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基本信息

項目名稱:
館藏文物保存微環境用多功能組合式空氣凈化器
小類:
能源化工
簡介:
本產品將生物質凈化與納米光催化凈化技術以及多種凈化技術組合聯用,可針對館藏文物保存微環境下不同污染狀況和處理要求選用相應的凈化單元模塊,凈化效果好,能滿足文物安全保護、保存的要求,填補了該領域的國內空白。
詳細介紹:
產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光下激發產生具有超強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吸收單元可以進一步凈化被污染空氣中對文物產生威脅的有毒有害成分;生物質凈化單元能有效地強化凈化效果,吸附容量大、吸附速度快,凈化效果好,還具有調濕抗菌的功能;凈化臭氧單元吸收分解臭氧;出口處的過濾凈化單元可有效地吸附細微顆粒。 展柜中被污染空氣由進氣口經氣泵進入本產品后,分別進入光催化處理單元、化學吸收處理單元、生物質處理單元、凈化臭氧單元、顆粒過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

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

作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

創新點: 1、本凈化器基于生物質—光催化集成凈化技術,可以耦合凈化復雜體系下多種污染物,以此種耦合技術開發適用于博物館微環境的微動力的小型設備。 2、多種方式自由組合,針對性強。 3、充分利用了生物質活性表面的吸附能力和化學凈化的特性凈化低濃度博物館污染氣體,尤其是針對文物保存和“展柜”微環境的應用。 技術關鍵: 1、如何篩選高效的生物質,如何制備出實用的高效的光催化劑以及如何制備出高效的化學濾料,是該裝置凈化技術的難點和關鍵。 2、如何實現生物質技術與光催化技術等多種處理技術的有機協調組合。需要充分考慮凈化對象和微環境特征,充分利用各種技術的優點,優化組合設計。 主要技術指標: 1、凈化裝置的外形尺寸38cm×48cm×50cm。 2、凈化裝置的最大送風量為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,設計成雙筒式,氣流流向為折返式,凈化裝置的內部承壓小于1 MPa。 4、凈化裝置的溫度為室溫,濕度為20-60%。 5、穩定的NOx凈化率,臭氧凈化率和最短有效凈化時耗為95%、97% 和2h。

科學性、先進性

建立能夠適用于不同微環境以及不同保存要求的空氣凈化裝置是適合我國各類博物館的實際情況的,具有緊迫性和重要性,而國內博物館目前尚未有這類空氣凈化裝置。本裝置具有以下顯著優點: 1、本凈化器利用各種技術的優點,集成了光催化—生物質凈化技術,適用于博物館微環境的凈化復合污染氣體,操作簡便。 2、將裝置中不同的空氣凈化單元設計成可選擇、可更換的結構形式后,可針對博物館不同的文物保存微環境和凈化要求,選用相應的凈化模塊組合。 3、目前利用半導體TiO2作為光催化劑處理污染物就是環境污染治理方面研究最為熱門的方向之一,該技術具有能耗低、可在常溫常壓下操作、對污染物去除率高、可凈化多種有機物、無二次污染等優點,此外還能殺死細菌和病毒。 4、充分利用了生物質炭活性表面的吸附能力和化學凈化的特性凈化低濃度博物館污染氣體,尤其是針對文物保存和“展柜”微環境的應用,與國外同功能凈化裝置相比具有很大的性價比優勢。生物質炭主要為竹炭,竹炭產業是一項新興的產業而竹炭在我國竹炭生產原料極為充足。

獲獎情況及鑒定結果

華東理工大學第八屆“奮進杯”大學生課外學術科技作品競賽 二等獎; 參加2009年上海市科技節現場展示。

作品所處階段

中試階段

技術轉讓方式

作品可展示的形式

實物展示;圖片展示;錄像展示;樣品展示。

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

技術特點和優勢: 1、多種方式自由組合,針對性強。 2、使用壽命長,再生容易。 3、生物質凈化充分利用我國生物質能源,變廢為寶,節省成本。 4、體積小巧,并在底部安裝萬向輪子,移動方便。 5、靜音、無噪聲。 適用范圍: 可用于各博物館展柜、展廳、貯藏室等,具有廣闊開發應用潛力。 市場分析和經濟效益預測: 本裝置的成本低。裝置中填料總共只需要50元左右,可以保證連續使用1年。裝置的加工費用每臺1萬元,批量生產的話費用至少會下降20%。這樣一臺空氣凈化裝置每平米費用約為1.5萬。對比上海博物館書畫展廳引進的一套Purafil裝置,布置400平方米使用,總成本7500萬元,每平方米費用約為20萬。 我國博物館數量穩步增加,全國博物館總數目前已達2300多個。按照每個博物館配備200個本裝置進行空氣凈化,則光裝置購買上就可以節省將近900萬,再加上濾料更換的費用,每年更可以為國家節省一大筆費用。

同類課題研究水平概述

在二十世紀三四十年代國外博物館發展了基于HVAC(采暖、通風和空調)系統文物保護措施,一方面滿足恒溫恒濕的要求,另一方面將過濾材料納入空氣調節系統,達到凈化空氣的目的,如Purial和Camfil公司都是如此。他們的過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。這種采用中央空調系統及空氣凈化過濾系統實施大環境凈化的處理方式前期投資巨大,運行費用高昂。陳傳涓等人。近期提出的太陽能吸附式空調的研發進展雖然在在節能上提出了新的概念,并且在前景發展上可能可以代替目前博物館的空調調節系統,但只是做了基礎的研究,距離真正能投產運用還有很長的路。 真正在文物保護裝置上實現突破是人們意識到HVAC系統諸多缺點后,把展柜納入到HVAC系統中開始,但此時這個系統僅控制溫度和濕度,而且對于展柜而言HVAC系統過于龐大。從二十世紀八十年代開始,一些公司與博物館合作設計專門應用于展柜微環境的小型裝置。加拿大文物維護中心在八十年代開始建造可以為多個展柜提供并聯凈化的大型裝置,并由Kennedy-Trimnell Inc.公司建立了20套單元實際應用。在1993年,Microclimate Technologies公司展示了他們一系列的大型裝置Constant Volume Generator (CVG,也就是后來的MCG)。這些裝置中都以控制溫濕度為主,在循環供氣過程中使用過濾材料來凈化氣體中的污染物以便為展柜微環境提供清潔、安全的保存環境,但這些裝置在引入國內時價格都非常昂貴,很難在國內博物館中推廣。 國內針對博物館展柜的空氣處理系統僅見廣東省博物館于1994年設計建立的一套用于書畫展柜的凈化過濾系統。該系統空氣處理采用活性炭吸附技術,初步實現了對展柜空氣的凈化處理,具有一定的借鑒作用,但該系統非常笨重(僅空氣凈化箱就400kg)不易移動,只適用于大的展柜,不具有普適性。展柜微環境保護另外一種方法就是通過定期充氮密封以期達到安全保存文物的目的,如中國專利ZL200620051057.5 ,但充氮保護技術設備結構復雜,對展柜要求很高,而且需要定時置換氮氣,操作復雜,難以在眾多的中小型博物館大規模推廣。
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