專利名稱：一種室內(nèi)空氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種室內(nèi)空氣凈化裝置，用于消除室內(nèi)空氣中的揮發(fā)性污染物、粉塵顆粒以及常見的病毒及細(xì)菌。
背景技術(shù)：
人們一生中約有80%的時(shí)間是在室內(nèi)度過的，室內(nèi)空氣污染會(huì)直接影響到人們的身體健康。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和人們生活水平的日益提高，室內(nèi)空氣污染問題日趨嚴(yán)重。室內(nèi)空氣污染物主要包括兩大類:第一，以氣溶膠形式存在的細(xì)菌、病毒及懸浮顆粒。第二，氣體污染物，如:苯、甲醛、烷烴等。氣溶膠的凈化主要采用纖維過濾技術(shù)，該技術(shù)的核心是過濾材料。傳統(tǒng)的過濾材料普遍存在氣流阻力高、過濾效率低的缺陷。近年來，駐極體空氣過濾材料利用纖維本身駐極性和對(duì)粉塵靜電吸附作用捕獲粉塵、細(xì)菌和病毒，其纖維能以較低的密度形成疏散和開放式結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出低流阻，同時(shí)還具有較高的過濾效率，因此與傳統(tǒng)過濾材料相比，駐極體空氣過濾材料具有高效低阻的特點(diǎn)。氣體污染物凈化采用的技術(shù)主要有:活性炭吸附技術(shù)、溶液吸收技術(shù)、催化氧化技術(shù)(高溫催化氧化、室溫催化氧化、光催化)、低溫等離子體技術(shù)、光解技術(shù)等。活性炭雖然被稱為“萬能吸附劑”，能夠吸附凈化多種揮發(fā)性有機(jī)物，然而對(duì)于室內(nèi)常見的小分子氣體如甲醛，活性炭的吸附能力很弱。另外，由于室內(nèi)污染物的濃度非常低，活性炭的平衡吸附量也相應(yīng)下降，活性炭很容易吸附飽，使用一段時(shí)間必須更換或者再生處理，如果室內(nèi)處于高溫、高濕的環(huán)境，活性炭的使用壽命將急聚下降。在催化氧化技術(shù)中，高溫催化氧化盡管對(duì)污染物凈化具有廣譜高效的能力，然而配套設(shè)備復(fù)雜，能耗高，不適宜在室內(nèi)凈化中使用；室溫催化氧化能夠高效的處理甲醛、一氧化碳等小分子氣體，然而催化劑容易失活，同時(shí)該技術(shù)無法凈化大分子有機(jī)物；光催化技術(shù)是近年來發(fā)展起來的氣體凈化新技術(shù)，該技術(shù)存在的主要問題是，凈化速度太慢，光能的有效利用率低。低溫等離子體技術(shù)利用氣體放電產(chǎn)生的電子、激發(fā)態(tài)原子、激發(fā)態(tài)分子、正離子以及自由基等高能粒子與污染物分子碰撞，將污染物分子結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而礦化為無害物質(zhì)，低溫等離子體技術(shù)的最大特點(diǎn)是具有廣譜性，能夠降解凈化各種室內(nèi)氣體污染物，等離子體技術(shù)存在的問題有兩點(diǎn):一是系統(tǒng)的能耗較高；二是反應(yīng)副產(chǎn)物中存在臭氧和氮氧化物，帶來二次污染。目前公開的有關(guān)室內(nèi)空氣凈化的專利，如CN2667386Y、CN101269230A主要采用低溫等離子體技術(shù)來凈化室內(nèi)的污染空氣，然而，上述專利沒有考慮到低溫等離子體反應(yīng)副產(chǎn)物的消除問題，從而有可能給室內(nèi)空氣帶來嚴(yán)重的二次污染。采用光催化技術(shù)的專利，在實(shí)際使用中，凈化速率一般較低。因此，急需開發(fā)一種高效、廣譜、無二次污染的室內(nèi)空氣凈化技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有室內(nèi)空氣凈化裝置在功能上存在的各種不足，結(jié)合空氣凈化技術(shù)的最新進(jìn)展，提供了一種室內(nèi)空氣凈化裝置。該室內(nèi)空氣凈化裝置由駐極體纖維過濾器、低溫等離子體電源、低溫等離子體反應(yīng)器、吸附催化床四部分組成，其中，低溫等離子體電源與低溫等離子體反應(yīng)器連接；含有生物氣溶膠以及氣態(tài)污染物的污染空氣依次通過駐極體纖維過濾器、低溫等離子體反應(yīng)器及吸附催化床，其中生物氣溶膠被駐極體纖維過濾器濾除、氣態(tài)污染物被低溫等離子體反應(yīng)器凈化、低溫等離子體反應(yīng)器的副產(chǎn)物臭氧和酸性氣體被吸附催化床消除，污染空氣轉(zhuǎn)變?yōu)閮艋諝?。其中，駐極體纖維過濾器的功能是高效濾除室內(nèi)空氣中呈氣溶膠狀態(tài)的細(xì)菌、病毒及懸浮顆粒；低溫等離子體電源的功能是向低溫等離子體反應(yīng)器輸出高頻高壓電能；低溫等離子體反應(yīng)器的功能是凈化室內(nèi)空氣中的氣態(tài)污染物，并產(chǎn)生臭氧等長(zhǎng)壽命的高能粒子；吸附催化床的功能有三個(gè)方面，第一催化分解臭氧，第二利用臭氧分解產(chǎn)生的活性氧催化氧化未被低溫等離子體反應(yīng)器凈化的氣態(tài)污染物，第三吸附凈化低溫等離子體反應(yīng)器產(chǎn)生的酸性副產(chǎn)物，如氮氧化物和有機(jī)酸。如圖1所示，含有生物氣溶膠(如:細(xì)菌和病毒)以及氣態(tài)污染物(如:苯、甲醛)的污染空氣依次通過駐極體纖維過濾器、低溫等離子體反應(yīng)器及吸附催化床，細(xì)菌和病毒等生物氣溶膠被駐極體纖維過濾器濾除、氣態(tài)污染物被低溫等離子體反應(yīng)器凈化、低溫等離子體反應(yīng)器的副產(chǎn)物臭氧和酸性副產(chǎn)物被吸附催化床消除，污染空氣被徹底凈化。駐極體纖維過濾器采用聚丙烯熔噴纖維作為過濾材料，該纖維經(jīng)過駐極處理，面密度為60 90g/m2，與玻璃纖維過濾材料相比，達(dá)到相同的氣溶膠過濾效率，氣流阻力降低80%。低溫等離子體電源采用頻率可調(diào)的高壓電源，頻率范圍為0.5 30KHz，輸出高壓為I 10KV，輸出功率為10 100W。低溫等離子體反應(yīng)器由多個(gè)低溫等離子體放電單元并聯(lián)組成，低溫等離子體放電單元可采用線管式結(jié)構(gòu)或線板式結(jié)構(gòu)，低溫等離子體放電模式為介質(zhì)阻擋放電。阻擋介質(zhì)可以采用陶瓷、石英或者云母，其介電常數(shù)為5 10，內(nèi)電極和外電極采用不銹鋼材料，內(nèi)電極與阻擋介質(zhì)之間的空隙為放電間隙，低溫等離子體放電區(qū)主要發(fā)生在放電間隙，放電間隙控制在2 7mm。吸附催化床為固定床反應(yīng)器，內(nèi)部依次填充催化材料和吸附材料，上述兩種材料均為整體式蜂窩材料。其中催化材料為負(fù)載MnO2和CuO的堇青石蜂窩陶瓷體，MnO2XuO的負(fù)載量均為2 7 %。吸附材料為浸潰CO (NH2) 2和NaOH的蜂窩體活性炭，兩種物質(zhì)的浸潰量均為10 15%。低溫等離子體反應(yīng)器產(chǎn)生的長(zhǎng)壽命自由基和臭氧等高活性物質(zhì)與催化劑表面的活性成分相互作用，誘導(dǎo)催化氧化反應(yīng)的發(fā)生，臭氧在催化劑表面催化分解，生成高活性的氧原子，從而加速了有害氣體的降解速率，有害氣體被徹底礦化為二氧化碳和水，以及少量酸性物質(zhì)，臭氧被消耗。低溫等離子體反應(yīng)及催化氧化反應(yīng)產(chǎn)生的酸性氣體被浸潰了堿性物質(zhì)的活性炭材料吸附凈化。該室內(nèi)空氣凈化裝置具有如下有益效果:(I)采用駐極體纖維過濾材料，提高了對(duì)室內(nèi)空氣中氣溶膠的過濾效率，顯著降低了過濾材料的氣流阻力。(2)將低溫等離子體技術(shù)與吸附催化技術(shù)有機(jī)組合，提高了對(duì)氣態(tài)污染的凈化效率，有效控制了臭氧、酸性氣體等反應(yīng)副產(chǎn)物的釋放，消除了低溫等離子體反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染問題。

圖1為室內(nèi)空氣凈化裝置流程圖。其中:1.低溫等離子體電源，2.駐極體纖維過濾器，3.低溫等離子體反應(yīng)器，4.低溫等離子體放電單元，5.催化材料，6.吸附材料，7，吸附催化床，8.污染空氣，9.凈化空氣。圖2為污染物凈化效率圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參照標(biāo)準(zhǔn)GB2626-2006，采用鈉焰法氣溶膠濾料效率檢測(cè)儀測(cè)定該空氣凈化裝置的氣溶膠過濾效率。氯化鈉顆粒中值直徑(CMD) = 0.075 μ m,氣溶膠密度為100mg/m3，駐極體過濾材料面密度為90g/m2，過濾速度為5.3cm/s，過濾效率大于95%，氣流阻力為78Pa。采用玻璃纖維過濾材料，在相同的操作條件下，氣流阻力為420Pa。因此，采用駐極體過濾材料，氣流阻力顯著降低。實(shí)施例2低溫等離子體電源的頻率為8Khz，峰值電壓lOkv，低溫等離子體反應(yīng)器的能量密度(低溫等離子體電源輸出功率與氣體流量的比值)為10 100J/L?？諝鈨艋b置進(jìn)口的污染氣體中，苯的濃度為lOppm，甲醛濃度為5ppm。測(cè)試空氣凈化裝置出口苯及甲醛的濃度，以及臭氧、氮氧化物濃度。污染物凈化率按下式計(jì)算:凈化率=(污染物進(jìn)口濃度-污染物出口濃度)/污染 物進(jìn)口濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，從結(jié)果可以看出:在等離子體能量密度為80J/L情況下，苯的凈化達(dá)到80%，甲醛的凈化率達(dá)到90%，出口氣體中沒有測(cè)到臭氧和氮氧化物。
權(quán)利要求1.一種室內(nèi)空氣凈化裝置，其特征是該裝置由駐極體纖維過濾器(2)、低溫等離子體電源(I)、低溫等離子體反應(yīng)器(3)、吸附催化床(7)四部分組成，其中，低溫等離子體電源(I)與低溫等離子體反應(yīng)器(3)連接；含有生物氣溶膠以及氣態(tài)污染物的污染空氣(8)依次通過駐極體纖維過濾器(2)、低溫等離子體反應(yīng)器(3)及吸附催化床(7)，其中生物氣溶膠被駐極體纖維過濾器(2)濾除、氣態(tài)污染物被低溫等離子體反應(yīng)器(3)凈化、低溫等離子體反應(yīng)器(3)的副產(chǎn)物臭氧和酸性氣體被吸附催化床(7)消除，污染空氣(8)轉(zhuǎn)變?yōu)閮艋諝?9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空氣凈化裝置，其特征是所述駐極體纖維過濾器(2)采用聚丙烯熔噴纖維作為過濾材料，該纖維經(jīng)過駐極處理，面密度為60 90g/m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空氣凈化裝置，其特征是所述低溫等離子體電源⑴采用頻率可調(diào)的高壓電源，頻率范圍為0.5 30KHz，輸出高壓為I 10KV。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空氣凈化裝置，其特征是所述低溫等離子體反應(yīng)器(3)由多個(gè)低溫等離子體放電單元(4)并聯(lián)組成，低溫等離子體放電模式為介質(zhì)阻擋放電，阻擋介質(zhì)可以采用陶瓷、石英或者云母，其介電常數(shù)為5 10，放電間隙控制在2 7_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空氣凈化裝置，其特征是所述吸附催化床(7)為固定床反應(yīng)器，內(nèi)部依次填充催化材料(5)和吸附材料￠),且兩種材料均為整體式蜂窩材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的室內(nèi)空氣凈化裝置，其特征是所述催化材料(5)為負(fù)載MnO2和CuO的堇青石蜂窩陶瓷體，MnO2和CuO的負(fù)載量均為2 7%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的室內(nèi)空氣凈化裝置，其特征是吸附材料(6)為浸潰CO(NH2)2和NaOH的蜂窩體活性炭，浸潰量為10 15%。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種室內(nèi)空氣凈化裝置。該裝置由駐極體纖維過濾器(2)、低溫等離子體電源(1)、低溫等離子體反應(yīng)器(3)、吸附催化床(7)四部分組成，其中，低溫等離子體電源(1)與低溫等離子體反應(yīng)器(3)連接；含有生物氣溶膠以及氣態(tài)污染物的污染空氣(8)依次通過駐極體纖維過濾器(2)、低溫等離子體反應(yīng)器(3)及吸附催化床(7)，其中生物氣溶膠被駐極體纖維過濾器(2)濾除、氣態(tài)污染物被低溫等離子體反應(yīng)器(3)凈化、低溫等離子體反應(yīng)器(3)的副產(chǎn)物臭氧和酸性氣體被吸附催化床(7)消除，污染空氣(8)轉(zhuǎn)變?yōu)閮艋諝?9)。
文檔編號(hào)B01D53/04GK203075822SQ201220232980
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者韓再光 申請(qǐng)人:北京華溫科科技有限公司