清华五女生发明新型净化器 清除PM2.5净化空气
来源：北京晚报2016-05-25
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清华大学建筑学院建筑技术科学系的5位本科女生在老师的指导下，研发出了一款“基于热再生的壁挂式空气净化器”。这台空气净化器不仅能高效率过滤挥发性有机物，甚至还能通过热脱附实现自我“排毒”，让过滤网重复利用，大大降低净化器使用成本。该成果日前获得了第三十四届清华大学“挑战杯”学生课外学术科技竞赛的特等奖，并已经申报了国家专利。
屋里空气竟然比雾霾还毒
孙佳琦、林琳、施雨晨都是建筑环境与能源应用工程专业的本科生。她们2013年进入大学后，研究的不是盖大楼起钢梁，而是怎样让大家住得更节能、更舒服。那一年的北京，PM2.5已经深入人心，年初的一场雾霾重污染让空气净化器空前热销。
到了2015年秋天，进入大三的她们开始上一门名为《室内化学污染控制》的课程，授课老师莫金汉深入浅出讲述了写字楼、住宅里的空气质量问题。“室内装修材料往往会释放出大量挥发性有机物和甲醛等污染物，很多时候屋里的空气比外面还要糟糕，还不如去外面吸霾。”孙佳琦说当时她和同学们都非常惊讶，“为什么不用空气净化器呢？”她们反问道。
系里的实验室从市场上采购了一些空气净化器用作研究，她们研究了一番后发现问题不少，“首先净化器的功能主要都集中在了对付PM2.5上，而针对挥发性有机物的功能 低调 了许多；其次净化器大多采用活性炭吸附法，由于吸附容量有限，需频繁更换过滤网，否则吸饱了甲醛的活性炭不断满溢释放，反而成了毒源。” 她们聚在一起讨论后，决定自己研发一台专门针对挥发性有机物的空气净化器，“净化能力高效，并且要成本低廉，可重复使用。”
第一代产品风量小样子丑
说干就干，几位女生迅速行动起来。有人负责调研，有人负责模块编程，有人负责机械设计。要实现成本低廉，最好的办法就是让过滤材料循环利用。学生们在查阅资料后发现，对吸附材料进行加热可以实现“脱附”效果——即污染物脱离过滤材料，温度越高，脱附速度越快。
至于实现高效的净化能力，那就得看风机功率和净化材料了。尤其是后者，目前市面上的净化器大多采用的是活性炭。有没有更好的？她们找到了即将读研从事相关领域研究的大四学姐肖儒。肖儒愉快地应下了这个任务，她找来了分子筛、硅胶、全碳气凝胶等多种吸附材料，开始反复实验、比较。
两个月的忙碌过后，第一代空气净化器出炉。用孙佳琦的话说“这个机器真的不怎么好看”，以至于这些女生在裹上保温壳前用手机拍了几张照片后再也不想举起镜头。不过不管怎么样，这是姑娘们来之不易的成果，它的外壳采用了有机玻璃，整个系统由电子控制模块、电加热模块、风机、阀门等部件组成。净化功能挺齐全，就是风量太小，远低于目前市面上的主流产品，“主要是有机玻璃外壳密封性不好，有些漏风，另外热脱附时的加热均匀性也有问题。”施雨晨说。
家人鼓励“净化器全靠你们了”
第一代产品问世，姑娘们没有沾沾自喜，迅速意识到了问题，开始了全力改进开发第二代净化器。
位于清华二校门东北侧的土木工程馆见证了清华的悠久历史，它的外墙上覆着碧绿的一层爬山虎，墙内的其中一间小屋就是姑娘们“追求绿色”的实验室。实验室里有一个大约3立方米的玻璃罩，反复的污染物吸附实验就在这里进行。玻璃罩内装有专门的甲醛生发器，虽然闭合舱门时全密封，但打开时依然会有气体逸出。细心的实验室工作人员给她们装上了一台功率强大的空气净化器。
为了测试吸附材料的最佳效果，肖儒通过导师联系上了清华化工系的博士生，他们有强大的实验设施和能力，原材料也比较齐全。截至记者发稿，肖儒说对于材料的实验还在进行中，目前已有的测试下来，活性炭的吸附功能确实是最好的，“看来净化器厂家都很有眼光。”肖儒对记者笑道。
对于机器的外壳也进行了完善，改成了金属壳体，密封性大大增强，通风量也得到了显著提高。在研发中，团队还吸收了一位新成员韩典杉，她负责加热速率的研究实验。姑娘们告诉记者，她们研发空气净化器已经引起了家人的关注，“好多亲戚说，以后家里用的净化器就靠我们了。”孙佳琦说。
历经4个月的全力技术攻关，第二代“基于热再生的壁挂式空气净化器”终于问世，一举夺得了今年清华“挑战杯”的特等奖。
运行费用仅为普通净化器的1/6
记者在实验室见到了这台二代空气净化器。与普通空气净化器有一个进风口和一个出风口不同，这台净化器有1个进风口和两个出风口，每个风口直径约5厘米，可以使用跟空调类似的软管连接室内外。孙佳琦说，一个进风口主要是进室内风，两个出风口一个面向室内吹出洁净的空气，一个则面向室外排污。
孙佳琦说，这台净化器共有4种工作模式。在净化模式下，室内空气在密闭舱的空气净化部分及室内进行循环，吸附材料对室内空气进行吸附净化；热再生模式和排污模式则通常连贯使用，空气被加热，加热后的空气经过吸附材料，促进吸附材料中的挥发性有机物及甲醛脱附。然后开启风机，关闭加热部件，污染物从室外出风口排出；最后一种就是这台净化器独特的新风模式，室外新风经过过滤模块净化后引入室内，可有效提升室内空气品质。“整台机器兼具了新风机和空气净化器的双重功能。”
她们做了实验，吸附材料对于甲醛的一次通过吸附率达30%，循环吸附则接近于除尽。净化器使用加热装置对吸附材料进行脱附，可以快速排尽污染物，只需大约150分钟就能基本恢复全新的净化能力。此外这台净化器也非常省钱，根据风机耗电、加热耗电、滤网购买等综合测算，其全年运行费用只有普通空气净化器的大约六分之一。
在研发取得重大突破后，团队及时为空气净化器申报了国家专利，但她们对于空气净化器的研发之路并未停止，肖儒还在不断尝试新的吸附材料，力求达到更好的空气净化效果。其他同学则在机器本身上下功夫，用更好的密封性、更科学的风机运转来实现更大的通风量。记者了解到，目前也已经有厂家对她们的空气净化器表达了浓厚的兴趣。
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