CN104197425B - 一种室内空气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种室内空气净化装置，其特征在于：它包括前电气箱、上电气箱和反应器；前电气箱内设置有低温等离子高压高频电源，前电气箱上部表面设置有控制面板；上电气箱内顶部间隔设置若干紫外灯镇流器；上电气箱下部一侧设置有进风口和进气装置，另一侧设置有出风口和出气装置；进气装置中依次设置有空气滤网和稳流装置；出气装置中依次设置有稳流装置、轴流风机和风机罩；反应器内部间隔设置有三个隔板，将反应器分成一低温等离子反应室、一UVC双波光催化氧化室、第一纳米Au/TiO2光降解室和第二纳米Au/TiO2光降解室共四个反应室，四个反应室为前后串联布置。本发明可以充分分解污染气体，且能有效避免二次污染，本发明可以广泛用于空气净化技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气净化装置，特别是关于一种室内空气净化装置。
背景技术
随着现代工、农业的迅猛发展，相应的污染物也不断增多。人们对生活需求日益提高，特别是针对人、畜居住的封闭空间而言中存在的污染物，如甲醛、苯、氨气、硫化氢、烟尘等。
目前去除这些污染主要采用的方法主要有以下几种：1、臭氧法：该方法利用臭氧的强氧化性分解空气中的污染气体，采用该方法虽然一定程度上起到了净化空气的效果，但过量的臭氧会造成二次污染。另外，利用紫外线产生臭氧的方法极易造成紫外线泄露，从而造成对人或畜的伤害。2、低温等离子法：通过直流电晕放电，电子从电场中获得能量，通过碰撞将能量转化为污染物分子的动能和内能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气中的氧气和水分在高能电子的作用下也可产生大量的新生态氢、臭氧和基氧等活性基团，空气中的污染物与这些具有较高能量的活性基团相互碰撞后便引发了一系列的物理、化学反应，最终转化为二氧化碳和水。低温等离子法可以完全分解有机物，同时具备高压静电除尘功能，但处理后的空气中仍残留臭氧。3、活性炭吸附法：活性炭是物理法去除污染气体的重要吸附剂，它具有较大的比表面，采用该方法虽然对污染的有害气体有很强的吸附作用，但由于只是物理吸附，只对污染物起到了转移作用，污染气体并未真正被氧化分解；而且还需要定期清洗和更换滤芯，所以此法不能真正去除空气中的污染物。4、纳米光催化法：该方法是利用二氧化钛的纳米特性，使其在特定波长的光照条件下生成光生电子和空穴。电子和空穴通过与催化剂表面的氧和水发生反应，生成高活性的自由基，如.OH和.O2-，这些自由基具有很强的氧化性，能够完全分解各类有机物，最终生成CO2和水，达到去除污染物、杀灭细菌和病毒的目的。但由于光催化反应是表面反应，污染物能否与催化剂表面充分接触，直接影响空气净化器的效率。
可见，由于以上所述技术自身存在的局限性，无法达到高效去除空气中的污染物的目的，甚至还会造成二次污染。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以充分分解污染气体，避免二次污染，使用安全的室内空气净化装置。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种室内空气净化装置，其特征在于：它包括前电气箱、上电气箱和反应器；所述前电气箱内设置有低温等离子高压高频电源，前电气箱上部表面设置有控制面板；所述上电气箱内顶部间隔设置若干紫外灯镇流器；所述上电气箱下部一侧设置有进风口和进气装置，另一侧设置有出风口和出气装置；所述进气装置中依次设置有空气滤网和稳流装置；所述出气装置中依次设置有稳流装置、轴流风机和风机罩；所述反应器内部间隔设置有三个隔板，将所述反应器分成一低温等离子反应室、一UVC双波光催化氧化室、第一纳米Au/TiO2光降解室和第二纳米Au/TiO2光降解室共四个反应室，且左侧隔板和右侧隔板底部设置有通道，中间隔板顶部设置有通道，进而使四个反应室为前后串联布置；在所述UVC双波光催化氧化室隔板底部和第二纳米Au/TiO2光降解室隔板正下方设置有两个排污孔，所述反应器的底部设置有万向止滑脚轮。
所述低温等离子反应室下部，垂向设置若干蜂巢状反应腔体，每一所述蜂巢状反应腔体中心设置有一电晕线，蜂巢状反应腔体通过导线连接高频高压电源的零伏，电晕线连接高频高压电源的正极；在所述UVC双波光催化氧化室的隔板上间隔设置有若干双波长紫外灯，并用弹性紧固件卡紧，所述双波长紫外灯通过导线与紫外灯镇流器连接；在两所述纳米Au/TiO2光降解室四壁均设置一层纳米Au/TiO2膜板，在两所述纳米Au/TiO2光降解室的隔板左侧的纳米Au/TiO2膜板上均间隔设置有三只真空紫外灯，并用弹性紧固件卡紧，所述真空紫外灯通过导线与紫外灯镇流器连接。
所述出气装置中的稳流装置是一不锈钢板焊接的箱体，所述箱体的前、后面的所述不锈钢板上分别间隔设置有若干圆孔，且前面与后面所述不锈钢板上的圆孔交错设置。
所述纳米Au/TiO2膜板的制作方法包括以下步骤：1)采用沉积法制备纳米Au/TiO2催化剂；2)选择厚度为5mm、针网结构的铝制薄板，依据两个纳米Au/TiO2光降解室的尺寸，截得所需的膜板尺寸；3)将纳米Au/TiO2催化剂按1:50的比例用蒸馏水稀释后，喷涂在步骤2)中截好的膜板上，喷涂催化剂膜厚2.5～3nm。
所述轴流风机、双波长紫外灯、真空紫外灯及高频高压电源与PLC可编程控制器的输出端口相连，PLC可编程控制器的输入端口与控制面板的各输入按钮相连，当操作人员由控制面板输入控制命令时，PLC可编程控制器按照相应控制程序进行运算，运算结果通过PLC可编程控制器的输出端口输出到各电气元件进行自动或手动控制；所述控制面板上设置有手动按钮和自动控制按钮，所述自动控制时，由PLC可编程控制器依次按顺序启动轴流风机、两个纳米Au/TiO2光降解室、UVC双波光催化氧化室和、低温等离子反应室，关闭时顺序相反；手动运行时，启动两个纳米Au/TiO2光降解室、UVC双波光催化氧化室和低温等离子反应室中的一个或两个或三个，关闭时，纳米Au/TiO2光降解室必须最后关闭。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用了低温等离子、双波光催化氧化以及光触媒催化技术协同作用的方法，使得污染气体可以得到充分地分解，高效率地去除了空气中的污染物。2、本发明由于采用了稳流板结构，完全封堵了紫外线的外泄，保证了装置的使用安全性。3、本发明由于选用了纳米Au/TiO2作为光触媒的催化剂，使得副产物臭氧等可以充分地降解，消除了二次污染。4、本发明装置具有结构简单，占地面积小，便于移动等优点。因此，本发明可以广泛应用于各种领域的空气净化过程中。
附图说明
图1是本发明的外形示意图
图2是本发明的正剖面结构示意图
图3是本发明稳流板的结构示意图
图4是本发明蜂巢状反应腔体的横向剖面结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1、图2所示，本发明包括前电气箱1、上电气箱2和反应器3。
本发明的前电气箱1内设置有低温等离子高压高频电源4，前电气箱1上部表面设置有控制面板5。
本发明的上电气箱2内顶部间隔设置有若干(比如可以设置八个，但不限于此)紫外灯镇流器6，下部两侧设置有进风口7和出风口8，进风口7处设置有进气装置9，出风口8处设置有出气装置10。进气装置9中依次设置有空气滤网11和稳流装置12；出气装置10中依次设置有稳流装置13、轴流风机14和风机罩15，风机罩15设置在轴流风机14的外侧。空气滤网11的孔径大小根据实际工作环境选择，比如可以选用孔径为0.8mm的无纺布滤网，但不限于此。空气滤网11用于过滤污染气体中所含有的大粒径无机物尘埃。
如图3所示，上述稳流装置12、13可以采用各种已有技术，也可以采用本发明的设计，本发明的稳流装置12(仅以稳流装置12为例，稳流装置13与其相同)为一不锈钢板焊接的箱体，在箱体的前面一块不锈钢板上间隔设置有若干圆孔16，在后面一块不锈钢板上也设置间隔有若干圆孔17，且前、后不锈钢板上的圆孔16、17交错设置，这样可以使得稳流装置只能通过气体而不能透过光线，用于防止紫外线外泄伤及生物。
本发明的反应器3内部间隔设置有三个隔板18、19和20将反应器3分成一低温等离子反应室21、一UVC双波光催化氧化室22、第一纳米Au/TiO2光降解室23和第二纳米Au/TiO2光降解室24共四个反应室，且隔板18和20底部设置有通道，隔板19顶部设置有通道，进而使四个反应室成为前后串联布置，即污染气体由进气装置9进入低温等离子反应室21，然后进入UVC双波光催化氧化室22，再进入两个纳米Au/TiO2光降解室23和24，最后通过出气装置10排出。在低温等离子反应室21下部，垂向设置若干(比如可以设置12个，但不限于此)蜂巢状反应腔体25(如图4所示)，每一个蜂巢状反应腔体25中心设置有一电晕线26。在UVC双波光催化氧化室22的隔板18上间隔设置有若干(比如五只，但不限于此)双波长紫外灯27，并用弹性紧固件28卡紧，双波长紫外灯27通过导线与紫外灯镇流器6相连。在第一纳米Au/TiO2光降解室23和第二纳米Au/TiO2光降解室24四壁均设置一层纳米Au/TiO2膜板29，在隔板19和隔板20的左侧纳米Au/TiO2膜板上均间隔设置有三只真空紫外灯30，并用弹性紧固件28卡紧，真空紫外灯30通过导线与紫外灯镇流器6相连。
在隔板18和20的正下方设置有两个排污孔31，用于清理污水和灰尘。反应器3内静电作用会使反应器3内吸附灰尘，可以使用清水定期清洗，打开排污孔31，污水从排污孔31排出。反应器3的底部设置有四个万向止滑脚轮32，便于移动。
所述轴流风机14、双波长紫外灯27、真空紫外灯30及高压高频电源4的启动，均由PLC可编程控制器自动控制。PLC可编程控制器的输入端口与控制面板5的各输入按钮相连，输出端口与各电器件相连，当操作人员由控制面板5输入控制命令时，PLC可编程控制器按照相应控制程序进行运算，运算结果通过PLC可编程控制器的输出端口输出到各电气元件进行自动或手动控制。
上述实施例中，纳米Au/TiO2膜板29的制作方法包括以下步骤：
1)采用沉积法制备纳米Au/TiO2催化剂。
2)选择厚度为5mm、针网结构的铝制薄板，依据两个纳米Au/TiO2光降解室14的尺寸，截得所需的膜板尺寸。
3)将纳米Au/TiO2催化剂按1:50的比例用蒸馏水稀释后，喷涂在步骤2)中截好的膜板上，喷涂催化剂膜厚2.5～3nm。采用Au/TiO2作为催化剂是由于Au对臭氧有很强的光催化分解活性，当Au的担载量为1.0％时，臭氧的消除率可达98％以上，臭氧在TiO2上只有一种活性吸附位，而在Au/TiO2催化剂上有两种，其中Au簇和载体TiO2的周界处是主要的活性位。
上述实施例中，三块隔板18、19和20材料优选厚度为1.2mm优质不锈钢(304)。
上述实施例中，双波长紫外灯27优选U型紫外光灯，其波长分别选用波长185nm和254nm。
上述实施例中，真空紫外灯30优选波长为254nm。
上述实施例中，排污孔31可以采用边长为120毫米的方孔。
本发明在使用时，在轴流风机16作用下，污染气体由进风口7进入，经空气滤网11除去直径5μm以上的大粒径无机尘埃后，进入低温等离子反应室21，在高压高频电源4脉冲放电条件下，蜂巢状反应腔体25脉冲放电，并在蜂巢状反应腔体25内产生低温等离子体，裂解污染气体，裂解后的污染气体进入UVC双波光催化氧化反应室22进一步氧化分解，氧化分解后的污染气体进入第一纳米Au/TiO2光触媒降解室23，在第一纳米Au/TiO2光触媒降解室23内对还没有分解的污染气体进行最后的降解，之后进入第二纳米Au/TiO2光触媒降解室24，去除多余的臭氧，消除二次污染，最后通过出气装置10排出。
本发明可以根据不同的污染环境及污染物浓度，通过控制面板5上的控制按钮，选择手动或自动运行。自动运行时，由PLC可编程控制器依次按顺序启动轴流风机16，两个纳米Au/TiO2光降解室23和24，UVC双波光催化氧化室22和低温等离子反应室21，关闭时顺序相反；手动运行时，可以根据需要选择启动两个纳米Au/TiO2光降解室23和24，UVC双波光催化氧化室22和低温等离子反应室21其中的一个或两个或三个反应室，关闭时第一纳米Au/TiO2光降解室23和第二纳米Au/TiO2光降解室24必须最后关闭，最终使室内空气质量达到理想效果。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (5)
1.一种室内空气净化装置，其特征在于：它包括前电气箱、上电气箱和反应器；所述前电气箱内设置有低温等离子高压高频电源，前电气箱上部表面设置有控制面板；所述上电气箱内顶部间隔设置若干紫外灯镇流器；所述上电气箱下部一侧设置有进风口和进气装置，另一侧设置有出风口和出气装置；所述进气装置中依次设置有空气滤网和稳流装置；所述出气装置中依次设置有稳流装置、轴流风机和风机罩；所述反应器内部间隔设置有三个隔板，将所述反应器分成一低温等离子反应室、一UVC双波光催化氧化室、第一纳米Au/TiO2光降解室和第二纳米Au/TiO2光降解室共四个反应室，且左侧隔板和右侧隔板底部设置有通道，中间隔板顶部设置有通道，进而使四个反应室为前后串联布置；在所述UVC双波光催化氧化室隔板底部和第二纳米Au/TiO2光降解室隔板正下方设置有两个排污孔，所述反应器的底部设置有万向止滑脚轮。
2.如权利要求1所述的一种室内空气净化装置，其特征在于：所述低温等离子反应室下部，垂向设置若干蜂巢状反应腔体，每一所述蜂巢状反应腔体中心设置有一电晕线，蜂巢状反应腔体通过导线连接高频高压电源的零伏，电晕线连接高频高压电源的正极；在所述UVC双波光催化氧化室的隔板上间隔设置有若干双波长紫外灯，并用弹性紧固件卡紧，所述双波长紫外灯通过导线与紫外灯镇流器连接；在两所述纳米Au/TiO2光降解室四壁均设置一层纳米Au/TiO2膜板，在两所述纳米Au/TiO2光降解室的隔板左侧的纳米Au/TiO2膜板上均间隔设置有三只真空紫外灯，并用弹性紧固件卡紧，所述真空紫外灯通过导线与紫外灯镇流器连接。
3.如权利要求1所述的一种室内空气净化装置，其特征在于：所述出气装置中的稳流装置是一不锈钢板焊接的箱体，所述箱体的前、后面的所述不锈钢板上分别间隔设置有若干圆孔，且前面与后面所述不锈钢板上的圆孔交错设置。
4.如权利要求2所述的一种室内空气净化装置，其特征在于：所述纳米Au/TiO2膜板的制作方法包括以下步骤：
1)采用沉积法制备纳米Au/TiO2催化剂；
2)选择厚度为5mm、针网结构的铝制薄板，依据两个纳米Au/TiO2光降解室的尺寸，截得所需的膜板尺寸；
3)将纳米Au/TiO2催化剂按1:50的比例用蒸馏水稀释后，喷涂在步骤2)中截好的膜板上，喷涂催化剂膜厚2.5～3nm。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种室内空气净化装置，其特征在于：所述轴流风机、双波长紫外灯、真空紫外灯及高频高压电源与PLC可编程控制器的输出端口相连，PLC可编程控制器的输入端口与控制面板的各输入按钮相连，当操作人员由控制面板输入控制命令时，PLC可编程控制器按照相应控制程序进行运算，运算结果通过PLC可编程控制器的输出端口输出到各电气元件进行自动或手动控制；所述控制面板上设置有手动按钮和自动控制按钮，所述自动控制时，由PLC可编程控制器依次按顺序启动轴流风机、两个纳米Au/TiO2光降解室、UVC双波光催化氧化反应器，最后启动低温等离子发生器；关闭时，启动顺序相反；手动运行时，启动两个纳米Au/TiO2光降解室、UVC双波光催化氧化室反应器及低温等离子反应室其中的一个或两个或三个；关闭时，纳米Au/TiO2光降解室必须最后关闭。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |