空气净化

　　空气净化是指在一定空间范围内，将空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除，并将温度、洁净度、压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内的工程学科。

空气净化工程

　　空气净化工程主要可以分为整体净化和局部净化两部分。

　　1、整体净化

　　整体净化主要可以分为层流型净化以及湍流型净化，层流净化主要就是指空气一侧全面的以匀速流向另外一侧，从而能够保障空气内的细菌不会四处扩散，被平稳的推出室外，Z终达到CJ的效果。

　　GX过滤CJ技术主要就是指在保证空气洁净的前提下，通过GX的过滤设备向室内输送洁净的空气，洁净空气推出污染的空气，进而能够有效的保障室内空气的质量。其主要的过滤原理就是网截阻留，筛孔阻留以及静电吸引阻留等原理。滤材结构往往都是GX级或者超GX级滤材，比较常见的滤材包括了玻璃棉制滤材以及石棉纤维制滤材等材料。

　　GX滤材能够对空气中0.5μm的颗粒进行阻留，其阻留率能够高达90%~99%，超GX滤材能够有效的将99.9%的0.3μm颗粒进行阻留。

　　2、局部净化

　　(1)洁净层流罩

　　洁净层流罩本身主要就是医院进行局部空气净化的装置，其主要可以形成垂直层流方式，整个罩内能够有效的保持GX的洁净度，洁净层流罩能够有效地保护免疫功能比较低的病人，也是被人们称之为无菌病床层流罩。

　　(2)净化操作台

　　往往都会选择水平层流方式进行净化空间内的空气，进而能够有效地促使操作台内的空气净化达到较高的级别，Z终实现空气净化，保障空气的优质。

　　(3)静电吸附CJ净化技术

　　静电吸附CJ主要就是通过电除尘的方式进行处理，通过小型技术的不断创新，比如采用细线放电极和蜂巢状铝箱收集极形成级线装置以及采用镜像力荷电吸附作用，Z终达到净化空气的质量。

　　随着科学技术的快速发展，当今时代出现了全新的三级过滤净化装置，其主要就是指预净化-GX净化-活性炭吸附，通过科学、合理的组合能够有效地通过正离子静电吸附CJ技术对大量的空气实现净化，从根本上保障室内空气的洁净，尤其适用于对空气洁净度要求比较高的地方，比如医院的手术室、母婴病房等地方，必须要保障空气内的洁净度。

空气净化技术

　　目前市场上空气净化技术主要包括：机械过滤、吸附过滤，离子化技术、催化氧化技术等。

　　1、机械过滤技术

　　机械过滤是指将周围的空气经过风机加压后，在通过设备内部放置的纤维过滤材料时，空气中的颗粒污染物因尘埃粒子的直径大于纤维材料的孔径而被捕获下来，以此来达到除尘净化的目的，这就是机械过滤式方法，此法只能除去直径较大颗粒污染物，对于较小的粒径以及气态而非固态的杂质无法搜集到。

　　这种较早出现的净化技术总体来讲性能不够完善，净化效果有限，只能达到初步过滤等级，具有一定的局限性。其优点是设计简单、使用方便，缺点是净化气态污染物原有害气体性能差，对超微固态颗粒的净化效果也差。

　　2、吸附过滤技术

　　空气中的污染物存在形式有固态污染物和气态污染物两种，正因为上述机械过滤存在无法过滤气态颗粒的缺陷，随着净化技术进一步发展，活性炭吸附技术被开发设计出来。

　　利用了活性炭对气体具有较强吸附能力的特点，所以其优点是提高了对气态污染物的净化效果，总体上改善净化性能，但是，它的缺点是活性炭的吸附具有饱和度，且一旦饱和就无法继续吸附下去，无法再生。虽然目前在空气过滤领域，活性炭过滤器使用广泛，但其缺陷是天生的，定期需要报废并更换新的活性炭，成本较高。

　　3、离子化技术

　　此种技术采用的负离子能与空气中的颗粒物结合形成质量较大的粒子而被过滤层捕获附着在过滤材料的表面，低温等离子具备的能量能使气态有机物中的化学键断裂，转化为无害物，负离子能够杀灭某些细菌，具有杀菌的作用，但是，其缺点是化学反应产生臭氧，一定浓度的臭氧对人体健康有害，形成二次污染物。

　　4、光催化氧化技术

　　光催化氧化是指以某种半导体材料作为光催化剂，在光电转换中进行氧化还原反应。光催化剂中使用Z多的是TiO₂，纳米TiO₂颗粒细化程度高，光催化活性较一般的催化剂(TiO₂、ZnO、CdS等)进一步提高。

　　在光化学反应中，TiO₂在光照条件下，其表面生成空穴原电子对并与吸附在表面上的物质发生氧化还原反应，空穴具有较强的氧化能力，能够与水反应生成羟基自由基。电子具有还原性与氧气反应生成氧自由基，生成的上述两种自由基均具有很强的化学活性，能与多数有机物发生氧化反应，生成二氧化碳和水，从而达到净化空气的作用。

　　根据上述光催化氧化的基本原理，在常温常压条件下，利用空气中的氧气就能在光照一定时间后，将空气中有机污染物分解为水和二氧化碳无机物，净化效果好，纳米TiO₂作为催化剂，化学性质稳定，氧化还原能力强，成本低，不存在像活性炭的吸附饱和现象，使用寿命长。

　　这种催化氧化反应需要在一定的浓度条件下才有效，当空气中污染物浓度较低时，光催化降解速度较慢，会产生有害的中间产物，也会有二次污染的出现，所以，该技术不能直接使用，而是在市场上出现了活性炭原纳米TiO₂复合光催化过滤材料，综合两者各自的优点，提高净化效率。

空气净化系统

　　一、系统控制总体设计

　　紫外空气净化控制系统由主控制系统与驱动控制系统两部分组成。

　　空气净化系统原理总框图如下图所示，主控制模块主要由110V的电源通过变压、放大、整流与滤波之后输出的直流电源为5V与9V来供电，而ATM128单片机的工作状态主要由按键指令、红外遥控、红外传感器采集的信号、灯管驱动等功能来决定。

　　驱动控制系统主要由系统电源电路、整流电路、LM7805获取的5V直流电压和LM7809得到的9V直流电压组成。

　　二、系统硬件设计

　　系统硬件设计主要由电源控制电路、电机控制电路、灯管控制电路、红外控制电路、显示器控制电路、仿真下载电路、传感器数据采集电路、按键控制电路以及单片机程序下载电路等，硬件设计部分总体结构框图如下图所示。

　　1、电源控制电路

　　电源控制电路是整个控制系统的供电核心，其供电类型有三种，传感器、ATM128单片机、液晶显示屏以及控制系统的其它辅助电路由5V直流电压供电，红外遥控接收装置及其放大与保护电路由9V直流电压供电，灯管由110V交流电压供电。

　　2、电机控制模块设计

　　采用交流单相异步电动机。由单片机的控制，系统的电机带动微风扇的转动，使室内外空气形成一个循环，调整空气净化系统的工作状态，提升杀菌效果。

　　3、灯管驱动控制

　　电机带动微风扇，使室内外空气形成一个循环，保证系统与室内外的通风，当空气经过过滤网时，在紫外光的照射下进行消毒与杀菌。其中系统采用的紫外光灯管是功率为8W紫光灯，额定工作电压为110V，波长范围为254~365nm。

　　4、液晶显示器模块设计

　　应用12864液晶显示屏。给系统通电，当系统正常工作时，其显示屏就会显示出各种信息，关于空气净化系统的;其中有定时信息、房间大小、电机转速、工作模式、过滤网状态与灯管状态、当前环境的空气质量等。

　　5、红外遥控模块设计

　　红外发射模块和红外接收模块这两部分构成空气净化控制系统的红外控制系统，并用编码器与解码器专用集成电路芯片来进行远处遥控操作。

　　三、系统软件设计

　　1、软件总体结构设计

　　根据系统功能的需求分析与硬件系统的设计，空气净化系统的软件程序设计分为以下几个部分：原始程序、显示屏控制程序、传感器信号收集与检测程序、定时、中断处理、蜂鸣器控制、红外信号处理、灯管检测、电机驱动控制、触摸控制等程序，其控制系统软件总体结构的设计如下图所示。

　　2、系统主程序流程图

　　根据软件总体结构的设计，主程序的调度并控制各模块处理子程序，由此构成控制系统功能。下图为空气净化控制系统程序流程，各种工作参数在屏幕上显示是系统在工作中，启动运行必须在选择模式之后，模式间可相互转换。