CN104501311A - 一种室内空气净化方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种室内空气净化方法及其装置，从空气进口至空气出口，沿筒体的中心轴方向上依次地设有粗滤网、芒刺电晕放电电极、网眼接地电极、填充层以及网眼充电电极；填充层内部填充有强电介质颗粒物，填充层后端处布置网眼充电电极、前端处布置网眼接地电极，网眼充电电极通过绝缘导线外接高压脉冲静电发生器，网眼接地电极通过绝缘导线外接大地；粗滤网外壁紧贴于吸附筒体内壁，粗滤网和网眼接地电极之间的空间设有芒刺电晕放电电极，芒刺电晕放电电极与位于吸附筒体外部的高压静电发生器相连，采用电晕放电和脉冲电晕放电的方法分别处理含尘气流与强电介质球，介质球表面产生的流光放电在吸附颗粒物的同时有效杀灭细菌。

Description

一种室内空气净化方法及其装置
技术领域
本发明涉及室内空气净化技术，具体指采用电晕放电技术使室内空气得到净化的空气净化方法及其装置。
背景技术
伴随着雾霾天气的频现以及装修等产生的可吸入颗粒物、甲醛、螨虫等，空气质量已经影响到了人们的健康，因此必须对室内空气进行净化。现有的室内空气净化技术主要包括物理吸附技术、HEPA高效过滤技术、光触媒净化技术、静电集尘技术与静电细水雾除尘技术等。物理吸附利用活性炭、沸石和硅胶等比面积很高的多孔介质材料吸附空气中可吸入颗粒物与粉尘，但吸附饱和后材料容易造成污染物的重新排放，形成二次污染。HEPA高效过滤技术将含尘气流通过玻璃纤维滤纸等过滤膜网，过滤网对颗粒物形成阻隔网，但是过滤网需要定期清洁，颗粒物在滤膜上沉积后清洁困难，不能湿式操作，容易造成可吸入颗粒物扩散。触媒净化技术利用紫外线照射二氧化钛等超细微粒子，利用光化学反应产生的强活性羟基自由基和活性氧对空气中的污染进行连续的降解反应，但是该技术不能吸收空气中细微颗粒物，且当细微颗粒物浓度较高时会降低催化剂的活性。静电吸附技术主要利用高压电晕放电，使产生的大批的自由电子在迁移过程中与细微颗粒物进行碰到带电，然后在电极板的电场力作用下完成对细微颗粒物的脱除，该方法为传统的静电除尘技术，但是对PM2.5的脱除效果极其有限，对室内其他类型污染物脱除效果也很差。静电细水雾空气净化技术主要采用静电雾化的方式产生微米级的细水雾，使其与污染物充分混合，脱除其中的细微颗粒物并实现甲醛等有害气体的脱除，并能在高压电晕的作用下产生大量的负离子，使空气质量进一步得到有效提高，但是该技术方法难以实现荷电雾滴有效控制，且在采用的微细喷嘴容易产生堵塞等问题，且需要进行液体的补充。
中国申请号为2012104770834、名称为“室内空气净化系统”的专利文献所公开的技术，是向室内补充经过过滤器过滤的新鲜空气，过滤器采用了静电吸附装置、活性炭板、银离子过滤网和光催化过滤模块，显然该系统仅是通过传统的吸附与过滤对进入室内的空气进行净化，结构复杂，模块较多，实施难度大。
中国申请号为2008100517065、名称为“一种室内空气净化方法与装置” 的专利文献所公开的装置包括机壳、控制系统、引风系统、吸附系统和催化燃烧系统，突破了传统的更换吸附剂净化室内空气的模式，将吸附系统和催化燃烧系统有机结合在一起，将有害物质转化为无害的CO2和H2O，形成有效的空气净化系统。催化剂为Pt负载于Al2O3或TiO2和Al2O3的复合载体上，助剂为MnO2等金属氧化物；由于吸附材料循环使用，不需要更换吸附剂，操作成本低。该方法为物理吸附与化学反应的综合应用，但是结构复杂，难以形成小型产品。
中国申请号为2012103929294、名称为“一种静电雾化室内空气的净化装置与方法”的专利文献所公开的方法是采用静电除尘净化与静电雾化水洗净化相结合的方法，空气首先经过过滤网和高压电晕形成的强电场区，有害气体被电场分解，然后通过由静电雾化形成的荷电水雾区，进一步溶解有害气体，吸附尘粒，再经光触媒滤网得到深度净化，结合负离子发生和气流引导，到达室内空气循环高效净化的目的；但是静电毛细管产生的荷电雾滴荷电量难以有效控制，荷电形成雾滴粒径均匀度较差，且在采用的微细喷嘴容易产生堵塞等问题，且需要进行液体的补充。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有各种室内空气净化技术的局限性和存在的不同缺陷，提供一种室内空气净化技术方法与装置，装置的结构简单易行，不需要定期清洁，无二次污染，不仅能够有效脱除空气中的超细微颗粒物，而且对PM2.5等细微颗粒物以及细菌、有害气体等的脱除效果好，实现可吸入颗粒物与其他类型污染物的有效脱除。
 本发明一种室内空气净化装置采用的技术方案是：具有一个废气及细颗粒物吸附筒体，吸附筒体前端是空气进口，后端是空气出口，空气进口处装有引风机，从空气进口至空气出口，沿筒体的中心轴方向上依次地设有粗滤网、芒刺电晕放电电极、网眼接地电极、填充层以及网眼充电电极；填充层内部填充有强电介质颗粒物，填充层后端处布置网眼充电电极、前端处布置网眼接地电极，网眼充电电极通过绝缘导线外接高压脉冲静电发生器，网眼接地电极通过绝缘导线外接大地；粗滤网外壁紧贴于吸附筒体内壁，粗滤网和网眼接地电极之间的空间设有芒刺电晕放电电极，芒刺电晕放电电极与位于吸附筒体外部的高压静电发生器相连。
 本发明一种室内空气净化方法采用的技术方案是：通过引风机将含有室内空气吸入吸附筒体内，空气先经过粗过滤网，将含有的大粒径颗粒过滤，再进入芒刺电晕放电电极所在的电晕放电强电场区，使高压静电发生器发生的电压超过电晕放电的起晕电压，在电晕放电强电场区内的细微颗粒物带上电荷，部分细菌被杀灭，有害气体得到分解；然后通过网眼接地电极进入填充层，在网眼充电电极和网眼接地电极之间施加脉冲交流高压电场，填充层内的强电介质颗粒物捕捉气流中的超细微粉尘和细菌污染物并产生臭氧杀灭强电介质颗粒物表面的细菌，空气得到净化，净化后的空气通过空气出口输出。
本发明采用上述技术方案后具有的优点是：
1、本发明采用电晕放电和脉冲电晕放电的方法分别处理含尘气流与强电介质球，通过电晕放电电极将可吸入颗粒物进行电晕荷电，然后含尘气流经过脉冲荷电的强电介质填充层，带电的细微颗粒物与细菌等污染物吸附在介质球表面，利于细微颗粒物在介质球表面的吸附，介质球表面产生的流光放电在吸附颗粒物的同时，可以有效杀灭细菌，实现有害物质的分解和多种作用的综合应用，达到提高吸收效率的目的。
2、本发明采用的具有尖端的翅片或针状的芒刺电极旋转可以有效防止电晕放电电极的灰尘。
3、本发明采用的球形强电介质颗粒作为填充层能有效去除PM2.5的细微颗粒物，实现可吸入颗粒物与其他类型污染物的有效脱除。根据强电介质颗粒球直径的大小，可以获得不同应用范围的室内空气净化装置，满足不用应用场所对空气洁净度的不同需求。
4、本发明采用脉冲电晕放电实现了球形强电介质颗粒物之间形成无声放电作用，可以有效杀灭气流中细菌。
5、本发明采用脉冲电晕放电实现了球形强电介质颗粒物之间形成无声放电作用，能够产生臭氧，能够产生有限杀灭细菌。
6、填充层内的钛酸钡颗粒物为耐热陶瓷材料，可以实现细微颗粒物的氧化与清洗，实现填充层的重生。
7、本发明室内空气净化装置也可以作为洁净车间、洁净厂房、洁净手术室、实验室，或者用于电子机械通讯设备等防尘。
附图说明
图1是本发明一种室内空气净化装置的结构示意图；
图2是图1中粗过滤网的左视图；
图3是图1中网眼接地电极的左视图；
图4是图1中芒刺电晕放电电极的放大的结构图；
图中：1.吸附筒体；2.绝缘套筒；3.网眼充电电极；4.强电介质填充层；5.网眼接地电极；6.芒刺电晕放电电极；7.粗过滤网；8.转动马达；9.引风机；10.中空支架；11.高压静电发生器；12.脉冲高压静电发生器；13.空气出口。
具体实施方式
参见图1，本发明一种室内空气净化装置有一个废气及细颗粒物吸附筒体1，吸附筒体1为圆形或者方形。吸附筒体1的前端是空气进口，后端是空气出口13。在空气进口处安装引风机9，引风机9为气流的运动提供动力。在吸附筒体1的筒体内部，从空气进口至空气出口13的由前向后的方向上，沿筒体的中心轴方向上依次地安装粗滤网7、芒刺电晕放电电极6、网眼接地电极5、填充层4以及网眼充电电极3。
填充层4的后端布置网眼充电电极3、前端布置网眼接地电极5，网眼充电电极3通过绝缘导线外接高压脉冲静电发生器12，网眼接地电极5通过绝缘导线外接大地，电势为零。为了绝缘，在网眼充电电极3的外壁与吸附筒体1内壁之间安装一个绝缘套筒2，在网眼接地电极5的外壁与吸附筒体1内壁之间也安装一个绝缘套筒2，避免高压静电接触吸附筒体1。
填充层4的外壁紧贴于吸附筒体1的内壁，填充层4是强电介质填充层，内部填充有前后20-30mm厚的球形钛酸钡颗粒物，球形颗粒物的直径选为1-3mm，大小不等地在填充层4内。
粗滤网7的外壁紧贴于吸附筒体1的内壁，粗滤网7安装在引风机9后，实现大颗粒物的脱除。粗滤网7和网眼接地电极5之间具有一定的距离，在粗滤网7和网眼接地电极5之间的空间是电晕放电强电场区，电晕放电强电场区内安装芒刺电晕放电电极6，芒刺电晕放电电极6中心轴线与吸附筒体1的中心轴线相同，两者同轴。芒刺电晕放电电极6与位于吸附筒体1外部的高压静电发生器11通过导线相连，导线外带有绝缘外皮。
芒刺电晕放电电极6的前端与转动马达8相连，转动马达8可以带动芒刺电晕放电电极6进行旋转。转动马达8位于吸附筒体1的中心位置，转动马达8通过吸附筒体1内的中空支架10固定连接于吸附筒体1内壁上，。芒刺电晕放电电极6的后端与网眼接地电极5不干涉，具有一定的间隙。
参见图2，粗滤网7为一网状的过滤装置，其目数可以根据工作环境进行确定，以实现较大颗粒物的粗过滤。
参见图3，网眼充电电极3与网眼接地电极5的结构相同，均是带有网眼的板状，网眼的大小根据实际情况选择，以不漏掉填充层4内的强电介质球形颗粒为标准。
参见图4，芒刺电晕放电电极4 由金属圆柱体和突起结构组成，金属圆柱体与吸附筒体1同轴。沿金属圆柱体的轴向上，间隙一定距离均布多个突起结构，突起结构是从金属圆柱体的外表面沿径向向外延伸的结构，突起结构的外圈为尖端。
本发明一种室内空气净化装置工作时，首先通过引风机9将含有室内具有废气、污染物以及细菌的空气吸入吸附筒体1内，具有废气、污染物以及细菌的空气经过粗过滤网7，将其中含有的大粒径颗粒过滤，经初步过滤的空气进入芒刺电晕放电电极4所在的电晕放电强电场区，当芒刺电晕放电电极4连接的高压静电发生器11发生的电压U超过电晕放电的起晕电压U 0时，在电晕放电强电场区内的细微颗粒物带上电荷，部分细菌被杀灭，同时有害气体得到分解，起到空气的初步净化作用。
当芒刺电晕放电电极6长期工作后，由于细小颗粒具有电荷，会不停吸附的芒刺电晕放电电极6上，从而产生积灰，影响芒刺电晕放电电极6的电晕放电效果。此时，转动马达8工作，带动芒刺电晕放电电极6旋转，利用离心力作用将灰尘从芒刺电晕放电电极6除去，有效防止了芒刺电晕放电电极6结灰，能够更好地连续产生电晕放电。
带电后的细微粉尘、污染物等通过网眼接地电极5进入后面的填充层4，填充层4中填充物为球形强电介质钛酸钡颗粒物。填充层4后端的网眼充电电极3连接脉冲高压静电发生器12，另一端的网眼接地电极5连接大地，在网眼充电电极3和网眼接地电极5之间施加脉冲交流高压电场，填充层4内的强电介质颗粒物可以有效捕捉气流中的超细微粉尘和细菌等污染物，同时，当脉冲电晕放电时，在强电介质颗粒物之间形成无声放电，流光电流和强电场的作用，能够产生臭氧，无声放电和臭氧能够有效杀灭球形强电介质颗粒物表面的细菌，从而达到净化空气的目的。净化后的空气通过最后端的空气出口13输出。
填充层4内的球形强电介质钛酸钡颗粒物为耐热的陶瓷材料，可以通过高温或者清洗对填充层4内的污染物去除，实现填充层4的重复使用。
当本发明室内空气净化装置的吸附筒体1横向水平放置时，如图1所示。当吸附筒体1纵向竖直放置时，将空气进口放置在下端，空气出口13在上端，空气自下而上净化。

Claims (7)

1.一种室内空气净化装置，具有一个废气及细颗粒物吸附筒体（1），吸附筒体（1）前端是空气进口，后端是空气出口（13），空气进口处装有引风机（9），其特征是：从空气进口至空气出口（13），沿筒体的中心轴方向上依次地设有粗滤网（7）、芒刺电晕放电电极（6）、网眼接地电极（5）、填充层（4）以及网眼充电电极（3）；填充层（4）内部填充有强电介质颗粒物，填充层（4）后端处布置网眼充电电极（3）、前端处布置网眼接地电极（5），网眼充电电极（3）通过绝缘导线外接高压脉冲静电发生器（12），网眼接地电极（5）通过绝缘导线外接大地；粗滤网（7）外壁紧贴于吸附筒体（1）内壁，粗滤网（7）和网眼接地电极（5）之间的空间设有芒刺电晕放电电极（6），芒刺电晕放电电极（6）与位于吸附筒体（1）外部的高压静电发生器（11）相连。
2.根据权利要求1所述室内空气净化装置，其特征是：芒刺电晕放电电极（4）由金属圆柱体和突起结构组成，金属圆柱体与吸附筒体（1）同轴，沿金属圆柱体的轴向上均布多个突起结构，突起结构是从金属圆柱体的外表面沿径向向外延伸的结构。
3.根据权利要求1所述室内空气净化装置，其特征是：芒刺电晕放电电极（6）前端与位于吸附筒体（1）中心位置的转动马达（8）相连，转动马达（8）通过吸附筒体（1）内的中空支架（10）固定连接于吸附筒体（1）内壁上，芒刺电晕放电电极（6）后端与网眼接地电极（5）之间具有间隙。
4.根据权利要求1所述室内空气净化装置，其特征是：在网眼充电电极（3）外壁与吸附筒体（1）内壁之间、网眼接地电极（5）外壁与吸附筒体（1）内壁之间均设有绝缘套筒。
5.根据权利要求1所述室内空气净化装置，其特征是：填充层（4）外壁紧贴于吸附筒体（1）内壁，填充层（4）内部填充有前后20-30mm厚的球形钛酸钡颗粒物，球形颗粒物的直径为1-3mm。
6.一种如权利要求1所述室内空气净化装置的空气净化方法，其特征是：通过引风机（9）将含有室内空气吸入吸附筒体（1）内，空气先经过粗过滤网（7），将含有的大粒径颗粒过滤，再进入芒刺电晕放电电极（4）所在的电晕放电强电场区，使高压静电发生器（11）发生的电压超过电晕放电的起晕电压，在电晕放电强电场区内的细微颗粒物带上电荷，部分细菌被杀灭，有害气体得到分解；然后通过网眼接地电极（5）进入填充层（4），在网眼充电电极（3）和网眼接地电极（5）之间施加脉冲交流高压电场，填充层（4）内的强电介质颗粒物捕捉气流中的超细微粉尘和细菌污染物并产生臭氧杀灭强电介质颗粒物表面的细菌，空气得到净化，净化后的空气通过空气出口（13）输出。
7.根据权利要求1所述空气净化方法，其特征是：当芒刺电晕放电电极（6）吸附积灰时，由通过吸附筒体（1）内的中空支架（10）固定连接于吸附筒体（1）内壁上的转动马达（8）带动芒刺电晕放电电极（6）旋转，将积灰除去。
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