CN101520203B

CN101520203B - 应用陶瓷管载体的油烟净化处理器

Info

Publication number: CN101520203B
Application number: CN2009100668445A
Authority: CN
Inventors: 韩炜; 张大伟; 纪红; 吕丽; 房晓娜; 牛晓巍; 李永平; 韩健
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2029-04-20
Also published as: CN101520203A

Abstract

本发明属于饮食业油烟净化技术领域，具体涉及一种应用陶瓷管载体的适用于上排式油烟机的油烟净化处理器。由箱体、设置于箱体内的催化装置和安装在催化装置上的加热装置组成，箱体具有进气口和出气口，来自于油烟机集烟罩的油烟从进气口进入箱体，从出气口排出箱体；箱体通过两对箱体连接固定装置密闭安装在油烟机的集烟罩和排烟管道之间；在箱体内的催化装置由前后两个陶瓷管捆绑装置和涂覆催化剂的多根陶瓷管组成，通过金属圈把催化装置密闭卡在箱体的内部。本发明所述的油烟净化处理器利用化学催化方法把油烟气体转化为水蒸汽和二氧化碳气体，起到了“标本兼治”的作用，具有更好的环保效果。

Description

应用陶瓷管载体的油烟净化处理器

技术领域

本发明属于饮食业油烟净化技术领域，具体涉及一种应用陶瓷管载体的适用于上排式油烟机的油烟净化处理器。

技术背景

随着我国改革开放，餐饮业蓬勃发展。各餐厅、食堂、饭店所排放的油烟污染周围的空气，尤其在大的城市或者餐饮业密集区，这些气体已经严重危害了居民的身体健康，已经引起了国家的高度重视，并颁发了饮食业油烟排放标准，可见，加强饮食业油烟治理势在必行。

目前已有油烟的净化技术包括惯性分离、静电沉降、织物过滤、液体洗涤等，几乎都是以物理方法处理油烟，油烟的危害依然存在。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种设备简单的应用陶瓷管载体的适用于上排式抽/吸油烟机的油烟净化处理器，其能够彻底解决油烟的二次污染问题，达到标本兼治的效果。

本发明所述的油烟净化处理器是一种可以适合于现有油烟机的油烟净化处理器，采用化学催化的方法，把油烟转化成二氧化碳和水，彻底消除油烟的毒害。本发明利用催化剂将油烟中的有害成分醛、酮、烃、脂肪酸、醇、芳香族化合物、酯、杂环化合物等完全转化为洁净气体，其反应机理就是将这些碳的化合物最终形成二氧化碳和水：

随着经济发展和产业结构的调整，以及居民的环境保护意识的提高，高效低耗、便于维护的油烟雾处理设备将是环保产业市场的一个潜在的需求，本发明创造正符合此要求。

如图1、2、3、所示，本发明所述的油烟净化处理器由箱体、设置于箱体内的催化装置和安装在催化装置上的加热装置组成。

箱体11具有进气口13和出气口15，来自于油烟机集烟罩的油烟从进气口13进入箱体11，从出气口15排出箱体11；

箱体11通过两对箱体连接固定装置12、12′密闭安装在油烟机的集烟罩和排烟管道16之间，每对连接固定装置12、12′成180度角设置，与箱体11焊接在一起；连接固定装置12、12′为中间有圆孔的三角形不锈钢；圆孔中穿有螺杆后，用螺丝固定就可以把油烟净化处理器安装在抽油烟机的集烟罩和排烟管道之间；

在箱体11的进气口13处焊接有金属圈14，在排烟管道16的入口处焊接有金属圈14′，两个金属圈14、14′规格和材料相同，且其外径与箱体11的内径相同，从而可以使金属圈14′安装到出气口15的里面，实现密闭安装；排烟管道16和箱体11通过连接固定装置12′固定连接在一起；金属圈14′与排烟管道焊接在一起，可以方便箱体11内催化装置的安装、固定和拆卸；进一步地，箱体11、进气口13、出气口15均为圆柱形结构，金属圈14、14′与进气口13、出气口15的尺寸相匹配，焊接后保证与箱体、排烟管道间的密闭性；

在箱体11内的催化装置由前后两个陶瓷管捆绑装置31、31′和涂覆催化剂的多根陶瓷管32组成；整个催化装置的外径大于金属圈14、14′的内径，进而通过金属圈14、14′把催化装置固定安装在箱体11的内部；

加热装置由电源和缠绕在多根陶瓷管32上的电阻丝33组成，电源与电阻丝组成串联回路，当电源通入220V交流电后，电阻丝33就会把电能转化成热能，用来加热陶瓷管32，从而加热陶瓷管载体上面涂覆的催化剂。由于陶瓷管不像金属管那样易于导热，所以我们需要一定的预热时间，大概20～120秒，用来把箱体11内的多根陶瓷管32全部加热到220～250℃；

进一步，陶瓷管捆绑装置31、31′由焊接在一起的具有一定宽度的两个半圆形铁皮组成，多根陶瓷管32平行于油烟机的烟道方向放置，这样可以使油烟气体流通顺畅；

箱体11是内径为30～100厘米、厚度为4～8毫米、长度为30～100厘米的不锈钢材料。陶瓷管32长度为28～98厘米，内径为0.8～10厘米，厚度2～8毫米，整个催化装置的外径为29～99厘米；金属圈14、14′是长度为5～10毫米，内外半径差为1～3厘米的不锈钢材料。

进一步地，还可以在上述加热装置中增加具有控温功能的热敏电阻4，热敏电阻4位于多根陶瓷管32对应于油烟净化处理器的出气口位置的一端1～2cm处(油烟净化处理器的出气口位置)，与电阻丝33和电源组成串联回路，用于对电阻丝33的加热过程进行控制；当箱体11内多根陶瓷管32的温度低于220～250℃时，热敏电阻4的阻值很小(5～500欧姆)而且保持恒定不变，串联回路连通，电阻丝33处于加热状态，进而加热陶瓷管32；当陶瓷管32的温度到达220～250℃时，热敏电阻4的阻值会瞬间变得很大(800～3000欧姆)，串联回路中的电流几乎是0，电阻丝33就停止对陶瓷管32的加热。安装控温装置主要是因为本发明所述油烟净化处理器是利用化学催化去除油烟，该化学过程是放热过程，一旦反应进行时，完全可以利用自身化学反应所放的热来加热催化剂，进而维持反应的进行，从而可以起到节省能源的作用。

多根陶瓷管32的上面涂覆催化剂，催化剂包括氧化铜、氧化铬、氧化锰、氧化镍中的一种或几种，以及金属银和钯。

催化剂按占陶瓷管载体的质量百分比为：氧化铜2～10％，氧化铬2～8％，氧化锰2～10％，氧化镍2～10％，银1～5％，钯0.1～0.4％。

其中在陶瓷管载体上制备催化剂的技术方法如下：

1)对载体进行预处理：首先将载体用质量分数10～20％氢氧化钠溶液浸泡30分钟～1个小时，取出浸渍的载体，用蒸馏水冲洗3～4遍，在烘箱里于空气中在20～120℃温度下干燥1～3个小时；然后在高温炉中，随炉升温到500～700℃温度下再煅烧1～2个小时，随炉冷却，取出；

2)陶瓷管上涂覆催化剂：将非贵金属铜、铬、锰、镍的硝酸盐的蒸馏水溶液(先分别配制非贵金属硝酸盐的蒸馏水溶液，浓度为：硝酸镍5～50wt％、硝酸铜5～50wt％、硝酸锰5～70wt％、硝酸铬5～30wt％)的一种或者几种混合后浸渍陶瓷管载体1～25小时；取出浸渍的载体，在空气中于室温下利用吸附材料(如脱脂棉、滤纸等)使其阴干5～20小时，然后在烘箱里于空气中在20～160℃温度下干燥1～5个小时，随炉冷却，取出；

将贵金属(银和钯)的硝酸盐的蒸馏水溶液(先配制贵金属硝酸盐的蒸馏水溶液，浓度为：硝酸银5～30wt％；硝酸钯1～10wt％)混合后浸渍上述载体1～25小时；取出浸渍的载体，在空气中于室温下利用吸附材料(如脱脂棉、滤纸等)使其阴干5～20小时，然后在烘箱里于空气中在20～160℃温度下干燥1～5个小时；

最后，在高温炉中，随炉升温到300～750℃温度下再煅烧1～5个小时，随炉冷却，取出，从而在载体上制备有去除油烟的催化剂。

陶瓷管的清洁：由于陶瓷管上涂覆有催化剂，只要在烹饪结束以后，再继续让装有油烟净化器的抽油烟机继续工作20～30秒，附着在陶瓷管上面的少量油就会被催化；长时间的使用可能会有少量的灰尘，可以采用水洗和擦拭的办法进行清洁，因为上面几乎没有油，灰尘很容易清除。

本发明专利的有以下几个优点：

1.采用陶瓷管作为催化剂的载体，有利于油烟气体的流通，可以使油烟顺利排放到户外。

2.陶瓷管密度小，质量相对较轻；而且易于涂覆催化剂，涂覆的催化剂量大，催化效果好而且其上面的催化剂不易脱落，使用寿命长。

3.本装置利用化学催化方法把油烟气体转化为水蒸汽和二氧化碳气体，起到了“标本兼治”的作用，具有更好的环保效果。

4.由于化学催化过程是一个放热过程，一旦反应开始，完全可以利用反应自身放热来加热催化剂本身。此时，可停止加热装置的工作，可以节省能源。

附图说明

图1：油烟净化处理器的侧剖视图；

图2：油烟净化处理器的正侧图；

图3：油烟净化处理器的催化装置；

图4：油烟的浓度与吸光度的标准曲线

图5：油烟油烟净化评价活性装置示意图。

具体实施方式

实施例1：

红外分光光度法测量油烟的浓度：用红外分光光度计测定溶解于四氯化碳溶剂中油烟的含量，油烟的含量由波数分别为2930cm¹(CH₂基团中CH键的伸缩振动)、2960cm¹(CH₃基团中CH键的伸缩振动)和3030cm¹(芳香环中CH键的伸缩振动)谱带处的吸光度A₂₉₃₀、A₂₉₆₀和A₃₀₃₀进行计算。

实施例2：油烟浓度对吸光度的标准曲线，其步骤如下：

(1)在500ml三颈瓶中加入300ml的食用油，插入量程为500℃的温度计，当食用油温度120℃时，敞口加热30min，然后在三颈瓶正上方安装一空气冷凝管，升温至300℃，回流2h，在三颈瓶中制得标准油样品。

(2)在精度为十万分之一的天平上准确称取回流好的标准油样品1g于50ml容量瓶中，用重蒸(控制温度70～74℃)后的分析纯CCl₄稀释至刻度，得到高浓度标准溶液A。取A液1.00ml于50ml容量瓶中用上述CC1₄稀释至刻度，得到标准中间液B。分别移取0.25ml、0.5ml、1.0ml、1.5ml、2.0ml、2.5ml、3.0ml、3.5ml的B溶液于25ml容量瓶中，用CCl₄稀释至刻度配成浓度分别为4mg/l、8mg/l、16mg/l、24mg/l、32mg/l、40mg/l、48mg/l、56mg/l标准油样品系列浓度的溶液。

(3)在红外分光光度计上固定待测定波长，测得标准油样品系列浓度的溶液对应的透光率，计算出吸光度。

(4)以吸光度为横坐标，标准油样品的浓度为纵坐标，得出标准曲线，如图4所示。

实施例3：

油烟去除效率的公式：P＝(C_前-C_后)/C_前×100％。

其中：C_前油烟催化前的浓度；C_后油烟催化后的浓度；P油烟的催化效率。

如图5所示：501为空气压缩机，502为缓冲瓶，503为干燥塔，504为流量计，505为油烟发生装置，506为温度计，507为调压器，508为反应器，509为温度计，510为加热炉，511为控制器，512为吸收管，513为冰水混合物，514为转子流量计，a为油烟气管路，b为采样管路，c、d为气体排空管路；

装置501、502、503用来提供高速、稳定、干燥的空气，相当于油烟机的风扇；装置504和514用来测量空气的流速；装置506和509用来测量反应装置内的温度；装置505和507用来加热标准油；装置508、510和511用来放置、加热催化剂，其中的508相当于油烟净化器的箱体(里面放入10根涂覆催化剂的陶瓷管)，510相当于油烟净化器的加热装置，509和511相当于油烟净化器里控温装置；是油烟催化的装置；装置512用来采集油烟；装置513提供低温环境，减少四氯化碳的挥发。a、b、c、d标明了油烟气体的流通过程。

油烟的生成：打开空气压缩机，通入空气，流动的空气从油烟发生装置中通过，油烟发生装置是一个三颈瓶，通过调压装置改变作用在三颈瓶中的标准油的电压，实验时电压在20～30V范围内，油的温度为150～230℃；空气与油接触时形成油烟气体。

烟气的采集：吸收管中装有25ml的CCl₄，空速为200ml/min下分别吸收催化前后油烟气体各20分钟，各测4次。

烟气的测量：对以上8个样品，取等体积(25ml)在红外分光光度计测量油烟的吸光度A₂₉₃₀、A₂₉₆₀和A₃₀₃₀，通常我们取A₂₉₃₀得吸光度(因为它的吸光度比较明显)代到实施例2中的标准曲线中，可以求得油烟的浓度，测量4次取浓度的平均值。代入公式就可知道催化效率P。

实施例4：

取10根陶瓷管，长度为25厘米，内径8毫米，厚度2毫米；

1)对载体进行预处理：首先将载体用质量分数为20％氢氧化钠溶液浸泡30分钟，取出浸渍的载体，用蒸馏水冲洗3遍，在烘箱里于空气中在120℃温度下干燥3个小时。然后在高温炉中，随炉升温到700℃温度下再煅烧2个小时，随炉冷却，取出；

2)陶瓷管上涂覆催化剂：将非贵金属铜、锰、镍的硝酸盐的蒸馏水溶液100毫升(质量分数：硝酸镍25wt％、硝酸铜25wt％、硝酸锰50wt％)混合后浸渍陶瓷管载体12小时。取出浸渍的载体，在空气中于室温下利用脱脂棉使其阴干8小时，然后在烘箱里于空气中在160℃温度下干燥5个小时，随炉冷却，取出；

将贵金属(银和钯)的硝酸盐的蒸馏水溶液(先配制贵金属硝酸盐的蒸馏水溶液，浓度为：硝酸银6wt％；硝酸钯2wt％)混合后浸渍上述载体12小时；

取出浸渍的载体，在空气中于室温下利用脱脂棉使其阴干8小时，然后在烘箱里于空气中在160℃温度下干燥5个小时；

最后，在高温炉中，随炉升温到700℃温度下再煅烧4个小时。随炉冷却，取出，从而在载体上制备出去除油烟催化剂。

表1是催化剂在170℃、250℃和300℃下，测量油烟在催化前后的浓度，计算得到的催化效率。

表1：油烟的转化效率

载体的温度(℃)	催化前油烟的浓度(mg/m<sup>3</sup>)	催化后油烟的浓度(mg/m<sup>3</sup>)	催化效率(％)
载体的温度(℃)	催化前油烟的浓度(mg/m<sup>3</sup>)	催化后油烟的浓度(mg/m<sup>3</sup>)	催化效率(％)	300	155.5	7.62	95.1
250	155.3	16	89.7	300	155.5	7.62	95.1
250	155.3	16	89.7	170	155.6	85.3	45.2

当催化剂温度是170℃时，我们可以看到油烟的催化效率是45.2％；当催化温度是250℃时，催化效率高达89.7％，已经满足应用的条件；当温度是300℃时，已经达到95.1％。

Claims

1.应用陶瓷管载体的油烟净化处理器，由箱体、设置于箱体内的催化装置和安装在催化装置上的加热装置组成，其特征在于：

(1)箱体(11)具有进气口(13)和出气口(15)，来自于油烟机集烟罩的油烟从进气口(13)进入箱体(11)，从出气口(15)排出箱体(11)；

(2)箱体(11)通过两对箱体连接固定装置(12、12′)密闭安装在油烟机的集烟罩和排烟管道(16)之间，每对连接固定装置(12、12′)成180度角设置，与箱体(11)焊接在一起；连接固定装置(12、12′)为中间有圆孔的三角形不锈钢；

(3)在箱体(11)的进气口(13)处焊接有金属圈(14)，在排烟管道(16)的入口处焊接有金属圈(14′)，两个金属圈(14、14′)规格相同且其外径与箱体(11)的内径相同；

(4)在箱体(11)内的催化装置由前后两个陶瓷管捆绑装置(31、31′)和涂覆催化剂的多根陶瓷管(32)组成；整个催化装置的外径大于金属圈(14、14′)的内径，进而通过金属圈(14、14′)把催化装置固定安装在箱体(11)的内部；

(5)加热装置由电源和缠绕在多根陶瓷管(32)上的电阻丝(33)组成，电源与电阻丝组成串联回路，用来加热陶瓷管(32)。

2.如权利要求1所述的应用陶瓷管载体的油烟净化处理器，其特征在于：陶瓷管捆绑装置(31、31′)由焊接在一起的具有一定宽度的两个半圆形铁皮组成，多根陶瓷管(32)平行于油烟机的烟道方向放置。

3.如权利要求1所述的应用陶瓷管载体的油烟净化处理器，其特征在于：箱体(11)是内径为30～100厘米、厚度为4～8毫米、长度为30～100厘米的不锈钢材料。

4.如权利要求3所述的应用陶瓷管载体的油烟净化处理器，其特征在于：陶瓷管(32)长度为28～98厘米，内径为0.8～10厘米，厚度2～8毫米，整个催化装置的外径为29～99厘米。

5.如权利要求4所述的应用陶瓷管载体的油烟净化处理器，其特征在于：金属圈(14、14′)是长度为5～10毫米，内外半径差为1～3厘米的不锈钢材料。

6.如权利要求1所述的应用陶瓷管载体的油烟净化处理器，其特征在于：在加热装置中增加热敏电阻(4)，热敏电阻(4)位于多根陶瓷管(32)对应于油烟净化处理器的出气口位置的一端1～2cm处，与电阻丝(33)和电源组成串联回路，用于对电阻丝(33)的加热过程进行控制。

7.如权利要求1所述的应用陶瓷管载体的油烟净化处理器，其特征在于：多根陶瓷管(32)的上面涂覆催化剂，催化剂为氧化铜、氧化铬、氧化锰或氧化镍中的一种或几种，以及金属银和钯。

8.如权利要求7所述的应用陶瓷管载体的油烟净化处理器，其特征在于：按占陶瓷管载体的质量百分比计算，各组份的比例为，氧化铜2～10％，氧化铬2～8％，氧化锰2～10％，氧化镍2～10％，银1～5％，钯0.1～0.4％。