CN105042715A - 一种基于金属间化合物微滤膜的空气过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于金属间化合物微滤膜的空气过滤系统，包括壳体，壳体上开设有室外进风口和室内出风口，所述室外进风口处设有初效空气过滤器，壳体内设有微滤膜过滤器和风机；微滤膜过滤器将壳体内部分隔为进气腔和出气腔两个腔体。本发明所提供的空气过滤系统，在室外进风口设置初效空气过滤器，初步过滤空气中的灰尘粒子、纤维等杂质，有效地阻止室外空气中的尘埃等杂质进入室内；室外进风口和室内出风口之间设置微滤膜过滤器，进行高效过滤去除PM2.5；在微滤膜过滤器附近设置紫外光发生器，与金属间化合物微滤膜发生作用，降解氯代物，醛类、酮类、醇类、芳香族化合物以及其他无机有害气体CO、NOx等。

Description

一种基于金属间化合物微滤膜的空气过滤系统

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种基于金属间化合物微滤膜的空气过滤系统。

背景技术

目前，室内空气的净化技术主要有高效Hepa过滤、吸附、负离子、静电、光催化、紫外线杀菌、臭氧等空气净化方法。

高效Hepa过滤法：由非常细小的有机纤维交织而成，对微粒的捕捉能力较强，孔径微小，并具备吸水性；优点是吸附容量大，净化效率较高；缺点是容易聚集灰尘且无法清洗从而影响空气净化的效果，易形成二次污染源，需要定期更换。

吸附净化法：利用某些有吸附能力的物质如活性炭、Al₂O₃、硅胶和分子筛等吸附剂使空气中一种或多种有害成分吸附在固体表面上，从而达到分离的目的；优点是吸附剂本身不会造成环境污染，发达的树枝状微孔结构在活化后形成发达的内表面积的同时，也形成了发达的细孔容积，可以捕捉更多的空气中的污染物分子，从而达到净化空气的目的；缺点是温度风速升高到一定程度的时候，所吸附的污染物有可能游离出来，所以要经常更换。能与活性炭发生聚合反应的VOCs和大分子高沸点的有机物等不宜用此法。

膜分离净化法：是一项简单、快速、高效和经济节能的新技术，是利用各组分在压力推动下透过膜的传质速率不同而达到分离的目的；目前用于分离气体的合成膜主要有有机聚合膜和无机膜两种类型；有机膜具有分离系数高的优点，但它耐热和耐腐蚀性差，使用过程中易老化易堵塞，气体分离通透性低；无机膜分离技术已广泛应用于空气分离制取富氧、浓氮的气体及天然气分控制等领域，但其对室内低浓度VOCs的去除效果并不理想。

静电净化法：利用高压静电场形成电晕,在电晕区里有自由电子和离子逸出,这些带电粒子就会在运动中不断地碰撞和吸附到尘埃颗粒上。从而使灰尘带上电荷,荷电后的粉尘等微粒在电场力作用下,就会沉积并滑落。使空气中的颗粒物和尘埃等除去,达到使空气洁净的目的；优点是具有高效的除尘作用(除尘效率在90％以上)以及能同时除菌的特点；缺点是除菌效果易受风速影响而降低，而且该方法不能有效除去室内空气中的有害气体如VOCs，使用中会有拉弧和适量臭氧的产生，臭氧对人体有害，且只适用于小空间净化。

负离子净化法：利用一定浓度的空气负离子来净化空气及消毒，由于负离子极易与空气中微小污染颗粒相吸附，成为带电的大离子，沉落在地面等的表面，从而使空气得到净化；优点是负离子能使细菌蛋白质表层的电性两级颠倒，促使细菌死亡，达到消毒与灭菌的目的，高压电场会产生大量的负离子，负离子随着气流扩散到空气中，从而使人们感受负离子新鲜空气，在室内用人工负离子作用2h，室内空气中的悬浮微粒、细菌总数和甲醛等的浓度都有明显的降低；缺点是负离子并不能真正的清除室内空气中的污染物，把它们排出室外，只是单纯的使其附着在地面或家具表面上，有可能因飞扬再次污染室内空气，往往也伴有臭氧的产生。

光催化净化法：在紫外光照射下，TiO₂表面发生持续的氧化还原反应，光降解氯代物，醛类、酮类、醇类、芳香族化合物以及其他无机有害气体CO、NOx等；优点是能高效分解空气中各种有害有机物甲醛、苯系物、氨、挥发性有机物、细菌等，解决了传统空气净化方法存在的二次污染问题，且具有持久性和更好的安全性；缺点是不能解决室内空气中的悬浮物及危害很大的细微颗粒物问题，同时催化剂微孔容易被灰尘和颗粒物等堵塞而致使催化剂失活。

由于各种技术其各自的局限性，要达到高效去除污染物的目的，目前还没有最行之有效的方法。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于金属间化合物微滤膜的空气过滤系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于金属间化合物微滤膜的空气过滤系统，包括壳体，壳体上开设有室外进风口和室内出风口，所述室外进风口处设有初效空气过滤器，壳体内设有微滤膜过滤器和风机；微滤膜过滤器将壳体内部分隔为进气腔和出气腔两个腔体；空气从室外进风口进入，依次通过初效空气过滤器、进气腔、微滤膜过滤器和出气腔，最后从室内出风口排出。

优选地，所述进气腔内设有进气阀，进气阀位于初效空气过滤器和微滤膜过滤器之间；壳体上还开设有室内进风口，所述室内进风口与进气阀、微滤膜过滤器和壳体内壁所围成的腔体连通，连通处设有可开闭的内循环切换阀。

优选地，所述微滤膜过滤器包括板状的金属间化合物微滤膜，金属间化合物微滤膜包括钛基以及覆盖在钛基上的多孔材料，钛基的表层为纳米二氧化钛膜；壳体内还设有紫外光发生器，紫外光发生器位于微滤膜过滤器附近。

优选地，所述空气过滤系统还包括控制模块和监测模块，所述监测模块设于室内，用于监测室内空气质量，控制模块与监测模块、进气阀和内循环切换阀相连，用于接收监测模块的数据信号并分别控制进气阀和内循环切换阀的开闭。

优选地，所述微滤膜过滤器穿过壳体的侧壁，可拆卸式安装在壳体内。

优选地，所述壳体内侧设有隔音层。

优选地，所述隔音层为聚乙烯发泡材料。

优选地，所述风机为静音风机。

本发明的有益效果是：本发明所提供的空气过滤系统，在室外进风口设置初效空气过滤器，初步过滤空气中的灰尘粒子、纤维等杂质，有效地阻止室外空气中的尘埃等杂质进入室内；室外进风口和室内出风口之间设置微滤膜过滤器，进行高效过滤去除PM2.5；在微滤膜过滤器附近设置紫外光发生器，与金属间化合物微滤膜发生作用，降解氯代物，醛类、酮类、醇类、芳香族化合物以及其他无机有害气体CO、NOx等，并能有效杀菌；利用监测模块对室内空气进行实时监测，控制模块分析监测数据控制内循环切换阀和进气阀的开闭转换，自动实现室外供气和室内空气循环净化处理，使室内空气品质始终保持最佳状态。

附图说明

图1是本发明实施例一中空气过滤系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二中空气过滤系统的结构示意图；

图3是本发明实施例三中空气过滤系统的结构示意图。

附图标记说明：1、壳体；11、室外进风口；12、室内出风口；13、室内进风口；2、初效空气过滤器；3、微滤膜过滤器；4、风机；5、内循环切换阀；6、进气阀；7、紫外光发生器；8、隔板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例一

如图1所示，本发明的一种基于金属间化合物微滤膜的空气过滤系统，包括壳体1、初效空气过滤器2、微滤膜过滤器3、风机4、内循环切换阀5、进气阀6和紫外光发生器7，壳体1为立方体，采用柜架结构，分别采用冷板喷塑、不锈钢板等不同材质；壳体1上分别开设有室外进风口11、室内出风口12和室内进风口13，其中室外进风口11和室内出风口12位于壳体1相对的两个侧壁；初效空气过滤器2、微滤膜过滤器3、风机4、进气阀6和紫外光发生器7设于壳体1内部。

具体的，初效空气过滤器2设于室外进风口11处，用于对室外进风口11进入的空气进行初步过滤；微滤膜过滤器3位于室外进风口11和室内出风口12之间，将壳体1内部分隔为进气腔和出气腔两个腔体，图1中微滤膜过滤器3左侧为进气腔，右侧为出气腔，室外进风口11与进气腔连通，室内出风口12与出气腔连通；进气阀6设于进气腔中初效空气过滤器2和微滤膜过滤器3之间，进气阀6将进气腔分隔为两个腔体；风机4设于进气阀6、微滤膜过滤器3和壳体1内壁所围成的腔体中，作为空气过滤系统的动力，当风机4运转时，空气从室外进风口11进入，依次通过初效空气过滤器2、进气阀6、微滤膜过滤器3，最后从室内出风口12排出；室内进风口13位于微滤膜过滤器3和进气阀6之间的壳体1的侧壁上，与进气阀6、微滤膜过滤器3和壳体1内壁所围成的腔体连通，连通处设有可开闭的内循环切换阀5；需要说明的是，初效空气过滤器2也可以设于室外进风口11和进气阀6之间的腔体中，同样可以起到对室外进风口11进入的空气进行初步过滤的作用。

微滤膜过滤器3包括金属间化合物微滤膜，金属间化合物微滤膜包括钛基以及覆盖在钛基上的多孔材料，本实施例中的多孔材料采用申请号为“201310330609.0”，专利名称为“烧结Fe-Al基合金多孔材料及应用它的过滤元件”的发明专利中的多孔材料，通过偏扩散等技术在钛基表面形成纳米膜的自组装修饰的过滤体，实现技术支撑体与金属膜的一体化组合，解决传统技术中金属支撑体与陶瓷膜有机膜不匹配引发的一系列问题；该金属间化合物微滤膜开孔率高、柔韧性好、风阻小、透气性好；耐强酸强碱性能稳定；截留率达99.99％以上，净化后空气质量优于国家规定的室内空气质量指标15个单位；导热性好，升温速度快，具有很强的催化还原能力及转化效率；实验表明金属间化合物微滤膜过滤后气体含尘量为5-10mg/Nm³，过滤精度达0.1um，能够很好的解决PM2.5问题；钛基经过氧化处理，在表面形成纳米二氧化钛膜，紫外光发生器7设于出气腔中，位于微滤膜过滤器3附近；在紫外光发生器7发出的紫外光作用下，二氧化钛膜表面发生持续的氧化还原反应，光降解氯代物，醛类、酮类、醇类、芳香族化合物以及其他无机有害气体CO、NOx等，并能有效杀菌。为了便于金属间化合物微滤膜的清理和更换，金属间化合物微滤膜设计为板状，其四周镶有边框，并且穿过壳体1的侧壁，可抽插式的安装在壳体1内，方便拆卸。

空气过滤系统还包括控制模块和监测模块，监测模块设于室内，用于监测室内空气质量，控制模块与监测模块、进气阀6和内循环切换阀5相连，用于接收监测模块的数据信号并分别控制进气阀6和内循环切换阀5的开闭，实现整个空气过滤系统的自动化控制。

风机4为静音风机，壳体1内侧设有聚乙烯发泡材料制成的隔音层，减少空气过滤系统工作时的声音。

以下对上述空气过滤系统的工作过程作进一步的详细描述，以表示其工作原理：

关闭内循环切换阀5，打开进气阀6，打开风机4，空气从室外进风口11进入，依次经过初效空气过滤器2的初步过滤、微滤膜过滤器3的二次过滤和紫外光催化，净化后的空气从室内出风口12进入室内；天气较冷的情况下，当监测模块监测到室内空气温度过低时，关闭进气阀6，打开内循环切换阀5，室内空气从室内进风口13进入，经过微滤膜过滤器3的过滤和光催化，净化后的空气从室内出风口12进入室内，保持室内空气的自循环和不断净化；当监测模块监测到室内空气二氧化碳浓度偏高时，关闭内循环切换阀5，打开进气阀6，空气从室外进风口11进入，依次经过初效空气过滤器2的初步过滤、微滤膜过滤器3的二次过滤和紫外光催化，净化后的空气补充进入室内。

实施例二

如图2所示，本实施例中的空气过滤系统与实施例一中的空气过滤系统结构类似，区别在于通过隔板8将出气腔分隔为上下两个腔体，其中室内进风口13开设于下部腔体的壳体1外壁上，同时内循环切换阀5相应的设于微滤膜过滤器3下端，其余部分与实施例一相同。

实施例三

如图3所示，本实施例中的空气过滤系统与实施例一中的空气过滤系统结构类似，区别在于通过隔板8将进气阀6左边的腔体分隔为上下两个腔体，其中室内进风口13开设于下部腔体的壳体1外壁上，同时内循环切换阀5相应的设于进气阀6下端，其余部分与实施例一相同。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于金属间化合物微滤膜的空气过滤系统，其特征在于：包括壳体(1)，壳体(1)上开设有室外进风口(11)和室内出风口(12)，所述室外进风口(11)处设有初效空气过滤器(2)，壳体(1)内设有微滤膜过滤器(3)和风机(4)；微滤膜过滤器(3)将壳体(1)内部分隔为进气腔和出气腔两个腔体；空气从室外进风口(11)进入，依次通过初效空气过滤器(2)、进气腔、微滤膜过滤器(3)和出气腔，最后从室内出风口(12)排出。

2.根据权利要求1所述的空气过滤系统，其特征在于：所述进气腔内设有进气阀(6)，进气阀(6)位于初效空气过滤器(2)和微滤膜过滤器(3)之间；壳体(1)上还开设有室内进风口(13)，所述室内进风口(13)与进气阀(6)、微滤膜过滤器(3)和壳体(1)内壁所围成的腔体连通，连通处设有可开闭的内循环切换阀(5)。

3.根据权利要求1或2所述的空气过滤系统，其特征在于：所述微滤膜过滤器(3)包括板状的金属间化合物微滤膜，金属间化合物微滤膜包括钛基以及覆盖在钛基上的多孔材料，钛基的表层为纳米二氧化钛膜；壳体(1)内还设有紫外光发生器(7)，紫外光发生器(7)位于微滤膜过滤器(3)附近。

4.根据权利要求2所述的空气过滤系统，其特征在于：所述空气过滤系统还包括控制模块和监测模块，所述监测模块设于室内，用于监测室内空气质量，控制模块与监测模块、进气阀(6)和内循环切换阀(5)相连，用于接收监测模块的数据信号并分别控制进气阀(6)和内循环切换阀(5)的开闭。

5.根据权利要求1所述的空气过滤系统，其特征在于：所述微滤膜过滤器(3)穿过壳体(1)的侧壁，可拆卸式安装在壳体(1)内。

6.根据权利要求1所述的空气过滤系统，其特征在于：所述壳体(1)内侧设有隔音层。

7.根据权利要求6所述的空气过滤系统，其特征在于：所述隔音层为聚乙烯发泡材料。

8.根据权利要求1所述的空气过滤系统，其特征在于：所述风机(4)为静音风机。