基本信息
- 项目名称：
- 馆藏文物保存微环境用多功能组合式空气净化器
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本产品将生物质净化与纳米光催化净化技术以及多种净化技术组合联用，可针对馆藏文物保存微环境下不同污染状况和处理要求选用相应的净化单元模块，净化效果好，能满足文物安全保护、保存的要求，填补了该领域的国内空白。
- 详细介绍：
- 产品采用光催化净化单元作为第一单元，纳米光催化剂在可见光下激发产生具有超强氧化能力的氢氧自由基，能够快速分解空气中的污染物，更具有杀菌消毒功能。化学吸收单元可以进一步净化被污染空气中对文物产生威胁的有毒有害成分；生物质净化单元能有效地强化净化效果，吸附容量大、吸附速度快，净化效果好，还具有调湿抗菌的功能；净化臭氧单元吸收分解臭氧；出口处的过滤净化单元可有效地吸附细微颗粒。 展柜中被污染空气由进气口经气泵进入本产品后，分别进入光催化处理单元、化学吸收处理单元、生物质处理单元、净化臭氧单元、颗粒过滤净化单元被净化处理。净化后的洁净空气回到展柜中。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 创新点： 1、本净化器基于生物质—光催化集成净化技术，可以耦合净化复杂体系下多种污染物，以此种耦合技术开发适用于博物馆微环境的微动力的小型设备。 2、多种方式自由组合，针对性强。 3、充分利用了生物质活性表面的吸附能力和化学净化的特性净化低浓度博物馆污染气体，尤其是针对文物保存和“展柜”微环境的应用。 技术关键： 1、如何筛选高效的生物质，如何制备出实用的高效的光催化剂以及如何制备出高效的化学滤料，是该装置净化技术的难点和关键。 2、如何实现生物质技术与光催化技术等多种处理技术的有机协调组合。需要充分考虑净化对象和微环境特征，充分利用各种技术的优点，优化组合设计。 主要技术指标： 1、净化装置的外形尺寸38cm×48cm×50cm。 2、净化装置的最大送风量为0.8m3/h，能耗为80W，重量50kg。 3、净化装置处理单元筒体由薄壁不锈钢装饰管制成，设计成双筒式，气流流向为折返式，净化装置的内部承压小于1 MPa。 4、净化装置的温度为室温，湿度为20-60%。 5、稳定的NOx净化率，臭氧净化率和最短有效净化时耗为95%、97% 和2h。
科学性、先进性
- 建立能够适用于不同微环境以及不同保存要求的空气净化装置是适合我国各类博物馆的实际情况的，具有紧迫性和重要性，而国内博物馆目前尚未有这类空气净化装置。本装置具有以下显著优点： 1、本净化器利用各种技术的优点，集成了光催化—生物质净化技术，适用于博物馆微环境的净化复合污染气体，操作简便。 2、将装置中不同的空气净化单元设计成可选择、可更换的结构形式后，可针对博物馆不同的文物保存微环境和净化要求，选用相应的净化模块组合。 3、目前利用半导体TiO2作为光催化剂处理污染物就是环境污染治理方面研究最为热门的方向之一，该技术具有能耗低、可在常温常压下操作、对污染物去除率高、可净化多种有机物、无二次污染等优点，此外还能杀死细菌和病毒。 4、充分利用了生物质炭活性表面的吸附能力和化学净化的特性净化低浓度博物馆污染气体，尤其是针对文物保存和“展柜”微环境的应用，与国外同功能净化装置相比具有很大的性价比优势。生物质炭主要为竹炭，竹炭产业是一项新兴的产业而竹炭在我国竹炭生产原料极为充足。
获奖情况及鉴定结果
- 华东理工大学第八届“奋进杯”大学生课外学术科技作品竞赛 二等奖； 参加2009年上海市科技节现场展示。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
作品可展示的形式
- 实物展示；图片展示；录像展示；样品展示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 1、多种方式自由组合，针对性强。 2、使用寿命长，再生容易。 3、生物质净化充分利用我国生物质能源，变废为宝，节省成本。 4、体积小巧，并在底部安装万向轮子，移动方便。 5、静音、无噪声。 适用范围： 可用于各博物馆展柜、展厅、贮藏室等，具有广阔开发应用潜力。 市场分析和经济效益预测： 本装置的成本低。装置中填料总共只需要50元左右，可以保证连续使用1年。装置的加工费用每台1万元，批量生产的话费用至少会下降20%。这样一台空气净化装置每平米费用约为1.5万。对比上海博物馆书画展厅引进的一套Purafil装置，布置400平方米使用，总成本7500万元，每平方米费用约为20万。 我国博物馆数量稳步增加,全国博物馆总数目前已达2300多个。按照每个博物馆配备200个本装置进行空气净化，则光装置购买上就可以节省将近900万，再加上滤料更换的费用，每年更可以为国家节省一大笔费用。
同类课题研究水平概述
- 在二十世纪三四十年代国外博物馆发展了基于HVAC（采暖、通风和空调）系统文物保护措施，一方面满足恒温恒湿的要求，另一方面将过滤材料纳入空气调节系统，达到净化空气的目的，如Purial和Camfil公司都是如此。他们的过滤材料多采用高比表面积和高孔隙率的材料，如蜂窝状活性炭、球状活性炭、新型活性炭、分子筛、沸石、多孔粘土矿石、活性氧化铝和硅胶等。这种采用中央空调系统及空气净化过滤系统实施大环境净化的处理方式前期投资巨大，运行费用高昂。陈传涓等人。近期提出的太阳能吸附式空调的研发进展虽然在在节能上提出了新的概念，并且在前景发展上可能可以代替目前博物馆的空调调节系统，但只是做了基础的研究，距离真正能投产运用还有很长的路。 真正在文物保护装置上实现突破是人们意识到HVAC系统诸多缺点后，把展柜纳入到HVAC系统中开始，但此时这个系统仅控制温度和湿度，而且对于展柜而言HVAC系统过于庞大。从二十世纪八十年代开始，一些公司与博物馆合作设计专门应用于展柜微环境的小型装置。加拿大文物维护中心在八十年代开始建造可以为多个展柜提供并联净化的大型装置，并由Kennedy-Trimnell Inc.公司建立了20套单元实际应用。在1993年，Microclimate Technologies公司展示了他们一系列的大型装置Constant Volume Generator (CVG，也就是后来的MCG)。这些装置中都以控制温湿度为主，在循环供气过程中使用过滤材料来净化气体中的污染物以便为展柜微环境提供清洁、安全的保存环境，但这些装置在引入国内时价格都非常昂贵，很难在国内博物馆中推广。 国内针对博物馆展柜的空气处理系统仅见广东省博物馆于1994年设计建立的一套用于书画展柜的净化过滤系统。该系统空气处理采用活性炭吸附技术，初步实现了对展柜空气的净化处理，具有一定的借鉴作用，但该系统非常笨重（仅空气净化箱就400kg）不易移动，只适用于大的展柜，不具有普适性。展柜微环境保护另外一种方法就是通过定期充氮密封以期达到安全保存文物的目的，如中国专利ZL200620051057.5 ，但充氮保护技术设备结构复杂，对展柜要求很高，而且需要定时置换氮气，操作复杂，难以在众多的中小型博物馆大规模推广。
