上海中學生發明PM2.5空氣凈化器
2012年01月13日
這兩天，向明中學高一學生黃思勉每天到校后，就一頭鉆進實驗室擺弄她的發明——PM2.5空氣凈化器。在不久前的創新課上，小黃聽科技老師黃曾新說起PM2.5顆粒物，便有了發明一種凈化器，阻止PM2.5進入室內的想法。如今，這種儀器的雛形在實驗室誕生了，它的科學性已得到專家的認可。 “我希望得到一臺檢測儀器，用數據來檢驗這個發明的凈化效果。 ”黃思勉告訴記者。
創新課點燃發明熱情
在向明中學，有一門名為 “創新課”的課程。每次上課，上海發明協會會員黃曾新老師都會向學生介紹近期的社會熱點，并激發他們的發明熱情。在前不久的一堂課上，黃思勉學到“PM2.5”這個新名詞，它是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，只有人類頭發直徑的1/10。這類顆粒物被吸入人體后會直接進入支氣管，引發包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。日前，我國環保部門將“監測并公布PM2.5”提上議事日程，如何治理PM2.5，也受到公眾的廣泛關注。
怎樣才能減少空氣中的PM2.5呢？小黃同學開始探索，在家里，她上網查閱資料，了解空氣凈化的各種技術和設備；在學校里，她經常找黃曾新老師討論，在老師的啟發下設計發明方案。
“你有沒有見過水煙？過去有不少人抽水煙，煙經過水的過濾，大量尼古丁、煙焦油都會溶解在水里。 ”在一次討論上，黃老師對小黃說起水煙。能不能在空氣凈化器中注入水，讓水濾掉大氣中的PM2.5？黃思勉頓時有了靈感。不過，空氣進入水后，過濾的效果估計很有限，怎樣提高凈化器的工作效率呢？小黃投入了新一輪的探索。
用水、霧、超聲波過濾
昨天，記者走進向明中學的實驗室，看到小黃的發明已具雛形。這個空氣凈化器由一個外殼和若干設備組成。透明的外殼里注了很多水，“水箱”底部裝有三臺潛水增氧泵，它們與三根導管連在一起，通過導管，增氧泵把凈化器四周的空氣抽入水中，產生大量氣泡。黃思勉說，潛水增氧泵原本是用來養觀賞魚的，把它們裝在空氣凈化器中，是為了將室外空氣大量抽入水中，讓空氣與水充分接觸。這樣該裝置就變成一個放大版“水煙斗”，使空氣中的大量PM2.5溶解于水中。
光用水過濾法對付PM2.5還不夠，小黃還采用霧過濾法。霧是空氣中的水氣與塵埃接觸后產生的結晶體，霧有吸附塵埃顆粒的作用。為了制造出“人造霧”，小黃在網上反復搜索，終于買到“超聲波霧化器”。這種設備原本是裝在空氣增濕器里的，她把三個超聲波霧化器裝入空氣凈化器，與增氧泵“協同作戰”。只見超聲波霧化器通電后，凈化器水體就冒出一股股水霧，吸附空氣中的PM2.5。
在黃老師的指導下，黃思勉還在凈化器里安裝了兩個高壓電極，正負電極通電后，能起到靜電除塵的效果。
希望用儀器檢測凈化效果
小黃表示，這個裝置設計成熟后，可以把它像掛壁式空調那樣安裝在室內墻上，靠連在儀器上的導管抽入室外空氣，將去除PM2.5的潔凈空氣導入室內。這個裝置也可以設計得更小型化，成為PM2.5車內空氣凈化器，讓人們在乘車出行時不會吸入有污染的氣體。
小黃還設想將這個發明改進為室外空氣凈化裝置。 “汽車尾氣排放、燃煤電廠的廢氣排放，是大氣中PM2.5的兩個主要來源。如果把‘水煙斗’裝進汽車和燃煤電廠，或許就能降低大氣中的PM2.5濃度。 ”
當然，要讓這些構想變成現實，黃思勉要用實驗數據證明，她的發明能去除空氣中的大量PM2.5。初步實驗表明，這臺裝置能去除導入氣體中的煙霧。寒假里，她準備做一個更精確的實驗：將凈化器中的水換成蒸餾水，讓它工作一段時間后進行水體取樣，蒸發后用電子顯微鏡觀察，檢測水中是否含有PM2.5顆粒。如果有，就證明該設備具有過濾PM2.5的功能。
對此發明，上海市環境監測中心副主任張明旭表示，從原理上說，這套水過濾、霧過濾、靜電除塵“三管齊下”的方案是科學的，應該能去除空氣中的部分PM2.5，但它的凈化效率究竟多高，則需要檢測報告來評判。環境監測中心使用的儀器都是用于室外PM2.5檢測的，無法檢測該發明的凈化效果。
黃思勉告訴記者，她在網上查到，一臺室內PM2.5檢測儀器的售價是2萬元，但學校實驗室還沒有資金購買。如果資金到位，或有機構提供此類檢測，那“水煙斗”凈化器的研發之路就能延續。
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