一种污染物气体暴露舱实验装置及其废气处理系统

技术领域

本发明涉及实验设备技术领域，特别是涉及一种污染物气体暴露舱实验装置及其废气处理系统。

背景技术

随着我国近代工业化及城镇化进程加速，空气污染问题日益严重，其中机动车尾气排放是主要污染物来源之一。截至2021年底，公安部交管局发布全国机动车保有量达3.95亿辆。随着机动车数量急速增加，交通相关空气污染(Traffic－related airpollution，TRAP)问题日益突出。TRAP的主要污染物种类包括颗粒物(PM)、挥发性有机物(VOCs：烷烃类)、多环芳烃类(PAHs)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、硫氧化合物(SOx)、碳氢化合物(HC)、重金属离子等。2021年9月，世界卫生组织的最新评估称，每年约有700万人死于与空气污染有关的疾病，如慢性呼吸道疾病、卒中、心血管病、肺癌和其他癌症等。

人体呼吸系统是机体防御外界有害物质的第一道屏障，受到的损伤首当其冲。机动车尾气中的颗粒物尤其精细颗粒物及其附着物等能被人体吸入小气道直接进入肺泡，通过血液循环及透过血脑屏障到达机体各个组织器官，危害人体健康。PM2.5是细颗粒物中对人体健康危害最大的颗粒物，若气道颗粒物过度沉积超出了纤毛的最大清除负荷，则对气道产生刺激，使气道上皮细胞炎性介质释放增加，引起炎性细胞浸润，进而引起或者加重咳嗽高敏感性慢性咳嗽、支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺癌等一系列的呼吸系统相关疾病发生或者发展，因此研究不同污染物气体对生物健康效应的影响及其可能的机制具有重要意义。

污染物气体暴露实验舱是进行动物暴露实验等基础研究的重要设备，不同的实验动物(如豚鼠、大鼠、小鼠等)在暴露实验舱内接受污染物气体染毒暴露，通过固定或改变暴露实验舱内污染物气体的浓度来研究不同实验动物对污染物气体的反应及相关健康效应。

如申请公布号为CN101832887B的专利公开了一种用于污染物释放研究的小型环境测试舱，包括：舱体、空气发生系统、温湿度控制系统、采样系统以及空气净化装置，小型环境测试舱结构中不含有填充剂和本身释放有机化合物的粘结剂，采用电抛光不锈钢为内表面材料，内壁光滑无吸附作用，无化学反应活性。舱体门上有一开口处，开口处装备气密性良好的无吸附性封口，以便装入待测样品和进行清洗。舱体具备空气入口和空气出口，温度和湿度探测器。上述的测试舱利用净化装置对进气口和出气口的空气进行净化。

本染毒暴露实验舱采用的是一种污染物气体动态平衡的换气设计，即在保证舱体内达到所需要的污染物浓度时，其舱内还可以维持正常的温度、湿度、氧气量及二氧化碳量。本污染物气体暴露舱实验装置换气时排出的废气，除了污染物气体外，还有实验动物在舱体内进行染毒暴露实验时产生的生物废气。换气时排出的废气包括机动车污染物气体、生物废气等，废气直接排放会对空气造成污染，因此需要对废气进行处理。

发明内容

本发明的目的是：提供一种污染物气体暴露舱实验装置，以解决现有技术中实验舱气体直接排放后会对空气造成污染的问题；本发明还提供了一种实验舱实验装置用废气处理系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种污染物气体暴露舱实验装置，包括暴露舱舱体和与所述暴露舱舱体连接的污染物气体处理系统，所述暴露舱舱体包括布置有出气口、进气口的外壳，所述外壳内布置有用于放置实验动物的置物架，所述污染物气体处理系统包括处理箱，所述处理箱的一端布置有气体入口、另一端布置有气体出口，所述处理箱上于所述气体入口与所述气体出口之间依次布置有颗粒物过滤器、活性炭过滤器和臭氧净化器。

优选地，所述颗粒物过滤器包括顺次布置的粗效过滤器和高效过滤器。

优选地，所述粗效过滤器的材质为聚酯合成纤维，所述高效过滤器的材质为聚丙烯滤纸。

优选地，所述处理箱上于所述气体入口与所述颗粒物过滤器之间还布置有负压腔，所述臭氧净化器与所述气体出口之间布置有抽风机。

优选地，所述气体入口包括废气入口和室内净化空气入口，所述废气入口与所述室内净化空气入口独立布置。

优选地，所述处理箱上开设有滑槽，所述滑槽垂直于气体的流动方向布置，所述颗粒物过滤器与所述活性炭过滤器均滑动装配在所述滑槽内。

优选地，所述置物架沿所述外壳的上下方向间隔布置有多个，相邻两个所述置物架之间的竖直间隔为30－40cm。

一种污染物气体暴露舱实验装置用废气处理系统，所述污染物气体暴露舱实验装置用废气处理系统为上述任一技术方案的污染物气体暴露舱实验装置中的污染物气体处理系统。

本发明实施例一种污染物气体暴露舱实验装置及其废气处理系统与现有技术相比，其有益效果在于：在处理箱的气体入口与气体出口之间依次布置颗粒物过滤器、活性炭过滤器和臭氧净化器，颗粒物过滤器可以消除掉气体中包含的动物粪便、毛发等大颗粒杂质以及污染物气体中的小颗粒物等，也避免颗粒杂质损坏后续的活性炭过滤器和臭氧净化器，活性炭过滤器则可以吸附消除气体中的异味等，而臭氧净化器可以通过氧化反应消除气体中含有的有机物等杂质，并且臭氧净化器作为最后一步，排出适量的臭氧可以利用氧化性净化暴露舱周围的空气，对于外部的空气具有净化效果，避免对空气造成污染。

附图说明

图1是本发明的污染物气体暴露舱实验装置的污染物气体处理系统的结构示意图；

图2是本发明的污染物气体暴露舱实验装置的暴露舱舱体的结构示意图。

图中，1、外壳；11、出气口；12、进气口；2、置物架；3、处理箱；31、废气入口；32、室内净化空气入口；33、气体出口；4、粗效过滤器；5、高效过滤器；6、活性炭过滤器；7、臭氧净化器；8、抽风机；9、负压腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的一种污染物气体暴露舱实验装置的优选实施例，如图1与图2所示，该污染物气体暴露舱实验装置包括暴露舱舱体和污染物气体处理系统，暴露舱舱体与污染物气体处理系统通过管道连接，暴露舱舱体用于放置实验对象，如小鼠等，污染物气体处理系统用于净化从暴露舱舱体内排出的废气。

暴露舱舱体包括外壳1，外壳1为矩形结构，外壳1上布置有出气口11和进气口12，进气口12用于向外壳1内输送实验气体，如机动车尾气等，出气口11用于向外排出实验对象产生的废气等。进气口12布置在外壳1的底部，出气口11布置在外壳1的顶部，使实验气体由底部逐渐向顶部传输，废气经过顶部排出。

外壳1采用不锈钢材质的侧壁、地板以及顶板，外壳1的前侧布置玻璃观察窗，可以实时观察实验动物的状态。外壳1内还布置有置物架2，置物架2用于放置实验对象，如小鼠等。外壳1的底部安装滑轮，以便于整体移动舱体。

置物架2沿外壳1的上下方向间隔布置有多个，相邻两个置物架2之间的竖直间隔为30－40cm，置物架2有多个且分层布置，可以增加实验对象的数量，减小偶然性。置物架2之间的竖直间隔为气体流动提供风道，便于气体混合；30－40cm的高度便于容纳实验对象，更大地利用暴露舱舱体内的空间。

污染物气体处理系统包括处理箱3，处理箱3整体为长方体结构，气体沿处理箱3的长度方向流通。处理箱3为金属材质，用于降低排出的废气中的颗粒物、化学物品的浓度。处理箱3的沿长度方向的一端布置有气体入口、另一端布置有气体出口33，气体入口与暴露舱舱体上的出气口11连通，使废气进入污染物气体处理系统。

优选地，气体入口包括废气入口31和室内净化空气入口32，废气入口31与室内净化空气入口32独立布置，废气入口31用于吸入实验废气进入，室内净化空气入口32用于吸入室内空气。气体入口与气体出口33之间依次布置有颗粒物过滤器、活性炭过滤器6和臭氧净化器7，暴露舱舱体排出的废气按照先后顺序依次流经颗粒物过滤器、活性炭过滤器6和臭氧净化器7，分别对气体净化处理。

颗粒物过滤器可以消除掉气体中包含的动物粪便、毛发等大颗粒杂质以及污染物气体中的小颗粒物等，也避免颗粒杂质损坏后续的活性炭过滤器6和臭氧净化器7，活性炭过滤器6则可以吸附消除气体中的异味等，而臭氧净化器7可以通过氧化反应消除气体中含有的有机物等杂质，并且臭氧净化器7作为最后一步，排出适量的臭氧对于外部的空气具有净化效果，避免对空气造成污染。

优选地，颗粒物过滤器包括顺次布置的粗效过滤器4和高效过滤器5，粗效过滤器4位于靠近气体入口的位置，高效过滤器5位于靠近气体出口33的位置。粗效过滤器4、高效过滤器5组合使用，既可以效果过滤掉废气中不同直径的颗粒物杂质，还可以避免颗粒物聚集后发生堵塞，保证气体流通。在本实施例中，粗效过滤器4的材质为聚酯合成纤维，高效过滤器5的材质为聚丙烯滤纸，过滤效果好并且成本低。

活性炭过滤器6具有柱状颗粒型活性炭堆积结构，活性炭具有良好的吸附效果，可以消除废气中的异味、有毒气体等。臭氧净化器7布置在活性炭过滤器6与气体出口33之间，臭氧净化器7可以产生臭氧，利用臭氧的强氧化性分解废气中的有机物、微生物，消除废气中的异味；同时残余的少量臭氧直接排出后对空气还有净化效果。

处理箱3上于气体入口与粗效过滤器4之间布置有负压腔9，臭氧净化器7与气体出口33之间布置有抽风机8，抽风机8在启动后从气体入口向气体出口33的方向抽风，由于处理箱3的截面积大于气体入口的总截面积，负压腔9内的气体压力小于暴露舱舱体内的压力，废气进入负压腔9内，负压腔9对气体具有缓冲的作用，使气体平稳，提高净化效率。

优选地，处理箱3上开设有滑槽，滑槽位于处理箱3的侧面，滑槽的垂直于气体的流动方向布置，颗粒物过滤器与活性炭过滤器6均滑动装配在滑槽内。在需要对颗粒物过滤器以及活性炭过滤器6进行清理、更换时，操作人员可以将其直接从滑槽内抽出，更换、清理方便。

本发明还提供了一种污染物气体暴露舱实验装置用废气处理系统，其具体结构与上述的任一实施例所述的污染物气体暴露舱实验装置中的污染物气体处理系统的具体结构相同，此处不作重复叙述。

综上，本发明实施例提供一种污染物气体暴露舱实验装置及其废气处理系统，其在处理箱的气体入口与气体出口之间依次布置颗粒物过滤器、活性炭过滤器和臭氧净化器，颗粒物过滤器可以消除掉气体中包含的动物粪便、毛发等大颗粒杂质以及污染物气体中的小颗粒物等，也避免颗粒杂质损坏后续的活性炭过滤器和臭氧净化器，活性炭过滤器则可以吸附消除气体中的异味等，而臭氧净化器可以通过氧化反应消除气体中含有的有机物等杂质，并且臭氧净化器作为最后一步，排出适量的臭氧可以利用氧化性净化暴露舱周围的空气，对于外部的空气具有净化效果，避免对空气造成污染。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。