中学生发明PM25空气净化器
2020-09-01 13:18

  这两天,向明中学高一学生黄思勉每天到校后,就一头钻进实验室摆弄她的发明PM2.5空气净化器。在不久前的创新课上,小黄听科技老师黄曾新说起PM2.5颗粒物,便有了发明一种净化器,阻止PM2.5进入室内的想法。如今,这种仪器的雏形在实验室诞生了,它的科学性已得到专家的认可。 “我希望得到一台检测仪器,用数据来检验这个发明的净化效果。 ”黄思勉告诉记者。

  在向明中学,有一门名为“创新课”的课程。每次上课,上海发明协会会员黄曾新老师都会向学生介绍近期的社会热点,并激发他们的发明热情。在前不久的一堂课上,黄思勉学到“PM2.5”这个新名词,它是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,只有人类头发直径的1/10。这类颗粒物被吸入人体后会直接进入支气管,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。日前,我国环保部门将“监测并公布PM2.5”提上议事日程,如何治理PM2.5,也受到公众的广泛关注。

  怎样才能减少空气中的PM2.5呢?小黄同学开始探索,在家里,她上网查阅资料,了解空气净化的各种技术和设备;在学校里,她经常找黄曾新老师讨论,在老师的启发下设计发明方案。

  “你有没有见过水烟?过去有不少人抽水烟,烟经过水的过滤,大量尼古丁、烟焦油都会溶解在水里。 ”在一次讨论上,黄老师对小黄说起水烟。能不能在空气净化器中注入水,让水滤掉大气中的PM2.5?黄思勉顿时有了灵感。不过,空气进入水后,过滤的效果估计很有限,怎样提高净化器的工作效率呢?小黄投入了新一轮的探索。

  昨天,记者走进向明中学的实验室,看到小黄的发明已具雏形。这个空气净化器由一个外壳和若干设备组成。透明的外壳里注了很多水,“水箱”底部装有三台潜水增氧泵,它们与三根导管连在一起,通过导管,增氧泵把净化器四周的空气抽入水中,产生大量气泡。黄思勉说,潜水增氧泵原本是用来养观赏鱼的,把它们装在空气净化器中,是为了将室外空气大量抽入水中,让空气与水充分接触。这样该装置就变成一个放大版“水烟斗”,使空气中的大量PM2.5溶解于水中。

  光用水过滤法对付PM2.5还不够,小黄还采用雾过滤法。雾是空气中的水气与尘埃接触后产生的结晶体,雾有吸附尘埃颗粒的作用。为了制造出“人造雾”,小黄在网上反复搜索,终于买到“超声波雾化器”。这种设备原本是装在空气增湿器里的,她把三个超声波雾化器装入空气净化器,与增氧泵“协同作战”。只见超声波雾化器通电后,净化器水体就冒出一股股水雾,吸附空气中的PM2.5。

  在黄老师的指导下,黄思勉还在净化器里安装了两个高压电极,正负电极通电后,能起到静电除尘的效果。

  小黄表示,这个装置设计成熟后,可以把它像挂壁式空调那样安装在室内墙上,靠连在仪器上的导管抽入室外空气,将去除PM2.5的洁净空气导入室内。这个装置也可以设计得更小型化,成为PM2.5车内空气净化器,让人们在乘车出行时不会吸入有污染的气体。

  小黄还设想将这个发明改进为室外空气净化装置。 “汽车尾气排放、燃煤电厂的废气排放,是大气中PM2.5的两个主要来源。如果把水烟斗装进汽车和燃煤电厂,或许就能降低大气中的PM2.5浓度。 ”

  当然,要让这些构想变成现实,黄思勉要用实验数据证明,她的发明能去除空气中的大量PM2.5。初步实验表明,这台装置能去除导入气体中的烟雾。寒假里,她准备做一个更精确的实验:将净化器中的水换成蒸馏水,让它工作一段时间后进行水体取样,蒸发后用电子显微镜观察,检测水中是否含有PM2.5颗粒。如果有,就证明该设备具有过滤PM2.5的功能。

  对此发明,上海市环境监测中心副主任张明旭表示,从原理上说,这套水过滤、雾过滤、静电除尘“三管齐下”的方案是科学的,应该能去除空气中的部分PM2.5,但它的净化效率究竟多高,则需要检测报告来评判。环境监测中心使用的仪器都是用于室外PM2.5检测的,无法检测该发明的净化效果。

  黄思勉告诉记者,她在网上查到,一台室内PM2.5检测仪器的售价是2万元,但学校实验室还没有资金购买。如果资金到位,或有机构提供此类检测,那“水烟斗”净化器的研发之路就能延续。

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