CN105233611A - 电场与电晕联用的光催化空气净化器 - Google Patents

电场与电晕联用的光催化空气净化器 Download PDF

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周翠华
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Abstract

本发明公开了电场与电晕联用的光催化空气净化器,采用了物理除尘技术、电场除尘技术、电晕净化技术、光催化技术,其特征在于,它包括物理除尘装置、电场除尘装置、电晕放电净化装置、光催化净化装置和风机,电场除尘技术在交流电作用下使尘粒带负电吸附到正极被收集,达到除尘的目的;电晕净化技术在直流电压作用下能够加速冲击处理有机污染物,形成化学键断裂;化学键断裂的气体分子经过光催化纳米粒子时,在光照下降解为二氧化碳与水,本发明解决了现有PM2.5颗粒难以清除的问题,在电晕放电与光催化技术的联用下,大大提高了污染物降解率。

Description

电场与电晕联用的光催化空气净化器
技术领域
[0001] 本发明属于空气净化领域,具体涉及电场与电晕联用的光催化空气净化器。
背景技术
[0002] 随着人们物质生活水平的提高,现代人一天内约有80%_90%的时间是在室内度过的,因此室内环境的好坏直接影响着我们的健康。但遗憾的是,空调系统以及各种装饰材料在建筑物中得到大量且频繁的使用,使得室内空气污染愈演愈烈。室内空气污染正成为继“煤烟型”、“光化学烟雾型”为标志的第三污染时期。据有关国际组织调查,全世界每年有近300万人直接或间接死于装修污染,世界上30%的新建和重修的建筑物存在有害于健康的室内空气污染气体。目前室内空气污染源主要是因建筑材料、日常用品以及在生活中排放的有毒有害化学、物理和生物因子聚集在室内,从而对人体健康造成直接或间接的危害,导致室内空气质量下降。装修后环境空气中挥发性有机化合物如甲醛,苯和甲苯等污染物产生的健康风险都明显增加,这些污染物因浓度、接触时间的不同对人体有不同程度的危害,主要有病态建筑综合症、建筑相关疾病和化学物质过敏症等,并且装修后的污染对学龄前儿童的危害最大。诸多研究表明,甲醛每年造成的癌症病例占全部的1.57%,在婴幼儿期间的伤害可能对此人的一生的健康都有影响。因此,有必要关注室内空气污染对我们的健康危害。所以我们有必要进一步深入研究、采取措施,提高室内空气质量,保障居民身体健康。
[0003] 当前我国复合型空气污染逐渐抬头,尤以空气颗粒污染物为重,其中PM2.5更是引起了广泛的关注。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称可入肺颗粒物,对人体危害极大。我国京津冀、长三角、珠三角等地城市群的PM2.5污染问题较为突出,国家有关政策也要求在上述地区加强PM2.5污染防治,国家标准中新增加了 PM2.5浓度值,列入环境空气质量评价,在全国范围内实施,这也是我国首次制定PM2.5标准。
[0004] 国内外有很多室内空气净化器产品,但属于滤网式,对尘埃有效,对微尘PM2.5无效。利用臭氧发生器原理净化空气的产品也不少,由于对人体有害,卫生部明令禁止推广。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供电场与电晕联用的光催化空气净化器,在同时发挥电电晕放电与光催化各自优势的同时,实现两种工艺的协同作用,有效的提高了空气净化效果。
[0006] 电本发明的目的是解决了 PM2.5污染物难处理的技术问题。
[0007] 本发明采用如下技术方案:主要采用的技术有:物理除尘技术、电场除尘技术、电晕净化技术、光催化技术。
[0008] 本发明的电场与电晕联用的光催化空气净化器的基本原理是采用物理过滤模块,通过过滤介质能够将粒径大于PM2.5微尘的颗粒基本过滤。
[0009] 电场除尘技术是过滤后的含尘污染气体通过经过高压静电场时被电分离,在强电场中空气分子被电离为正离子和电子,电子奔向正极过程中遇到尘粒,使尘粒带负电吸附到正极被收集,达到除尘的目的,由于吸附作用发生在离子结合后,所以对于微尘,粒径越小,吸附作用越有效,能够将大量PM2.5微尘吸附。
[0010] 电晕净化技术是在直流电压作用下,负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷,电场除尘后的空气电离后产生的各种离子在强电场的作用下,加速并冲击处理有机污染物,形成化学键断裂而降解,与此同时,产生大量的臭氧。
[0011] 光催化技术是光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照射下受激生成电子一空穴对,空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基,电子使其周围的氧还原成活性离子氧,从而具备极强的氧化一还原作用,将光催化剂表面的各种污染物摧毁。
[0012] 在对污染气体氧化催化的过程中,电晕净化技术在直流电压作用下能够加速冲击处理有机污染物,形成化学键断裂并产生臭氧;化学键断裂的气体分子经过光催化纳米粒子时,在光照下降解为二氧化碳与水,并且电晕净化技术中的臭氧具有强氧化性,能够在光催化技术中起到促进作用。
[0013] 所述电场除尘技术中的电场为4-12MHz、30000V的交变电场,输出电流不大于20 μ A。
[0014] 所述光催化剂是基于沸石一二氧化钛光催化剂,将二氧化钛负载在沸石上。
[0015] 所述光催化技术中的紫外灯的功率为18-30W,波长为253nm。
[0016] 所述物理除尘中过滤装置采用多层次纤维过滤材料,纤维过滤材料规格是5-30pp1
[0017] 所述电晕放电技术中的放电极板间距为6_160mm,直流电压为lkV_16kV。
[0018] 本发明提供的空气净化器,包括物理除尘装置、电场除尘装置、电晕放电净化装置、光催化净化装置和风机。
[0019] 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)能够依次有效去除大颗粒粉尘与PM2.5微尘,降低室内微尘浓度,达到国家标准。
[0020] (2)能够解决空气污染问题,降解空气中的污染物,达到空气进化的目的。
[0021] (3)有效解决电晕放电净化技术中产生臭氧的问题,将臭氧通过光催化技术完全消耗,并且起到促进降解效率的作用。
[0022] (4)电场与电晕联用的光催化空气净化器中的协同作用下,空气净化效果不低于97%。
[0023] (5)电场除尘技术稳定控制电流电压与频率,不但达到电离除尘,并且不产生臭氧。
具体实施方式
[0024] 下面结合实施例对本发明做进一步描述:
实施例1
1)物理除尘技术的物理除尘装置采用三层次纤维过滤材料,纤维过滤材料规格依次是20pp1、10ppi 和 5ppi0
[0025] 2)电场除尘技术的电场除尘装置采用12MHz、30000V的交变电场,输出电流为20 μ A。
[0026] 3)电晕净化技术的电晕放电净化装置采用16KV的直流电压,放电电极板间距为150mmo
[0027] 4)光催化技术中的光催化净化装置采用沸石一二氧化钛光催化剂,紫外灯为30W,波长为253nm。
[0028] 空气净化器内由下至上依次设有风机、物理除尘装置、电场除尘装置、电晕放电净化装置和光催化净化装置。模拟废气选用甲醛气体(0.0500% ±0.0002%的标准气,稀释气采用标准净化空气)混加25mg粉尘颗粒(含10%PM2.5颗粒)。
[0029] 反应性能:物理除尘装置的颗粒过滤率为89%,粒径均大于2.5 μ m ;电场除尘装置的微尘处理率占粉尘的10%,粒径范围主要为20-2300nm ;电晕放电和光催化的协同作用提高了光催化氧化有机物的效率,使得在电晕放电和沸石一二氧化钛光催化剂上乙烯的转化率从单独的50%和60%提高到协同作用下的98.0%,并且臭氧排放量为0.01%。
[0030] 检测结论:本发明的电场与电晕联用的光催化空气净化器对于去除空气中的粉尘,特别是PM2.5颗粒具有极其良好的效果,并且对于污染气体具有极优异的处理效果,并且几乎无臭氧排放。
[0031] 实施例2
1)物理除尘技术的物理除尘装置采用三层次纤维过滤材料,纤维过滤材料规格依次是30pp1、15ppi 和 5ppi。
[0032] 2)电场除尘技术的电场除尘装置采用4MHz、30000V的交变电场,输出电流为10 μ Ao
[0033] 3)电晕净化技术的电晕放电净化装置采用1KV的直流电压,放电电极板间距为6mm ο
[0034] 4)光催化技术中的光催化净化装置采用沸石一二氧化钛光催化剂,紫外灯为30W,波长为253nm。
[0035] 空气净化器内由下至上依次设有风机、物理除尘装置、电场除尘装置、电晕放电净化装置和光催化净化装置。模拟废气选用甲醛气体(0.0500% ±0.0002%的标准气,稀释气采用标准净化空气)混加25mg粉尘颗粒(含20%PM2.5颗粒)。
[0036] 反应性能:物理除尘装置的颗粒过滤率为80%,粒径均大于2.5 μ m ;电场除尘装置的微尘处理率占粉尘的20%,粒径范围主要为5-1500nm ;电晕放电和光催化的协同作用提高了光催化氧化有机物的效率,使得在电晕放电和沸石一二氧化钛光催化剂上乙烯的转化率从单独的40%和60%提高到协同作用下的99.7%,并且臭氧排放量未检测到。
[0037] 检测结论:本发明的电场与电晕联用的光催化空气净化器对于去除空气中的粉尘,特别是PM2.5颗粒具有极其良好的效果,并且对于污染气体具有极优异的处理效果,并且几乎无臭氧排放。
[0038] 实施例3
1)物理除尘技术的物理除尘装置采用三层次纤维过滤材料,纤维过滤材料规格依次是30pp1、15ppi 和 5ppi。
[0039] 2)电场除尘技术的电场除尘装置采用10MHz、30000V的交变电场,输出电流为10 μ Ao
[0040] 3)电晕净化技术的电晕放电净化装置采用8KV的直流电压,放电电极板间距为80mmo
[0041] 4)光催化技术中的光催化净化装置采用沸石一二氧化钛光催化剂,紫外灯为18W,波长为253nm。
[0042] 空气净化器内由下至上依次设有风机、物理除尘装置、电场除尘装置、电晕放电净化装置和光催化净化装置。模拟废气选用甲醛气体(0.0500% ±0.0002%的标准气,稀释气采用标准净化空气)混加25mg粉尘颗粒(含10%PM2.5颗粒)。
[0043] 反应性能:物理除尘装置的颗粒过滤率为90%,粒径均大于2.5 μ m ;电场除尘装置的微尘处理率占粉尘的10%,粒径范围主要为5-2000nm ;电晕放电和光催化的协同作用提高了光催化氧化有机物的效率,使得在电晕放电和沸石一二氧化钛光催化剂上乙烯的转化率从单独的55%和67%提高到协同作用下的99.9%,并且臭氧排放量未检测到。
[0044] 检测结论:本发明的电场与电晕联用的光催化空气净化器对于去除空气中的粉尘,特别是PM2.5颗粒具有极其良好的效果,并且对于污染气体具有极优异的处理效果,并且无臭氧排放。
[0045] 以上所述仅为本发明的一些实施例,并不限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电场与电晕联用的光催化空气净化器,采用了物理除尘技术、电场除尘技术、电晕净化技术、光催化技术,其特征在于,它包括物理除尘装置、电场除尘装置、电晕放电净化装置、光催化净化装置和风机,采用物理过滤模块,通过过滤介质能够将粒径大于PM2.5微尘的颗粒基本过滤;过滤后的含尘污染气体通过经过高压静电场时被电分离,在强电场中空气分子被电离为正离子和电子,电子奔向正极过程中遇到尘粒,使尘粒带负电吸附到正极被收集,达到除尘的目的,能够将大量PM2.5微尘吸附;在直流电压作用下,负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷,电场除尘后的空气电离后产生的各种离子在强电场的作用下,加速并冲击处理有机污染物,形成化学键断裂而降解,与此同时,产生臭氧;在光照条件下,光催化剂在臭氧的作用下,具备极强的氧化一还原作用,将光催化剂表面的各种污染物摧毁。
2.根据权利要求1所述的电场与电晕联用的光催化空气净化器,其特征在于:所述电场除尘技术中的电场为4-12MHz、30000V的交变电场,输出电流不大于20 μΑ。
3.根据权利要求1所述的电场与电晕联用的光催化空气净化器,其特征在于:所述光催化剂是基于沸石一二氧化钛光催化剂,将二氧化钛负载在沸石上。
4.根据权利要求1所述的电场与电晕联用的光催化空气净化器,其特征在于:所述光催化技术中的紫外灯的功率为18-30W,波长为253nm。
5.根据权利要求1所述的电场与电晕联用的光催化空气净化器,其特征在于:所述物理除尘中过滤装置采用多层次纤维过滤材料,纤维过滤材料规格是5-30ppi。
6.根据权利要求1所述的电场与电晕联用的光催化空气净化器,其特征在于:所述电晕放电技术中的放电极板间距为6-160mm,直流电压为lkV_16kV。
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