CN104014215A - 一种用于空气净化消毒的高效过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，该装置的静电初效滤网、等离子体聚合滤层、功能陶瓷复合滤网依次分层设置于密封风道内，换风装置设置于功能陶瓷复合滤网一侧，所述组合电源为静电初效滤网、等离子体聚合滤层、功能陶瓷复合滤网提供电能。该三层滤网安装在带有换风装置的密封风道内；该过滤装置可以高效过滤空气中的可吸入颗粒物，同时有效降解空气中的挥发性有机化合物及有毒有害气体有机化学成分且杀灭细菌病毒；整个装置结构简单、易于制造、维护方便、能效比高，可以广泛应用在楼堂会所、家庭居室以及工矿企业、地下工程、交通运输工具等各种固定及移动场所。

Description

一种用于空气净化消毒的高效过滤装置

技术领域

本发明涉及到环境保护中的空气处理领域，是一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，尤其是一种可以高效过滤空气中的可吸入颗粒，同时有效降解空气中挥发性有机化合物及有毒有害气体有机化学成分，且具有杀灭细菌病毒能力的高效过滤装置。

背景技术

现代家居、商业建筑物及工业生产空间领域内的空气污染问题往往对我们的健康造成很多不良影响，特别是可吸入颗粒物、挥发性有机物等造成的环境污染问题尤其严重。而目前普遍采用的换风系统尚不能彻底的解决这类污染问题，因为循环换风所吸入的室外空气也日益受到严重污染，空气质量每况愈下。

目前民用或工业用途的空气净化器大多采用初效滤网、静电吸附滤网、HEPA高效滤网、光触媒分解滤网、活性炭吸附滤网、负离子沉降滤网等多重滤网组合来处理污染空气的问题，它们的功效会随着使用时间的积累急剧减退，甚至会产生二次污染。故其中部分滤网需要经常进行清洁处理，另外，部分滤网则必须定期更换，从而造成使用、运行、维护成本不断提高。

比如活性炭滤网中国专利CN103736467A，虽然通过结构的创新增强了活性炭的吸附功能，但由于活性炭在吸附作用时所产生的热能会使其结构变得多态化，这会进一步削减活性炭的吸附效能。而且在一般的吸附过程中，污染物并非被分解或破坏，而是从空气中转移到过滤媒体，因此过滤媒体的清理程序将会导致二次污染，因为活性炭的本质限制了其最终的过滤效果。

如HEPA滤网中国专利CN103801161A，通过材质和结构的创新，提高了HEPA滤网的过滤效率，但仍难以避免使用时间久后容易被阻塞的问题，只能更换滤网，提高了使用成本。

如空气净化用光触媒板中国专利CN103785287A，通过装置结构的创新变化，克服了传统光触媒板表面积小，与空气接触的有效面积受限，净化效果慢等缺点。但如果光触媒材料的含量、各种助剂的配比、纳米颗粒表面处理不当，仍会影响光触媒的附着力和持久性，从而影响光触媒降解污染和灭菌作用，最终影响空气净化效果。

发明内容

本发明的目的是提供了一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，以克服传统空气净化设备净化效果不彻底、不显著，易造成二次污染，使用成本高等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是，设计一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，该装置构成包括有静电初效滤网、等离子体聚合滤层、功能陶瓷复合滤网、换风装置、密封风道及组合电源，所述静电初效滤网、等离子体聚合滤层、功能陶瓷复合滤网依次分层设置于密封风道内，换风装置设置于功能陶瓷复合滤网一侧，所述组合电源为静电初效滤网、等离子体聚合滤层、功能陶瓷复合滤网提供电能。

在上述技术方案中，所述静电初效滤网系由导电材料制作的边框和导电材料制作的丝网组成，该丝网单个网孔面积在0.2～0.5平方毫米之间，整个丝网的孔料镂空比例在70～90%之间，所述组合电源的负电极与静电初效滤网的导电丝网呈电气连接。

在上述技术方案中，所述等离子体聚合滤层由丝-针-栅板式等离子体发生组件构成，所述组合电源的负电极、正电极、中性电极分别与丝-针-栅板式等离子体发生组件中的丝、针、栅板呈电气连接。

在上述技术方案中，所述等离子体聚合滤层也可以由筒-针式等离子体发生组件构成，所述组合电源的正电极、负电极分别与筒-针式等离子体发生组件中的筒、针呈电气连接。

在上述技术方案中，所述功能陶瓷复合滤网由导电材料制作的边框和多功能复合导电陶瓷蜂窝网板组成，该多功能复合导电陶瓷蜂窝网板单个网孔面积在0.03～0.8平方毫米之间，整个多功能复合导电陶瓷蜂窝网板的孔料镂空比例在50～90%之间，所述组合电源的中性电极与功能陶瓷复合滤网呈电气连接。

在上述技术方案中，所述组合电源输出端含有正电极、负电极、中性电极，对应前述各电极，其前端均连接有负载匹配调整电位器。

在上述技术方案中，所述的组合电源输出端半波整流悬浮电压为：正电极与中性电极之间电压差的范围为＋2.5Kv～+9.0Kv，负电极与中性电极之间电压差的范围为－2.5Kv～-9.0Kv；内部电路的逆变频率在13.56KHz～54.24KHz之间，波形为上升沿陡峭、下降沿平缓的脉冲波。

在上述技术方案中，所述多功能复合导电陶瓷蜂窝网板按以下步骤和方法制作：

（1）将金属氧化物、生硅藻土和纳米级木质活性炭按以下重量百分比均匀混合，金属氧化物为0～20%，生硅藻土为40%～50%，纳米级木质活性炭为30%～60%；

（2）将按上述重量百分比均匀混合的金属氧化物、生硅藻土和纳米级木质活性炭放入模具中，模压成型；

（3）烧结制胎，烧结温度在700℃～900℃之间；

（4）在烧结制成陶瓷蜂窝网板的胎件网孔内涂装3～8层纳米级光触媒材料；

（5）进行二次烧结，涂装完纳米级光触媒材料后的网板胎件二次烧结温度在500℃～700℃之间。

本发明给出的技术方案能高效过滤空气中的可吸入颗粒物，同时有效降解空气中的挥发性有机化合物及有毒有害气体有机化学成分，且具有杀灭细菌病毒的作用，其工作原理如下：

不洁空气通过密封通道的进风口被吸入本过滤装置，之后在装置内进行完全充分的电离、降解、吸附等层层过滤，最后通过密封风道出风口将经过处理的洁净空气排出。

首先，进入装置的不洁空气经静电初效滤网进行初步过滤，将空气中的大颗粒污染物进行过滤。正常状态下，空气中漂浮的大颗粒污染物一般都自带正电荷，而本装置的静电初效滤网接驳电源负压端，故通过异性电荷吸附机理，可以极高效地滤除通过该滤网的空气中大颗粒污染物。

其次，等离子体聚合滤层对初效过滤过的空气进行第二道过滤。该等离子体聚合滤层主要由筒-针式等离子体发生组件或丝-针-栅板式等离子体发生组件构成，该类组件可以使本滤层空间内产生出丰富的等离子体。利用等离子体聚合后产生的大量高能粒子和活性基团，使得经过本装置的空气中的挥发性有机化合物及有毒有害气体有机化学成分得到充分的裂变和降解，同时也使得空气的细菌病毒被充分的杀灭；利用等离子体对经过本装置的不洁空气进行充分电离，使得本滤层其间的各种微小颗粒物和分子团均带上相应的电荷，从而使其得以快速沉降和被吸附过滤。

最后，通过独创的功能陶瓷复合滤网对之前经两次过滤的空气进行第三道过滤。功能陶瓷复合滤网中的金属氧化物可增加复合陶瓷的强度，从而增强陶瓷的耐用性；生硅藻土的多孔性特征具有很强的吸附性，有助于过滤空气中的可吸入颗粒；纳米级木质活性炭的成分有利于保证电荷的导流作用，确保复合陶瓷的导电性能，该陶瓷滤网与等离子体聚合滤层中得中性电极所形成的正、负电场，极大的增强了该功能陶瓷的吸附功能。而在陶瓷蜂窝网板的胎件网孔内涂装的纳米级光触媒材料，充分的利用了等离子体聚合滤层工作时同步产生的紫外光，可以有效杀灭细菌和分解有机污染物，故这种复合陶瓷滤网以其强大的吸附功能和分解功能可对空气残存的微小可吸入颗粒物和挥发性有机化合物等其他有害物质进行高效滤除。。

本发明的优点是，利用独特构造的等离子体发生组件，使过滤空间内产生丰富的等离子体，从而发挥等离子体技术在空气消毒净化降解方面的优势；引入独创的功能陶瓷复合滤网，能持续有效地过滤空气中的可吸入颗粒，降解有毒有害有机化学成分，杀灭空气中的细菌病毒；组合电源对三层滤网的不同功能性配电以及等离子体聚合滤层和功能陶瓷复合滤网的辅助功能综合使用，极大的提高本发明装置的使用效率。整个装置结构简单、易于制造、维护方便、能效比高，是一个高效、简单、安全、广泛适用的空气净化消毒过滤装置。

附图说明

图1是本发明过滤装置的结构示意图。

图2是本发明过滤装置中，丝-针-栅板式等离子体发生组件的结构示意图。

图3是本发明过滤装置中，由十二个等离子体发生单元构成的筒-针式等离子体发生组件的结构示意图。

图4是本发明过滤装置中，筒-针式等离子体发生组件中一个等离子体发生单元的结构示意图。

图5是本发明过滤装置中，筒-针式等离子体发生组件中一个等离子体发生单元的结构剖面图（图3的A-A剖面）。

图6是本发明过滤装置中，组合电源电气结构示意图。

以上附图中，1是静电初效滤网，2是等离子体聚合滤层，3是功能陶瓷复合滤网，4是换风装置，5是密封风道， 11是导电条，12是针状正电极，13是栅状中性电极，14是丝状负电极，15是导电拉簧，16是组合电源，17是绝缘板底座，21是针状负电极，21a是放电针，21b是电极柱体，22是筒状正电极，23是针状负电极导电条，24是绝缘板底座，25是矩形导电板，27是空气流通道，31是组合电源正电极，32是正电极负载匹配调整电位器，33是组合电源中性电极，34是中性电极负载匹配调整电位器，35是组合电源负电极，36是负电极负载匹配调整电位器，37是高频高压整流电源模块。 

具体实施方式

实施例一：

 本实施例如附图1所示，静电初效滤网1设置在密封风道5的最外口处，等离子体聚合滤层2设置在中间位置，功能陶瓷复合滤网3设置在密封风道的内口处，三层滤网滤层之间留有不超过滤网厚度的间隙，换风装置4采用负压吸风式风机，其设置在功能陶瓷复合滤网3的外侧。

本实施例中的静电初效滤网1由不锈钢边框和碳纤维丝网构成，碳纤维丝网单个网孔面积为0.35平方毫米，整个丝网的孔料镂空比例约在80%左右。静电初效滤网的不锈钢边框与密封风道内侧的导槽间隙配合，导槽内的电极触簧点与组合电源的负电极进行电气连接。进入装置的空气先经静电初效滤网1进行初步过滤，将空气中的大颗粒污染物滤除。

本实施例中的等离子体聚合滤层2作为本实施例过滤装置的第二道过滤层，采用了“丝-针-栅板式”等离子体发生组件，该组件结构如附图2所示。该组件的不锈钢丝制作的负电极组14与组合电源17的负电极进行电气连接，该组件的镀金尖针制作的正电极组12与组合电源17的正电极进行电气连接，该组件的不锈钢板栅条制作的中性电极组13与组合电源17的中性电极进行电气连接。

本实施例中组合电源电气结构如附图6所示，该电源输出端半波整流悬浮电压为：正电极与中性电极之间电压差设定为＋5.5Kv，负电极与中性电极之间电压差设定为－5.8Kv；内部电路的逆变频率为20KHz之间，波形为上升沿陡峭、下降沿平缓的脉冲波。本实施例组合电源的输出正电极31、负电极35和中性电极33前端均分别连接有负载匹配调整电位器，用以调整各电极间的放电功率，使之达到最佳状态。本实施例中的“丝-针-栅板式等离子体发生组件”接通电源后，能在该组件周围空间内产生出丰富的等离子体，利用等离子体对空气净化的独特功效，使经过静电初效滤网初步过滤的空气达到再次过滤、沉降颗粒、灭菌消毒、且对有害有味气体进行裂变分解的目的。

本实施例的第三道过滤是通过功能陶瓷复合滤网3实现的，该功能陶瓷复合滤网3由不锈钢边框和多功能复合导电陶瓷蜂窝网板构成，该多功能复合导电陶瓷蜂窝网板单个网孔面积为0.1平方毫米，整个多功能复合导电陶瓷蜂窝网板的孔料镂空比例为70%。功能陶瓷复合滤网的不锈钢边框与密封风道内侧的导槽间隙配合，导槽内的电极触簧点与组合电源的中性电极进行电气连接。

本实施例通过上述三道不同作用机理滤网、滤层的综合有效过滤，达到对空气净化消毒的作用。

实施例二：

本实施例与实施例一的构造基本相同，区别仅在于，本实施例中的等离子体聚合滤层采用的是“筒-针式等离子体发生组件”，该筒-针式等离子体发生组件的结构如附图3所示，该组件由十二个筒-针式等离子体发生单元组合而成，单个筒-针式等离子体发生单元的结构如附图4和附图5所示。该组件的针状负电极21与组合电源的负电极进行电气连接，该组件的圆筒状正电极22与组合电源的正电极进行电气连接，正电极与负电极之间的电压差调整为16Kv。

本实施例的空气过滤机理和过程同实施例一，在此不重复描述。

实施例三：

本实施例给出多功能复合导电陶瓷蜂窝网板制作工艺，

（1）将金属氧化物三氧化二铝、生硅藻土和纳米级竹制活性炭按重量百分比均匀混合：三氧化二铝为10%，生硅藻土为40%，纳米级木质活性炭为50%；

（2）将上述三氧化二铝、、生硅藻土和纳米级竹制活性炭用纯净水制浆后放入模具中，模压成型；

（3）烧结制胎，烧结温度为850℃；

（4）在烧结制成陶瓷蜂窝网板的胎件网孔内用挂浆法涂装5层纳米级二氧化钛光触媒材料；

（5）进行二次烧结，涂装完纳米级二氧化钛光触媒材料后的网板胎件二次烧结，烧结温度为550℃。

本实施例中，三氧化二铝可增强复合陶瓷的强度及其耐用性；硅藻土的多孔性特征具有很强的吸附性，可有效过滤空气中的可吸入颗粒；竹制活性炭的成分有利于电荷的导流作用，确保复合陶瓷的导电性能。

本实施例中，涂装于陶瓷蜂窝网板胎件网孔的光触媒材料选用浆状纳米级二氧化钛，在紫外光的照射下，纳米级二氧化钛会产生类似光合作用的光催化反应，其具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物，并杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳，具有极强的杀菌、防臭、防霉、防污自洁和净化空气的功能。光触媒与陶瓷表面的结合，可以更持久稳定地发挥光触媒环保有效、长久稳定的净化特质。

Claims (8)

1.一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，其特征在于：该装置构成包括有静电初效滤网、等离子体聚合滤层、功能陶瓷复合滤网、换风装置、密封风道及组合电源，所述静电初效滤网、等离子体聚合滤层、功能陶瓷复合滤网依次分层设置于密封风道内，换风装置设置于功能陶瓷复合滤网一侧，所述组合电源为静电初效滤网、等离子体聚合滤层、功能陶瓷复合滤网提供电能。

2.根据权利要求1所述的一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，其特征在于：所述静电初效滤网系由导电材料制作的边框和导电材料制作的丝网组成，该丝网单个网孔面积在0.2～0.5平方毫米之间，整个丝网的孔料镂空比例在70～90%之间，所述组合电源的负电极与静电初效滤网的导电丝网呈电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，其特征在于：所述等离子体聚合滤层由筒-针式等离子体发生组件构成，所述组合电源的正电极、负电极分别与筒-针式等离子体发生组件中的筒、针呈电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，其特征在于：所述等离子体聚合滤层由丝-针-栅板式等离子体发生组件构成，所述组合电源的负电极、正电极、中性电极分别与丝-针-栅板式等离子体发生组件中的丝、针、栅板呈电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，其特征在于：所述功能陶瓷复合滤网由导电材料制作的边框和多功能复合导电陶瓷蜂窝网板组成，该多功能复合导电陶瓷蜂窝网板单个网孔面积在0.03～0.8平方毫米之间，整个多功能复合导电陶瓷蜂窝网板的孔料镂空比例在50～90%之间，所述组合电源的中性电极与功能陶瓷复合滤网呈电气连接。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，其特征在于：所述组合电源输出端含有正电极、负电极、中性电极，对应前述各电极，其前端均连接有负载匹配调整电位器。

7.根据权利要求6所述的一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，其特征在于：所述的组合电源输出端半波整流悬浮电压为：正电极与中性电极之间电压差的范围为＋2.5Kv～+9.0Kv，负电极与中性电极之间电压差的范围为－2.5Kv～-9.0Kv；内部电路的逆变频率在13.56KHz～54.24KHz之间，波形为上升沿陡峭、下降沿平缓的脉冲波。

8.根据权利要求5所述的一种用于空气净化消毒的高效过滤装置，其特征在于：所述多功能复合导电陶瓷蜂窝网板按以下步骤和方法制作：

（1）将金属氧化物、生硅藻土和纳米级木质活性炭按以下重量百分比均匀混合，金属氧化物为0～20%，生硅藻土为40%～50%，纳米级木质活性炭为30%～60%；

（2）将按上述重量百分比均匀混合的金属氧化物、生硅藻土和纳米级木质活性炭放入模具中，模压成型；

（3）烧结制胎，烧结温度在700℃～900℃之间；

（4）在烧结制成陶瓷蜂窝网板的胎件网孔内涂装3～8层纳米级光触媒材料；

（5）进行二次烧结，涂装完纳米级光触媒材料后的网板胎件二次烧结温度在500℃～700℃之间。