气泡，制备得到液基多孔膜2。
67.第二步，通过稳定性分析，硅油在不锈钢上接触角远小于90
°
，为亲和状态，视为稳定体系。
68.第三步，选用离子极化模块5产生负离子，将液基多孔膜2保持接地状态。
69.第四步，将所选上述材料按附图1组装便得到本实施例的智能液基多功能空气净化系统(以下可简称液基空气净化系统、液基净化系统等)。
70.本实施例的一种智能液基多功能空气净化系统的空气净化原理如图2所示，采用该系统对空气进行净化的方法如下：
71.启动离子极化模块5，使液基多孔膜2保持接地状态；受污染的空气(如烟气等)由进气端1-1进入，在离子极化模块5和液基多孔膜2的共同处理下得到净化，净化的空气在排
气扇6的驱动下由出气端1-2流出，图2中的箭头指示气体流动方向；净化过程中，控制模块4接收来自气溶胶传感器3-1和3-2的信号，分析空气污染程度和净化程度，控制离子极化模块5进行自适应调节离子极化效果，例如，空气污染较重的情况下提高离子极化模块5的处理能力(如负离子发生能力等)以提高净化效果，空气污染较轻的情况下降低离子极化模块5的处理能力(如负离子发生能力等)以降低设备负担、节约能耗。
72.本实施例的一种智能液基多功能空气净化系统，在烟气的流通下，对pm
1.0
、pm
2.5
、pm
10
分别具有98.4％、98.7％、98.7％的净化效率。
[0073][0074]
对比例1
[0075]
仅使用离子极化模块5，取消液基多孔膜2，其余同实施例1。
[0076]
测试结果得到：在烟气的流通下，实施例1对pm
1.0
、pm
2.5
、pm
10
分别具有98.4％、98.7％、98.7％的净化效率，而对比例1仅有64.7％、68.1％、68.7％的净化效率。可见，仅离子极化模块5对颗粒物的吸收非常有限，无法做到高效净化，因而系统中的液基多孔膜2是必要的，离子极化模块5和液基多孔膜2的组合系统可大大提升空气净化效率。
[0077]
对比例2
[0078]
仅采用液基多孔膜2，取消离子极化模块5，其余同实施例1。
[0079]
测试结果得到：在烟气的流通下，实施例1对pm
1.0
、pm
2.5
、pm
10
分别具有98.4％、98.7％、98.7％的净化效率，而对比例2仅有33.3％、57.6％、48.3％的净化效率。可见，仅采用液基多孔膜2对颗粒物的吸收非常有限，无法做到高效净化，因而系统中的离子极化模块5是必要的，离子极化模块5和液基多孔膜2的组合系统可大大提升空气净化效率。
[0080]
对比例3
[0081]
仅采用液基多孔膜2，增大功能液体层厚度，取消离子极化模块5，其余同实施例1。
[0082]
实施例1中液基多孔膜2的固体多孔膜(多孔不锈钢网)的孔径可选择40μm，膜厚120μm，制备得到的液基多孔膜2的流动阻力仅为40pa，通过实施例1的液基空气净化系统，处理效率可达98％以上，由于其孔径较大，液基多孔膜2厚度较薄，因此在保证高净化效率的同时，具有较低流阻的优势。但在取消离子极化模块5的情况下，为了保证高效净化效率，对比例3采用孔径为10μm的聚吡咯镀层不锈钢网作为固体多孔膜，并使浸润的功能液体形成的液体层厚度大于5cm的情况下，处理效率方可达到98％以上，此外，较小孔径与较厚的液体层导致对比例3的液基多孔膜产生了40kpa左右的流动阻力，从而产生较高的能耗，并对体系密封性提出非常大的挑战。同时，实施例1流速可达20ml/min，而对比例3仅为2ml/min，流速可达对比例3的10倍。
[0083]
对比例4
[0084]
将液基多孔膜2取消，不设置离子极化模块5，仅采用多孔聚丙烯膜(固体多孔膜)，其余同实施例1。
[0085]
实施例1中液基多孔膜2的固体多孔膜(多孔不锈钢网)的孔径可选择40μm，膜厚120μm，制备得到的液基多孔膜2的流动阻力仅为40pa，通过实施例1的液基空气净化系统，处理效率可达98％以上，由于其孔径较大，液基多孔膜2厚度较薄，因此在保证高净化效率的同时，具有较低流阻的优势。与之相对比，为了保证高效净化效率，对比例4取消离子极化
模块并将液基多孔膜改为熔喷聚丙烯膜，在采用孔径为1μm，膜厚为250μm的多孔熔喷聚丙烯膜的情况下，处理效率方可达到98％以上，多孔熔喷聚丙烯膜的流动阻力为80pa，是实施例1中液基多孔膜2流动阻力的2倍。
[0086]
对比例5
[0087]
将实施例1的功能液体硅油换成水，其余同实施例1。
[0088]
测试结果得到：在对比例4中，水在不锈钢上的接触角接近90
°
，不属于完全亲水，视为非完全稳定状态，因此在大气体流量下易被吹落，同时，水为易挥发的液体，在没有功能液体补充的情况下，20分钟左右的气体流动下功能液体易流失殆尽。而实施例1中的功能液体为不易挥发的硅油，从而在长时间的工作下都不会流失。因此，需要对不同应用场景进行功能液体的搭配与选择，选择不易挥发且化学性质稳定的液体，或者通过外界装置对其进行补充。
[0089]
对比例6
[0090]
取消实施例1的液基多孔膜2和离子极化模块5，即取消液基系统，仅采用传统的固体高分子净化膜，其余同实施例1。
[0091]
测试结果得到：对比例6中的传统净化膜材料(如口罩膜等)，在50h长时间的烟气流通下，实施例1的极化液基空气净化系统仍具有98％以上的净化效率，而对比例6的传统净化膜材料对pm
1.0
、pm
2.5
、pm
10
仅有6.7％，62.3％，66.2％的净化效率，两者对pm
2.5
随时间的净化效率对比情况如附图3所示。此外，通过长循环测试，对比例6的传统净化膜材料早已堵塞不堪，而实施例1的极化液基膜(即与离子极化模块5配合使用的液基多孔膜2)基本不堵塞，两者堵塞情况对比如附图4所示。
[0092]
对比例7
[0093]
将实施例1的液基多孔膜2替换为传统固体不锈钢网，不浸润功能液体，其余同实施例1。
[0094]
测试结果得到：在酸气流动下，对比例7中的传统固体不锈钢网早已腐蚀不堪，而实施例1中的不锈钢网由于功能液体的保护，而不受酸气侵害，两者不锈钢网的对比如附图5所示。
[0095]
对比例8
[0096]
将实施例1的液基多孔膜2替换为传统的固体不锈钢网，即不浸润功能液体，其余同实施例1。
[0097]
测试结果得到：在高湿度、低温下，对比例8中的不锈钢网由于湿气而产生小水珠，液滴结冰而堵塞孔道，在实际空气净化中流体阻力大大增加，增幅为200kpa以上，而实施例1中的不锈钢网由于功能液体的保护，表面不易结冰、结霜，即便产生冰晶也容易脱落，不会引起流体阻力的增大，工作压力几乎不变。
[0098]
实施例2
[0099]
第一步，以孔径为40μm的多孔不锈钢网为骨架，选用硅油作为功能液体与固体多孔膜即多孔不锈钢网复合，并通过抽真空的方式使功能液体更快地浸润固体多孔膜且不产生气泡，制备得到液基多孔膜。
[0100]
第二步，通过稳定性分析，硅油在不锈钢上接触角远小于90
°
，为亲和状态，视为稳定体系。
[0101]
第三步，选用离子极化模块产生负离子，将液基多孔膜保持接地状态。
[0102]
第四步，将所选上述材料参照附图1组装便得到液基空气净化系统。
[0103]
第五步，通过空气净化测试，本实施例的液基空气净化系统以每平方米膜远大于10m3/h的速度进行空气净化，保持处理效率98％以上，并可稳定工作数百小时，其处理能力达商业化需求。
[0104]
实施例3
[0105]
第一步，以孔径为40μm的多孔不锈钢网为骨架，选用全氟聚醚润滑油作为功能液体与固体多孔膜即多孔不锈钢网复合，并通过抽真空的方式使功能液体更快地浸润固体多孔膜且不产生气泡，制备得到液基多孔膜。
[0106]
第二步，通过稳定性分析，全氟聚醚润滑油在不锈钢上接触角远小于90
°
，为亲和状态，视为稳定体系。
[0107]
第三步，选用离子极化模块产生负离子，将液基多孔膜保持接地状态。
[0108]
第四步，将所选上述材料参照附图1组装便得到极化液基空气净化系统。
[0109]
第五步，通过空气净化测试，测试结果得到：在烟气的流通下，实施例4的液基空气净化系统对pm
1.0
、pm
2.5
、pm
10
分别具有98.8％、98.9％、99.0％的净化效率，结合实施例1，可说明离子液基空气净化系统一定的普适性。
[0110]
实施例4
[0111]
第一步，以孔径为40μm的多孔不锈钢网为骨架，通过等离子溅射的方法，在0.8ma，60s的条件下溅射少量的金以增加粗糙度并制造接枝位点，以1h,1h,2h,2h-全氟十二烷硫醇作为接枝分子，通过自组装方法制备得到氟化不锈钢网，作为固体多孔膜。
[0112]
第二步，选用全氟聚醚润滑油作为功能液体与固体多孔膜复合，并通过抽真空的方式使功能液体更快地浸润固体多孔膜且不产生气泡，制备得到液基多孔膜。
[0113]
第三步，通过稳定性分析，全氟聚醚润滑油在氟化不锈钢上接触角远小于90
°
，为亲和状态，视为稳定体系。
[0114]
第四步，选用离子极化模块产生负离子，将液基多孔膜保持接地状态。
[0115]
第五步，将所选上述材料参照附图1组装便得到液基空气净化系统。
[0116]
实施例5
[0117]
在实际应用中，需采用廉价易清理的功能液体，选用的功能液体包括但不限于氯化钠溶液等无菌抑制剂、抗菌水等用于杀菌，水甘油混合物、保湿剂等用于减少液体的挥发，丙三醇等防冻液或油基液体等用于防止系统结冰，弱碱性液体等用于实现防腐蚀并吸收酸性气体，与有毒气体进行氧化还原反应等吸收剂用于吸收特定化学气体。装置图参见图7，本实施例的智能液基多功能空气净化系统包括壳体1，壳体内设有空腔；空腔的腔体一侧为进气端1-1，另一侧为出气端1-2，在进气端1-1和出气端1-2之间设有离子极化模块5、液基多孔膜2、排气扇6；液基多孔膜2由固体多孔膜和功能液体组成，功能液体浸润固体多孔膜，液基多孔膜2始终保持接地状态。在进气端1-1和出气端1-2分别设有气溶胶传感器3-1和3-2，用于分析检测进气端1-1和出气端1-2的化学成分。该智能液基多功能空气净化系统还包括控制模块4，控制模块4分别通过连接导线4-1和4-2接收来自气溶胶传感器3-1和3-2的信号，从而分析空气污染程度和空气净化程度，并通过连接导线5-1发出相应的控制电压给离子极化模块5进行自适应调节离子极化效果。液基多孔膜2的下部浸入储液槽7，储
液槽7中盛有水基液体(根据需要也可盛放其他非水基液体)等作为功能液体，即便水基液体较为容易挥发，但可通过电机8定时将液基多孔膜2材料向下移动进行浸泡，然后向上离开储液槽7归位，及时给液基多孔膜2补充功能液体，这样，功能液体不易挥发流失，能长时间保证液基多孔膜2的状态，从而保证智能液基多功能空气净化系统的长时间工作稳定性。
[0118]
实施例6
[0119]
在实际应用中，需采用廉价易清理的功能液体，选用的功能液体包括但不限于氯化钠溶液等无菌抑制剂、抗菌水等用于杀菌，水甘油混合物、保湿剂等用于减少液体的挥发，丙三醇等防冻液或油基液体等用于防止系统结冰，弱碱性液体等用于实现防腐蚀并吸收酸性气体，与有毒气体进行氧化还原反应等吸收剂用于吸收特定化学气体。装置图参见图7，本实施例的智能液基多功能空气净化系统包括壳体1，壳体内设有空腔；空腔的腔体一侧为进气端1-1，另一侧为出气端1-2，在进气端1-1和出气端1-2之间设有离子极化模块5、液基多孔膜2、排气扇6；液基多孔膜2由固体多孔膜和功能液体组成，功能液体浸润固体多孔膜，液基多孔膜2始终保持接地状态。在进气端1-1和出气端1-2分别设有气溶胶传感器3-1和3-2，用于分析检测进气端1-1和出气端1-2的化学成分。该智能极化液基多功能空气净化系统还包括控制模块4，控制模块4分别通过连接导线4-1和4-2接收来自气溶胶传感器3-1和3-2的信号，从而分析空气污染程度和空气净化程度，并通过连接导线5-1发出相应的控制电压给离子极化模块5进行自适应调节离子极化效果。液基多孔膜2的下部浸入储液槽7，储液槽7中盛有水基液体(根据需要也可盛放其他非水基液体)等作为功能液体，通过水泵9将功能液体抽向喷淋管或水雾发生器10，由喷淋管或水雾发生器10定时向液基多孔膜2喷洒来及时补充功能液体，这样，功能液体不易挥发流失，能长时间保证液基多孔膜2的状态，从而保证智能极化液基多功能空气净化系统的长时间工作稳定性。
[0120]
实施例7
[0121]
请查阅图8，为本实施例的一种智能液基多功能空气净化系统的结构纵向剖面图，智能液基多功能空气净化系统包括壳体1，壳体内设有空腔，空腔的腔体一侧为进气端1-1，另一侧为出气端1-2；在进气端1-1和出气端1-2之间设有气溶胶传感器3-1、液基系统2’、气溶胶传感器3-2、排气扇6。其中，液基系统2’由固体基质和功能液体组成，功能液体浸润固体基质，液基系统为开放式或半开放式流道，即功能液体稳定包覆在流道内壁面而不完全填充孔道，以便气体的低压流动；本实施例之中，固体基质可为具有贯穿结构的多孔结构，也可为水平阵列式结构。
[0122]
具体地，本实施例液基系统2’采用多孔聚丙烯膜为骨架，硅油作为功能液体。所述的多孔聚丙烯膜具有多层，例如2-50层，每层水平方向排列，上下彼此平行，在本实施例中为10层，相邻层的间距约1mm，每层水平方向的长度为20cm。在其他实施例中材质也可以替换为包括但不限于金属多孔膜，非金属多孔膜，或者既有金属又有非金属的复合多孔膜中的至少一种。功能液体替换为包括不限于油基液体、水基液体、水油混合液体等中的至少一种，功能液体中可以添加杀菌剂、溶菌酶、干扰素、抗体、化学氧化还原剂、保湿剂、甲醛吸收剂或特定物质吸附剂等中的至少一种。
[0123]
在进气端1-1和出气端1-2分别设有气溶胶传感器3-1和3-2，用于分析检测进气端1-1和出气端1-2的空气的化学成分。该智能极化液基多功能空气净化系统还包括控制模块4，控制模块4分别通过连接导线4-1和4-2接收来自气溶胶传感器3-1和3-2的信号，从而分
析空气污染程度和空气净化程度。
[0124]
进一步，控制模块4还电信号连接排气扇6。当空气净化效率降低时，相应降低排气扇6的功率，从而降低空气流速，使空气在液基系统2’的停留时间加长，提高捕获概率；当空气比较干净，且净化效率高时，相应提高排气扇6的功率，从而提高空气流速，从而提高空气净化量。
[0125]
本实施例的一种智能液基多功能空气净化系统的制备方法如下：
[0126]
第一步，以孔径为130，390，1100μm的多孔不锈钢网为骨架，选用硅油作为功能液体与固体多孔膜即多孔不锈钢网复合，并通过抽真空的方式使功能液体更快地浸润固体多孔膜且不产生气泡，制备得到液体包覆的孔道，由于选择的孔径较大，功能液体均匀涂覆孔道壁面但又不封死，这称之为液衬孔(liquid-lined pore)或者孔内液线(liquid lining in pore)，如图9所示，a-c为液体门在无气流压力下呈全开或半开的状态，便于气体流通而不会带来较大的压力，而d为实施例1中液体门呈全部关闭的状态。
[0127]
第二步，通过稳定性分析，硅油在不锈钢上接触角远小于90
°
，为亲和状态，视为稳定体系。
[0128]
第三步，选用离子极化模块产生负离子，将液基多孔膜保持接地状态。
[0129]
第四步，将所选上述材料参照附图8组装便得到液基空气净化系统。
[0130]
第五步，在净化效率仍大于95％的情况下，液衬孔的工作压力大大降低。实施例1中40μm孔所带来40pa的压力，而在本实施例中，130μm孔的压力仅为9pa，390μm孔为4pa，1100μm孔为1pa，分别降低约4倍、10倍和40倍。
[0131]
实施例8
[0132]
参见图1，将实施例1中的液基材料2替换为具有贯穿孔的陶瓷材料，孔径为约300μm，功能液体为硅油，取消极化模块，其余与实施例1保持一致。选用孔径大的膜材料可形成液衬孔而降低工作压力，在本实施例中，需增长孔道长度(从左到右方向，即膜的厚度)到20cm，可增大污染气体在通路中与功能液体接触，使净化更为充分。
[0133]
实施例9
[0134]
参见图1，将实施例1中的液基材料2替换为厚度为230μm，孔径为390μm的单层多孔不锈钢网，功能液体为硅油，仍保持极化模块，其余与实施例1保持一致。选用孔径大的膜材料可形成液衬孔而降低工作压力，极化模块的引入可减少膜厚度，并使颗粒物主动吸附在膜材料上，使净化更为充分。
[0135]
实施例10
[0136]
参见图1，将实施例1中的液基材料2替换为10层孔径为390μm的多孔不锈钢网，功能液体为硅油，并取消极化模块，其余与实施例1保持一致。选用孔径大的膜材料可形成液衬孔而降低工作压力，多层膜可增大污染气体在通路中与功能液体接触，使净化更为充分。
[0137]
实施例11
[0138]
参见图1，将实施例1中的液基材料2替换为5层孔径为50μm的多孔聚丙烯膜，功能液体为硅油，由于多孔纤维的构造因而功能液体稳定地填充在孔道内部，取消极化模块，其余与实施例1保持一致。
[0139]
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

技术特征：
1.一种智能液基多功能空气净化系统，包括壳体，壳体内设有空腔，空腔的腔体的一侧为进气端，腔体的另一侧为出气端；所述腔体内在进气端和出气端之间设有液基系统；所述液基系统包括固体基质和功能液体，所述固体基质由功能液体所浸润，所述液基系统为开放式或半开放式流道，功能液体稳定包覆在流道内壁面并不完全填充孔道从而形成液衬孔或者孔内液线；所述进气端设有第一气溶胶传感器，所述出气端设有第二气溶胶传感器；所述智能液基多功能空气净化系统还包括控制模块，所述控制模块电信号连接所述第一气溶胶传感器和所述第二气溶胶传感器。2.如权利要求1所述的一种智能液基多功能空气净化系统，其特征在于：所述液基系统为固体基质和功能液体组成的单层液基单元；或是固体基质和功能液体组成的多层液基单元，所述多层液基单元平行排列。3.如权利要求1所述的一种智能液基多功能空气净化系统，其特征在于：所述腔体内在所述进气端和所述出气端之间设有离子极化模块。4.一种智能液基多功能空气净化系统，其特征在于：包括壳体，壳体内设有空腔，空腔的腔体的一侧为进气端，腔体的另一侧为出气端；所述腔体内在所述进气端和所述出气端之间设有离子极化模块和液基多孔膜；所述液基多孔膜包括固体多孔膜和功能液体，所述功能液体浸润所述固体多孔膜；所述液基多孔膜接地；所述进气端设有第一气溶胶传感器，所述出气端设有第二气溶胶传感器；所述智能液基多功能空气净化系统还包括控制模块，所述控制模块电信号连接所述第一气溶胶传感器、所述第二气溶胶传感器和所述离子极化模块。5.根据权利要求1至4任一项所述的智能液基多功能空气净化系统，其特征在于：所述固体多孔膜包括金属多孔膜、非金属多孔膜、或者既有金属又有非金属的复合多孔膜中的至少一种；所述金属多孔膜包括不锈钢网、银网、铜网、泡沫铜或泡沫镍中的至少一种；所述非金属多孔膜包括聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜或尼龙膜中的至少一种；所述复合多孔膜包括在非金属膜上喷涂或沉积导电材料的形式；所述固体多孔膜的膜结构为单层膜或多层膜。6.根据权利要求1至4任一项所述的智能液基多功能空气净化系统，其特征在于：所述固体多孔膜通过表面修饰以增强与所述功能液体的浸润性；所述表面修饰的材料包括金纳米粒子、银纳米线、1h,1h,2h,2h-全氟十二烷硫醇或1h,1h,2h,2h-全氟辛基硅烷中的至少一种。7.根据权利要求1至4任一项所述的智能液基多功能空气净化系统，其特征在于：所述的功能液体包括油基液体、水基液体或水油混合液体中的至少一种；所述功能液体中添加或不添加杀菌剂、溶菌酶、干扰素、抗体、化学氧化还原剂、保湿剂、甲醛吸收剂或特定物质吸附剂中的至少一种。8.根据权利要求1至4任一项所述的智能液基多功能空气净化系统，其特征在于：所述腔体内还设有排气扇，所述排气扇驱动空气由进气端向出气端流动。9.根据权利要求1至4任一项所述的智能液基多功能空气净化系统，其特征在于：还包括功能液体补充装置；所述功能液体补充装置包括盛放所述功能液体的储液槽，还包括可将所述固体多孔膜移动至所述储液槽的机构，或者可将所述储液槽内的功能液体移动至所述固体多孔膜的机构。
10.根据权利要求4所述的智能液基多功能空气净化系统，其特征在于：所述的离子极化模块包括负离子发生器、电晕放电模组或高压静电场中的一个或多个的组合。11.根据权利要求4所述的智能液基多功能空气净化系统，其特征在于：所述离子极化模块位于所述液基多孔膜的气流流动方向的上游。12.一种利用权利要求2至11中任一项所述的智能液基多功能空气净化系统对空气进行净化的方法，其特征在于：启动离子极化模块，使液基多孔膜保持接地状态；受污染的空气由进气端进入，在离子极化模块和液基多孔膜的共同处理下得到净化，净化的空气由出气端流出。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：净化过程中，所述控制模块接收来自所述第一气溶胶传感器和所述第二气溶胶传感器的信号，分析空气污染程度和空气净化程度，并控制调节所述离子极化模块的离子极化效果。

技术总结
本发明公开了智能液基多功能空气净化系统及方法。该系统包括(或不包括)离子极化模块和液基多孔膜；液基多孔膜由固体多孔膜和功能液体组成，功能液体浸润所述固体多孔膜；液基多孔膜始终保持接地状态；受污染的空气在离子极化模块和液基多孔膜的共同处理下得到净化，系统的控制模块分析进入系统的空气的污染程度和处理后空气的净化程度，并发出相应的控制电压给离子极化模块进行自适应调节离子极化效果。本发明通过离子极化模块将气溶胶荷电的方式，使液基多孔膜对处于电场中的颗粒物进行高效的吸附，具有净化效率高、流体阻力低、处理能力大、抗腐蚀、抗污染、防结冰、杀菌、除病毒、除甲醛等多功能性质和优势，有很强的适用性和商业价值。商业价值。商业价值。


技术研发人员：侯旭 张俭 张运茂 沈毅刚
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/11