CN104415639A - 一种空气净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气净化方法,在导流表面上放置液体用于吸附悬浮颗粒物,解决了小尺寸颗粒物难以过滤的问题,通过引导空气沿着内弧形表面做圆周或螺旋运动,产生离心力将悬浮颗粒物推向导流表面上的液体,并且将整流构件作为静电集尘电极,用来吸引带有静电的悬浮颗粒物到液体上,提高了粘附效率。在水中加入添加剂,控制了挥发性,改善了对油性悬浮颗粒物的吸附能力,增加了去除甲醛、硫化氢、臭氧等的能力。

Description

一种空气净化方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种空气净化方法,特别是用于人居空间的使用液体吸附污染物的空气净化方法。
背景技术
[0002] 现有的用于人居空间的空气净化方法是:
[0003] 1.使用过滤网、活性炭过滤。过滤网、活性炭放置在空气净化器的通道内,通过风机推动空气流过过滤网及活性炭。
[0004] 过滤网的缺点是对小于网孔的悬浮颗粒物无效,而且网孔大小不一致,被小网孔拦住的悬浮颗粒物会随气流迁移到大网孔重新回到空气中造成二次污染。活性炭或沸石用其表面的孔洞来捕捉过滤网无法过滤的小颗粒物,但只能拦截与他们孔洞尺寸相当的颗粒物。小颗粒物对人体害处更大。上述网孔和孔洞被悬浮颗粒物堵塞到一定程度就不能再用了,使用寿命短。
[0005] 2.使用静电吸附的方法。静电除尘是利用高压电场使烟气发生电离,气流中的电荷粉尘在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成,叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成,叫集尘电极。
[0006] 静电除尘器的缺点是:性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速三个因素的影响。粉尘的比电阻是评价导电性的指标,它对除尘效率有直接的影响。比电阻过低,尘粒难以保持在集尘电极上,致使其重返气流。比电阻过高,到达集尘电极的尘粒电荷不易放出,在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。小颗粒物带电少吸附效率低。这些情况都会造成除尘效率下降。副产物臭氧无法彻底去掉,引入了新的污染物,对人体有害。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提出一种空气净化方法,用于人居空间,克服上述缺点。
[0008] 本发明的目的是这样实现的:
[0009] 在空气流经的整流构件的导流表面上安置液体用于吸附空气中的污染物。污染物包括悬浮颗粒物、有害气体等。液体流动迁移,将被吸附的悬浮颗粒物带离导流表面。
[0010] 所述的液体包括沸点250摄氏度以上的无臭液体,包括但不限于食品级白矿油、硅油、甘油等。无臭即闻不到气味。
[0011] 所述的液体包括加入了添加剂的水,添加剂包括但不限于溶质、表面活性剂、氧化齐U、还原剂、增稠剂等。水是日常用水,如城市自来水,其中原有的各种微量的物质不算作添加剂。
[0012] 所述的溶质,用于降低水的挥发性,在水中浓度按重量大于3%、5%、10%、或20%。
[0013] 所述的溶质包括潮解性的溶质,包括但不限于溴化镁、氯化钙、氯化镁、氯化铁、氯化锌、甘油等。潮解的定义:潮解性是指物质能自发吸收空气中的水蒸气,对于固体,在固体表面逐渐形成饱和溶液,对于液体,形成水溶液,它的水蒸气压若是低于空气中的水蒸气压,则平衡向着潮解的方向进行,水分子向物质表面移动。
[0014] 所述的潮解性的溶质包括潮解性的盐,包括但不限于溴化镁、氯化钙、氯化镁、氯化铁、氯化锌、硝酸钠等,在水中浓度按重量大于3%、5%、10%、或20%。
[0015] 所述的潮解性的溶质包括潮解性的碱,包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾等,在水中浓度按重量大于3%、5%、10%、或20%。
[0016] 所述的潮解性的溶质包括潮解性的液体,包括但不限于甘油等,在水中浓度按重量大于 3%、5%、10%、或 20%。
[0017] 恒温恒湿条件下,水中加入潮解性的溶质后暴露于空气,水分过多会挥发,水分不足会吸收空气中的水分,直到对应当时温度和湿度的平衡状态,这里称为水的平衡溶液。非挥发性的潮解性的溶质添加量按重量大于或20%,直到形成水的平衡溶液。在水的平衡溶液中再添加水以使液体可以向空气中挥发水分。在水的平衡溶液中再增加潮解性的溶质以使液体可以从空气中吸收水分。
[0018] 所述的溶质具有非挥发性,以避免挥发物污染空气。对于液体溶质,非挥发性定义为常压下沸点250摄氏度以上,包括但不限于甘油等。对于盐,非挥发性盐与挥发性盐(如碳酸氢铵、碳酸铵等)相对,即盐中除去挥发性盐剩下的是非挥发性盐,包括但不限于溴化镁、氯化钙、氯化镁、氯化铁、氯化锌、硝酸钠等。对于碱,非挥发性碱与挥发性碱(如氨水)相对,包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾等。
[0019] 所述的还原剂,用来分解空气中的氧化性污染物(如臭氧等)。还原剂包括但不限于碘离子、硫代硫酸钠、亚铁离子等。
[0020] 所述的氧化剂,用来分解空气中的还原性污染物(如甲醛、硫化氢等)。氧化剂包括但不限于高锰酸钾、高锰酸钙、高锰酸钠、过硼酸钠、过碳酸钠等。
[0021] 所述的增稠剂,用来增加液体粘度。增稠剂包括但不限于羟甲基纤维素钠、膨润土、气相二氧化硅等。针对气流的速度,液体粘度应满足液体不被气流分散到空气中。
[0022] 所述的表面活性剂,用来增加对油性的悬浮颗粒物的吸附能力。表面活性剂包括但不限于甜菜碱型表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂、含有机硅表面活性剂、含氟表面活性剂等。含有机硅表面活性剂也称为含硅表面活性剂或有机硅表面活性剂。
[0023] 甘油既可以作为水的添加剂,也可以独立使用。独立使用时会吸收一定量的水蒸汽。
[0024] 所述的整流构件泛指空气流经的有孔的固体构件,包括但不限于各种管、格栅、网等。整流构件与气流接触的表面是导流表面,导流表面引导气流到特定的方向。
[0025] 空气沿着导流表面做圆周或螺旋运动,产生离心力将悬浮颗粒物推向该导流表面上的液体,以提高粘附效率。圆周或螺旋运动大于一圈。为了引导空气做圆周或螺旋运动,导流表面选用内弧形表面,内弧形表面包括但不限于内弧面、多面体外壳(例如六棱筒)的内壁等。
[0026] 为叙述方便,下面以内弧面来表述,其它形式内弧形表面相当于贴在内弧面上的多个平面(或其它形状的面)的组合。
[0027] 空气沿内弧面切向流向内弧面,内弧面引导空气沿着导流表面做圆周或螺旋运动。内弧面导流表面包括但不限于球壳的内壁、圆筒的内壁、环形管或螺旋管的内壁或外侧内壁、旋风除尘器的旋风筒内壁等。
[0028] 内壁即内表面。环形管或螺旋形管的管壁在环或螺旋外圈方向的称为管壁的外侦牝内圈方向的为管壁的内侧,内壁是指管壁位于管内的内表面。
[0029] 环形管是圆环形盘绕的管,空气沿着环形管的外侧内壁做圆周运动。
[0030] 螺旋管是指螺旋形盘绕的管,空气沿着螺旋管的外侧内壁做螺旋运动。
[0031] 旋风除尘器是指利用空气在旋风筒内的螺旋流动,即旋风,产生离心力从空气中分离灰尘的装置。通常包括旋风筒、切向的进风口空气管道、出风口空气管道(向旋风筒内延伸时形成内筒)、灰斗等。旋风筒包括但不限于筒体、锥体、或筒体和锥体的组合等。空气沿着旋风筒的内壁做螺旋运动。
[0032] 对于球壳或圆筒,当空气入口和空气出口在同一个圆周上并且空气入口截面积小于该圆周的截面积,空气沿着内壁的切向进入,推动空气沿着球壳或圆筒的内壁做大于一圈的圆周运动。
[0033] 螺旋管一个构成方法是在圆筒中放置螺旋叶片。螺旋叶片与筒壁构成螺旋管,圆筒的内壁是螺旋管的外侧内壁。
[0034] 内弧面的半径即空气旋转或螺旋运动的半径越小,离心力越大、悬浮颗粒物分离得越好。所述的内弧面半径即空气旋转或螺旋流动的半径,是导流表面到空气圆周或螺旋运动的轴心的距离。没有液体的内弧面半径小到25mm时,悬浮颗粒物会被重新卷入空气,限制了半径的缩小。由于液体的存在,液体吸附的悬浮颗粒物不会再进入空气,令内弧面半径即空气旋转或螺旋流动的半径可以小于25mm、小于20mm、小于15mm、小于10mm、小于7.5mm、小于 5mm。
[0035] 所述的导流表面上有毛细导液通道。所述的液体在毛细导液通道中存留或迁移,吸附碰到它的悬浮颗粒物,把被吸附的悬浮颗粒物带离导流表面。
[0036] 液体对毛细导液通道是浸润的,有利于液体在毛细导液通道中存留或迁移。
[0037] 毛细导液通道包括但不限于沟槽、孔洞、缝隙等结构,形成毛细导液通道的一个方法是,用带有毛细导液通道的材料制作整流构件,整流构件的毛细导液通道延伸到导流表面。所述的液体从整流构件内部的毛细导液通道迁移到导流表面。液体对空气封闭了毛细导液通道,空气不能通过。所述的带有毛细导液通道的材料包括但不限于泡沫、纸、布、碳、沸石等。
[0038] 多个内弧面导流表面并联以增加空气通过的截面积。以一个挡板为整流构件,上开多个网孔,网孔内壁为内弧面导流表面,形成过滤网。该过滤网放置在空气净化器的空气通道内,用于净化空气。一个空气净化器中并联10个以上、50个以上内弧面导流表面。挡板上在孔与孔之间有毛细导液通道,与导流表面上的毛细导液通道相通,即挡板上的毛细导液通道上的液体可以迁移到导流表面上的毛细导液通道。
[0039] 挡板可选用所述的带有毛细导液通道的材料,在网孔内壁形成毛细导液通道。所述的液体从挡板内部的毛细导液通道迁移到导流表面。
[0040] 整流构件用于静电除尘装置的集尘电极,用静电场来吸引带有静电的悬浮颗粒物到液体上,以提高粘附效率。这时整流构件包含电导体。有毛细导液通道的材料制成的整流构件在吸收含有溶质的水之后形成电导体。电导体可以直接形成导流表面,也可以由电导体的保护层作为导流表面,使电导体即可避免与液体的接触而可能腐蚀,又可以吸引悬浮颗粒物到液体上。保护层包括但不限于塑料膜、塑料片、涂料等。或者说整流构件包含电导体。可以通过电镀的方法给整流构件增加电导体。在空气到达静电集尘电极之前用电晕放电等方式使悬浮颗粒物带静电。电晕放电会产生臭氧,臭氧浓度高了也是污染物,液体中的可以与臭氧反应的还原剂,用来分解这部分臭氧。
[0041] 本发明在导流表面上放置液体用于吸附悬浮颗粒物,解决了小尺寸颗粒物难以过滤的问题,通过引导空气沿着内弧形表面做圆周或螺旋运动,产生离心力将悬浮颗粒物推向导流表面上的液体,并且将整流构件作为静电集尘电极,用来吸引带有静电的悬浮颗粒物到液体上,提高了粘附效率。在水中加入添加剂,控制了挥发性,改善了对油性悬浮颗粒物的吸附能力,增加了去除甲醛、硫化氢、臭氧等的能力。
附图说明
[0042] 附图1,内弧面导流表面示意图
[0043] 附图2,多个内弧面导流表面并联
[0044] 附图3,大于一圈的圆周运动
具体实施方式
[0045] 下面结合图例,进一步说明如下:
[0046] 如附图1,内弧面导流表面示意图:在空气流经的整流构件I的导流表面2上安置液体用于吸附空气中的悬浮颗粒物。整流构件I是空气流经的固体构件,导流表面2是整流构件I与气流接触的表面。
[0047] 导流表面2上有毛细导液通道5。液体在毛细导液通道5存留或迁移,液体吸附碰到它的悬浮颗粒物,液体沿着毛细导液通道5移动,把被吸附的悬浮颗粒物带离导流表面2。毛细导液通道5包括但不限于沟槽、孔洞、缝隙等结构。
[0048] 液体对毛细导液通道5是浸润的,液体在表面张力或重力的作用下在毛细导液通道5中存留或迁移。毛细导液通道5是在导流表面2形成沟槽、孔洞、缝隙等,或在导流表面2安置纤维、布、海绵等具有毛细导液通道的材料。纤维和纤维之间的缝隙形成毛细导液通道。
[0049] 导流表面2是内弧面,空气沿内弧面切向3流向导流表面2,导流表面2引导空气沿着导流表面2做如箭头4所示圆周或螺旋运动,产生离心力将悬浮颗粒物推向导流表面2上的液体,以提高粘附效率。导流表面2包括但不限于螺旋管6的外侧内壁7 (环形管与此类似)、旋风除尘器10的筒体11内壁或锥体12内壁等,筒体11和锥体12构成整个旋风筒。
[0050] 空气从空气入口 18进入螺旋管6的外侧内壁7,外侧内壁7引导空气沿着外侧内壁7做箭头9所示的螺旋运动(对于环形管是圆周运动)。螺旋管6螺旋形盘绕大于一圈,则空气的螺旋运动大于一圈。螺旋管6的内侧内壁8。
[0051] 液体由空气入口 18进入螺旋管并迁移到外侧内壁7上,液体由空气出口 19带着被吸附的悬浮颗粒物离开。
[0052] 螺旋管6的外侧内壁7上任意一点112到圆周或螺旋运动的轴心111的距离113是空气圆周或螺旋运动的半径。
[0053] 空气从空气入口空气管道17以切向进入旋风除尘器10的筒体11内壁或锥体12内壁引导空气沿着筒体11内壁或锥体12内壁做曲线14所示的螺旋运动。空气的螺旋运动大于一圈。空气在灰斗13附近离开锥体12内壁旋转向上,穿过内筒15,从空气出口空气管道16尚开。
[0054] 液体由空气入口空气管道17进入旋风除尘器10并迁移到筒体11内壁或锥体12内壁的其它位置以吸附悬浮颗粒物,液体在灰斗13附近带着被吸附的悬浮颗粒物离开锥体12内壁,进入灰斗13。
[0055] 旋风筒上任意一点115到圆周或螺旋运动轴心114的距离116是空气圆周或螺旋运动的半径。
[0056] 导流表面2、螺旋管6的外侧内壁7、除尘器10的筒体11内壁或锥体12内壁也可以由多个平面(或其它形状的面)拼接而成。
[0057] 导流表面2、螺旋管6的外侧内壁7、除尘器10的筒体11内壁或锥体12内壁的内弧面的半径越小离心力越大,悬浮颗粒物分离得越好,但没有液体的内弧面半径小到25mm时,悬浮颗粒物会被重新卷入空气,限制了半径的缩小。由于液体的存在,液体吸附的悬浮颗粒物不会再进入空气,令内弧面半径可以小于25mm、小于20mm、小于15mm、小于10mm、小于7.5mm、小于5mm。所述的内弧面半径与贴着它的空气做圆周或螺旋运动的半径是相等的。
[0058] 整流构件1、螺旋管6、除尘器10的筒体11或锥体12用于静电除尘器中的集尘电极,用静电场来吸引带有静电的悬浮颗粒物到液体上,也可以提高粘附效率。这时这些整流构件包含电导体。电导体可以直接形成导流表面,也可以由其保护层作为导流表面,使电导体即可避免与液体的接触又可以吸引悬浮颗粒物到液体上。保护层包括但不限于塑料膜、塑料片、涂料等。可以通过电镀的方法给这些整流构件增加电导体。在静电集尘板之前用电晕放电等方式使悬浮颗粒物带静电,这个过程中会产生臭氧,臭氧浓度高了也是污染物,液体中的可以与臭氧反应的还原剂,用来分解这部分臭氧。
[0059] 如附图2,多个内弧面导流表面并联:左边是正视图,右边是右视剖面图。挡板21作为整流构件,上开多个孔,孔22和孔23为其中两个孔。以孔22为例,在孔22内放置螺旋叶片25,螺旋叶片25和孔22的内壁26构成了螺旋管,内壁26就是螺旋管的外侧内壁26,作为导流表面。螺旋轴的表面27就是螺旋管的内侧内壁27。挡板上有毛细导液通道24,将液体导入孔22内螺旋管的外侧内壁26上。空气流过孔22,在螺旋管中沿着外侧内壁26做螺旋运动,悬浮颗粒物碰到液体即被粘附,螺旋运动产生离心力有助推动悬浮颗粒物到液体上。液体流出导流表面带走粘附的悬浮颗粒物。挡板21选用泡沫(如海绵)、纸、布(如无纺布)、碳(如活性炭)、沸石等带有毛细通道的材料制成,导流表面(螺旋管的外侧内壁26)具有毛细导液通道。螺旋管盘绕大于一圈,则空气的螺旋运动大于一圈。
[0060] 一个螺旋管的外侧内壁26是一个内弧面导流表面,一个空气净化器中并联10个、50个以上这样的内弧面导流表面。螺旋管可以替换成旋风除尘器或其他形式。
[0061] 挡板21使用导电的碳,或者吸收含有溶质的水之后获得导电性能,可以作为静电集尘器的集尘电极。
[0062] 如附图3,大于一圈的圆周运动:空气由球壳31上空气入口 32沿着球壳内壁35的切向进入球壳31,推动球壳31内的空气做箭头34所示的圆周运动,该圆周运动大于一圈,球壳内空气由空气出口 33流出。
[0063] 液体实例1,水加氯化钙,氯化钙浓度按重量大于3%、5%、10%、或20%,直到形成水的平衡溶液。氯化钙的加入降低了水的挥发性,水的平衡溶液中水的挥发和吸收平衡,不向空气中增加水分。在水的平衡溶液中再添加水以使液体可以向空气中挥发水分。在水的平衡溶液中再增加氯化钙以使液体可以从空气中吸收水分。溴化镁、氯化镁、氯化铁、氯化锌等可以替代氯化钙。
[0064] 液体实例2,水加甘油,甘油浓度按重量大于3%、5%、10%、或20%,或恒温恒湿下暴露于空气中,形成水的平衡溶液。在水的平衡溶液中再添加水以使液体可以向空气中挥发水分。在水的平衡溶液中再增加甘油以使液体可以从空气中吸收水分。因为甘油容易被氧化,所以本实例中不能加入氧化剂。
[0065] 液体实例3,在实例I中加入高锰酸钾,添加量按重量0.5%。高锰酸钾可以氧化液体吸收的甲醛、硫化氢等污染物。高锰酸钾消耗掉后可以补充添加。高锰酸钙、高猛酸钠、过硼酸钠、过碳酸钠等可以替代高锰酸钾。
[0066] 液体实例4,在实例1、2中加入硫代硫酸钠,添加量按重量0.5%。硫代硫酸钠可以还原液体吸收的臭氧等污染物。碘离子、亚铁离子等可以替代硫代硫酸钠。
[0067] 液体实例5,在液体实例1-4中加入气相二氧化硅增加粘度,以使其不被气流卷入空气中。膨润土可替代二氧化硅。
[0068] 液体实例6,在液体实例1-4中加入含机硅表面活性剂,添加量按重量0.1 %。甜菜碱型表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂、含氟表面活性剂等可以代替有机硅表面活性剂。含机娃表面活性剂例如道康宁公司的Sylgard309、联碳公司的Silwet408等。含氟表面活性剂例如广州市氟缘硅科技有限公司的FY-F6501。
[0069] 液体实例7,硅油。
[0070] 液体实例8,甘油。
[0071] 以上结合图例对发明的具体实施方式做了说明,但这不能被理解为限制了本发明的范围,本发明的保护范围由所附的权利要求书限定,任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空气净化方法,其特征是:在空气流经的整流构件的导流表面上安置液体用于吸附空气中的污染物。
2.如权利要求书I所述的液体,其特征是:液体包括加入了添加剂的水。
3.如权利要求书I所述的液体,其特征是:液体包括常压下沸点250摄氏度以上的无臭非水液体。
4.如权利要求书I所述的一种空气净化方法,其特征是:空气沿着导流表面做圆周或螺旋运动,产生离心力将悬浮颗粒物推向该导流表面上的液体。
5.如权利要求书I所述的导流表面,其特征是:导流表面有毛细导液通道。
6.如权利要求书2所述的添加剂,其特征是:添加剂包括非挥发性的潮解性溶质,用于降低水的挥发性,浓度按重量大于3%。
7.如权利要求书2所述的添加剂,其特征是:添加剂包括表面活性剂,用来增加对油性的悬浮颗粒物的吸附能力。
8.如权利要求书2所述的添加剂,其特征是:添加剂包括氧化剂,用来分解空气中的还原性污染物。
9.如权利要求书2所述的添加剂,其特征是:添加剂包括还原剂,用来分解空气中的氧化性污染物。
10.如权利要求书2所述的添加剂,其特征是:添加剂包括增稠剂,用来增加液体粘度。
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