CN102679454A

CN102679454A - 一种室内空气净化装置

Info

Publication number: CN102679454A
Application number: CN2012101611075A
Authority: CN
Inventors: 韩再光
Original assignee: BEIJING HUAWENKE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING HUAWENKE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明提供了一种室内空气净化装置。该装置由驻极体纤维过滤器(2)、低温等离子体电源(1)、低温等离子体反应器(3)、吸附催化床(7)四部分组成，其中，低温等离子体电源(1)与低温等离子体反应器(3)连接；含有生物气溶胶以及气态污染物的污染空气(8)依次通过驻极体纤维过滤器(2)、低温等离子体反应器(3)及吸附催化床(7)，其中生物气溶胶被驻极体纤维过滤器(2)滤除、气态污染物被低温等离子体反应器(3)净化、低温等离子体反应器(3)的副产物臭氧和酸性气体被吸附催化床(7)消除，污染空气(8)转变为净化空气(9)。

Description

一种室内空气净化装置

技术领域

本发明属于环保领域，具体涉及一种室内空气净化装置，用于消除室内空气中的挥发性污染物、粉尘颗粒以及常见的病毒及细菌。

背景技术

人们一生中约有80％的时间是在室内度过的，室内空气污染会直接影响到人们的身体健康。随着科学技术的高速发展和人们生活水平的日益提高，室内空气污染问题日趋严重。室内空气污染物主要包括两大类：第一，以气溶胶形式存在的细菌、病毒及悬浮颗粒。第二，气体污染物，如：苯、甲醛、烷烃等。

气溶胶的净化主要采用纤维过滤技术，该技术的核心是过滤材料。传统的过滤材料普遍存在气流阻力高、过滤效率低的缺陷。近年来，驻极体空气过滤材料利用纤维本身驻极性和对粉尘静电吸附作用捕获粉尘、细菌和病毒，其纤维能以较低的密度形成疏散和开放式结构，表现出低流阻，同时还具有较高的过滤效率，因此与传统过滤材料相比，驻极体空气过滤材料具有高效低阻的特点。

气体污染物净化采用的技术主要有：活性炭吸附技术、溶液吸收技术、催化氧化技术(高温催化氧化、室温催化氧化、光催化)、低温等离子体技术、光解技术等。活性炭虽然被称为“万能吸附剂”，能够吸附净化多种挥发性有机物，然而对于室内常见的小分子气体如甲醛，活性炭的吸附能力很弱。另外，由于室内污染物的浓度非常低，活性炭的平衡吸附量也相应下降，活性炭很容易吸附饱，使用一段时间必须更换或者再生处理，如果室内处于高温、高湿的环境，活性炭的使用寿命将急聚下降。在催化氧化技术中，高温催化氧化尽管对污染物净化具有广谱高效的能力，然而配套设备复杂，能耗高，不适宜在室内净化中使用；室温催化氧化能够高效的处理甲醛、一氧化碳等小分子气体，然而催化剂容易失活，同时该技术无法净化大分子有机物；光催化技术是近年来发展起来的气体净化新技术，该技术存在的主要问题是，净化速度太慢，光能的有效利用率低。低温等离子体技术利用气体放电产生的电子、激发态原子、激发态分子、正离子以及自由基等高能粒子与污染物分子碰撞，将污染物分子结构破坏，进而矿化为无害物质，低温等离子体技术的最大特点是具有广谱性，能够降解净化各种室内气体污染物，等离子体技术存在的问题有两点：一是系统的能耗较高；二是反应副产物中存在臭氧和氮氧化物，带来二次污染。

目前公开的有关室内空气净化的专利，如CN2667386Y、CN101269230A主要采用低温等离子体技术来净化室内的污染空气，然而，上述专利没有考虑到低温等离子体反应副产物的消除问题，从而有可能给室内空气带来严重的二次污染。采用光催化技术的专利，在实际使用中，净化速率一般较低。因此，急需开发一种高效、广谱、无二次污染的室内空气净化技术。

发明内容

本发明针对现有室内空气净化装置在功能上存在的各种不足，结合空气净化技术的最新进展，提供了一种室内空气净化装置。

该室内空气净化装置由驻极体纤维过滤器、低温等离子体电源、低温等离子体反应器、吸附催化床四部分组成，其中，低温等离子体电源与低温等离子体反应器连接；含有生物气溶胶以及气态污染物的污染空气依次通过驻极体纤维过滤器、低温等离子体反应器及吸附催化床，其中生物气溶胶被驻极体纤维过滤器滤除、气态污染物被低温等离子体反应器净化、低温等离子体反应器的副产物臭氧和酸性气体被吸附催化床消除，污染空气转变为净化空气。

其中，驻极体纤维过滤器的功能是高效滤除室内空气中呈气溶胶状态的细菌、病毒及悬浮颗粒；低温等离子体电源的功能是向低温等离子体反应器输出高频高压电能；低温等离子体反应器的功能是净化室内空气中的气态污染物，并产生臭氧等长寿命的高能粒子；吸附催化床的功能有三个方面，第一催化分解臭氧，第二利用臭氧分解产生的活性氧催化氧化未被低温等离子体反应器净化的气态污染物，第三吸附净化低温等离子体反应器产生的酸性副产物，如氮氧化物和有机酸。如图1所示，含有生物气溶胶(如：细菌和病毒)以及气态污染物(如：苯、甲醛)的污染空气依次通过驻极体纤维过滤器、低温等离子体反应器及吸附催化床，细菌和病毒等生物气溶胶被驻极体纤维过滤器滤除、气态污染物被低温等离子体反应器净化、低温等离子体反应器的副产物臭氧和酸性副产物被吸附催化床消除，污染空气被彻底净化。

驻极体纤维过滤器采用聚丙烯熔喷纤维作为过滤材料，该纤维经过驻极处理，面密度为60～90g/m²，与玻璃纤维过滤材料相比，达到相同的气溶胶过滤效率，气流阻力降低80％。

低温等离子体电源采用频率可调的高压电源，频率范围为0.5～30KHz，输出高压为1～10KV，输出功率为10～100W。

低温等离子体反应器由多个低温等离子体放电单元并联组成，低温等离子体放电单元可采用线管式结构或线板式结构，低温等离子体放电模式为介质阻挡放电。阻挡介质可以采用陶瓷、石英或者云母，其介电常数为5～10，内电极和外电极采用不锈钢材料，内电极与阻挡介质之间的空隙为放电间隙，低温等离子体放电区主要发生在放电间隙，放电间隙控制在2～7mm。

吸附催化床为固定床反应器，内部依次填充催化材料和吸附材料，上述两种材料均为整体式蜂窝材料。其中催化材料为负载MnO₂和CuO的堇青石蜂窝陶瓷体，MnO₂、CuO的负载量均为2～7％。吸附材料为浸渍CO(NH₂)₂和NaOH的蜂窝体活性炭，两种物质的浸渍量均为10～15％。低温等离子体反应器产生的长寿命自由基和臭氧等高活性物质与催化剂表面的活性成分相互作用，诱导催化氧化反应的发生，臭氧在催化剂表面催化分解，生成高活性的氧原子，从而加速了有害气体的降解速率，有害气体被彻底矿化为二氧化碳和水，以及少量酸性物质，臭氧被消耗。低温等离子体反应及催化氧化反应产生的酸性气体被浸渍了碱性物质的活性炭材料吸附净化。

该室内空气净化装置具有如下有益效果：

(1)采用驻极体纤维过滤材料，提高了对室内空气中气溶胶的过滤效率，显著降低了过滤材料的气流阻力。

(2)将低温等离子体技术与吸附催化技术有机组合，提高了对气态污染的净化效率，有效控制了臭氧、酸性气体等反应副产物的释放，消除了低温等离子体反应产生的二次污染问题。

附图说明

图1为室内空气净化装置流程图。

其中：1.低温等离子体电源，2.驻极体纤维过滤器，3.低温等离子体反应器，4.低温等离子体放电单元，5.催化材料，6.吸附材料，7，吸附催化床，8.污染空气，9.净化空气。

图2为污染物净化效率图。

具体实施方式

实施例1

参照标准GB2626-2006，采用钠焰法气溶胶滤料效率检测仪测定该空气净化装置的气溶胶过滤效率。氯化钠颗粒中值直径(CMD)＝0.075μm，气溶胶密度为100mg/m³，驻极体过滤材料面密度为90g/m²，过滤速度为5.3cm/s，过滤效率大于95％，气流阻力为78Pa。采用玻璃纤维过滤材料，在相同的操作条件下，气流阻力为420Pa。因此，采用驻极体过滤材料，气流阻力显著降低。

实施例2

低温等离子体电源的频率为8Khz，峰值电压10kv，低温等离子体反应器的能量密度(低温等离子体电源输出功率与气体流量的比值)为10～100J/L。空气净化装置进口的污染气体中，苯的浓度为10ppm，甲醛浓度为5ppm。测试空气净化装置出口苯及甲醛的浓度，以及臭氧、氮氧化物浓度。污染物净化率按下式计算：净化率＝(污染物进口浓度-污染物出口浓度)/污染物进口浓度。

实验结果如图2所示，从结果可以看出：在等离子体能量密度为80J/L情况下，苯的净化达到80％，甲醛的净化率达到90％，出口气体中没有测到臭氧和氮氧化物。

Claims

1.一种室内空气净化装置，其特征是该装置由驻极体纤维过滤器(2)、低温等离子体电源(1)、低温等离子体反应器(3)、吸附催化床(7)四部分组成，其中，低温等离子体电源(1)与低温等离子体反应器(3)连接；含有生物气溶胶以及气态污染物的污染空气(8)依次通过驻极体纤维过滤器(2)、低温等离子体反应器(3)及吸附催化床(7)，其中生物气溶胶被驻极体纤维过滤器(2)滤除、气态污染物被低温等离子体反应器(3)净化、低温等离子体反应器(3)的副产物臭氧和酸性气体被吸附催化床(7)消除，污染空气(8)转变为净化空气(9)。

2.根据权利要求1所述的室内空气净化装置，其特征是所述驻极体纤维过滤器(2)采用聚丙烯熔喷纤维作为过滤材料，该纤维经过驻极处理，面密度为60～90g/m²。

3.根据权利要求1所述的室内空气净化装置，其特征是所述低温等离子体电源(1)采用频率可调的高压电源，频率范围为0.5～30KHz，输出高压为1～10KV。

4.根据权利要求1所述的室内空气净化装置，其特征是所述低温等离子体反应器(3)由多个低温等离子体放电单元(4)并联组成，低温等离子体放电模式为介质阻挡放电，阻挡介质可以采用陶瓷、石英或者云母，其介电常数为5～10，放电间隙控制在2～7mm。

5.根据权利要求1所述的室内空气净化装置，其特征是所述吸附催化床(7)为固定床反应器，内部依次填充催化材料(5)和吸附材料(6)，且两种材料均为整体式蜂窝材料。

6.根据权利要求5所述的室内空气净化装置，其特征是所述催化材料(5)为负载MnO₂和CuO的堇青石蜂窝陶瓷体，MnO₂和CuO的负载量均为2～7％。

7.根据权利要求5所述的室内空气净化装置，其特征是吸附材料(6)为浸渍CO(NH₂)₂和NaOH的蜂窝体活性炭，浸渍量为10～15％。