CN106975329B - 真空等离子体叠式管状空气净化装置 - Google Patents

真空等离子体叠式管状空气净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种真空等离子体叠式管状空气净化装置，包括初级过滤装置、内层陶瓷管、外层陶瓷管、金属芯棒、活性炭纤维疏松材料、固定装置、氮氧化物吸收装置、气体动力装置、电源和控制装置。采用初级过滤装置、真空叠式管状等离子体装置、复合光催化剂模块及氮氧化物吸收剂模块，通过功能模块的复合和集成，能对含有有机污染物的空气实现多级和深度处理，有效减少在降解挥发性有机物过程中产生的无机副产物如臭氧、二氧化氮和有机副产物如氰化物，并吸附副产物使得达标，而且不会引发二次污染。本发明装置充分考虑到等离子体降解挥发性有机物产生的有机、无机副产物，确保排放的副产物浓度达标，氮氧化物吸收剂装置更换简易，应用领域广泛。

Description

真空等离子体叠式管状空气净化装置
技术领域
本发明涉及一种空气净化装置，特别是涉及一种等离子体空气净化装置，应用于室内空气净化设备技术领域。
背景技术
目前室内装修、家具等释放的甲醛、苯等挥发性有机物严重超出国家标准，对人体危害极大。目前市场上多采用活性炭吸附、二氧化氯氧化、臭氧氧化等技术，但其对挥发性有机物的去除率都不高，且氧化法使用的二氧化氯和臭氧自身对人体就有危害，产生的有机副产物更是毒性极大。其次已有的等离子体降解挥发性有机物装置降解流量小，且对降解挥发性有机物产生的无机副产物如臭氧、二氧化氮，有机副产物如氰化物的处理不达标，容易引发二次污染。专利申请号为CN201611087866.6的中国发明专利申请文件公开了一种等离子体、光催化剂和氮氧化物吸收剂复合的叠式管状空气净化装置，能高效降解室内空气中的甲醛、苯等挥发性有机物，降解流量大，对降解挥发性有机物产生的副产物无毒，不会引起二次污染，设备紧凑，装置模块化，功能模块更换方便，但在处理过程中会增加氮氧化物和臭氧的产生量，增加后续氮氧化物降解的负担，影响整体的空气净化效果，而且由于采用模块化装卸组装，使管状空气净化装置的部件连接界面处易于发生漏气现象，影响气流输送效果，而且可能在空气的处理过程中发生漏气导致二次污染的发生。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种真空等离子体叠式管状空气净化装置，能高效降解室内空气中的甲醛、苯等挥发性有机物，降解流量大，处理效果显著，使降解挥发性有机物产生的副产物大幅减少，并吸附处理不会引起二次污染，设备紧凑，便于维护。
为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：
一种真空等离子体叠式管状空气净化装置，包括分级连接的初级过滤装置和等离子体发生器，依次由外层陶瓷管、内层陶瓷管和金属芯棒从外到内套装并固定安装连接在绝缘的固定装置上形成等离子体发生器的叠式管状本体部分，在内层陶瓷管外部套着外层陶瓷管，金属芯棒沿着内层陶瓷管的轴心设置，在外层陶瓷管和内层陶瓷管的外表面或外表面设有厚度均匀的导电材料层，外层陶瓷管的导电材料层和金属芯棒作为一个电极，内层陶瓷管的导电材料层作为另一个电极，分别对应连接高压电源和接地，组成等离子体发生器，在外层陶瓷管和内层陶瓷管之间形成第一夹层空间，在内层陶瓷管和金属芯棒表面之间形成第二夹层空间，在第一夹层空间和第二夹层空间中填充负载有二氧化钛光催化剂的活性炭纤维疏松材料，使第一夹层空间和第二夹层空间形成等离子体和光催化剂的中段净化复合作用区，待处理的空气经过初级过滤装置进行预处理过滤掉固体颗粒污染物后，过滤后的空气从叠式管的第一夹层空间和第二夹层空间的进气口进入中段净化复合作用区，经过中段净化的净化空气从第一夹层空间和第二夹层空间的末端流出后，进入固定设置于固定装置上的空气末段净化装置中，空气末段净化装置为装有过氧化钠的氮氧化物吸收装置，使空气中分解挥发性有机物的产物经过氮氧化物吸收装置处理后，电源分别为控制装置和气体动力装置供电，在中段净化复合作用区内，在活性炭纤维疏松材料从气体中吸附挥发性有机物饱和后，叠式管的进气口可封闭，利用控制装置关闭叠式管的进气口，控制气体动力装置对第一夹层空间和第二夹层空间进行抽气，使得叠式管内形成负压真空状态，再利用电源给内层陶瓷管的表面导电材料层通入高压电，产生等离子体，经过等离子体和活性炭纤维疏松材料负载的光催化剂的复合作用后，使挥发性有机物分解，其产物再经过氮氧化物吸收装置进行处理后，最后排出，然后利用控制装置打开叠式管的进气口，继续进行下一次空气净化处理。
作为本发明的优选的技术方案，内层陶瓷管和外层陶瓷管的导电材料层皆采用陶瓷管表面镀金属层。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，控制控制装置能使等离子体发生器放电和气体动力装置抽气交替进行。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，气体动力装置采用风机或气泵装置。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，电源频率为5～50kHz，峰值电压为5～80kV，工作频率为2～100W。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，内层陶瓷管的内径为6～10mm、壁厚为0.5～4mm、长度为100～800mm；外层陶瓷管的内径为10～20mm、厚度为0.5～4mm、长度为100～800mm；内层陶瓷管和外层陶瓷管的导电材料层皆长为50～240mm；导电金属芯棒的半径为3～10mm、长度为100～800mm。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明充分考虑到等离子体降解挥发性有机物时可能产生的大量臭氧、氮氧化物等无机副产物和氰化物等有机副产物，使用真空等离子体放电能有效从源头上减少臭氧、氮氧化物等无机副产物和氰化物等有机副产物的产生量，进而吸附处理，无二次污染；
2.本发明在处理过程中进行真空闭式的等离子体空气处理，不会增加氮氧化物和臭氧的产生量，减少了后续氮氧化物降解的负担，保证了整体的空气净化效果。
附图说明
图1为本发明优选实施例等离子体、光催化剂和氮氧化物吸收剂复合的叠式管状空气净化装置结构示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
在本实施例中，参见图1，一种真空等离子体叠式管状空气净化装置，包括分级连接的初级过滤装置1和等离子体发生器，依次由外层陶瓷管4、内层陶瓷管2和金属芯棒3从外到内套装并固定安装连接在绝缘的固定装置6上形成等离子体发生器的叠式管状本体部分，在内层陶瓷管2外部套着外层陶瓷管4，金属芯棒3沿着内层陶瓷管2的轴心设置，在外层陶瓷管4和内层陶瓷管2的外表面或外表面设有厚度均匀的导电材料层，外层陶瓷管4的导电材料层和金属芯棒3作为一个电极，内层陶瓷管2的导电材料层作为另一个电极，分别对应连接高压电源和接地，组成等离子体发生器，在外层陶瓷管4和内层陶瓷管2之间形成第一夹层空间，在内层陶瓷管2和金属芯棒3表面之间形成第二夹层空间，在第一夹层空间和第二夹层空间中填充负载有二氧化钛光催化剂的活性炭纤维疏松材料5，使第一夹层空间和第二夹层空间形成等离子体和光催化剂的中段净化复合作用区，待处理的空气经过初级过滤装置1进行预处理过滤掉固体颗粒污染物后，过滤后的空气从叠式管的第一夹层空间和第二夹层空间的进气口进入中段净化复合作用区，经过中段净化的净化空气从第一夹层空间和第二夹层空间的末端流出后，进入固定设置于固定装置6上的空气末段净化装置中，空气末段净化装置为装有过氧化钠的氮氧化物吸收装置7，使空气中分解挥发性有机物的产物经过氮氧化物吸收装置7处理后，电源9分别为控制装置10和气体动力装置8供电，在中段净化复合作用区内，在活性炭纤维疏松材料5从气体中吸附挥发性有机物饱和后，叠式管的进气口可封闭，利用控制装置10关闭叠式管的进气口，控制气体动力装置8对第一夹层空间和第二夹层空间进行抽气，使得叠式管内形成负压真空状态，再利用电源9给内层陶瓷管2的表面导电材料层通入高压电，产生等离子体，经过等离子体和活性炭纤维疏松材料5负载的光催化剂的复合作用后，使挥发性有机物分解，其产物再经过氮氧化物吸收装置7进行处理后，使分解挥发性有机物的产物，再经过氮氧化物吸收装置7进行处理后，最后排出，然后利用控制装置10打开叠式管的进气口，继续进行下一次空气净化处理。
在本实施例中，参见图1，氮氧化物吸收装置7中的过氧化钠吸收剂能根据需要进行拆卸更换，保证装置的循环使用效果。
在本实施例中，参见图1，电源9频率为50kHz，峰值电压为80kV，功率为100W。
在本实施例中，参见图1，内层陶瓷管2的内径为10mm、壁厚为4mm、长度为800mm；外层陶瓷管4的内径为20mm、壁厚为4mm、长度为800mm；内层陶瓷管2和外层陶瓷管4的导电材料层皆长为240mm；金属芯棒3的半径为8mm、长度为800mm。
在本实施例中，参见图1，内层陶瓷管2和外层陶瓷管4的导电材料层皆采用陶瓷管表面镀铜层，易于制备。
在本实施例中，参见图1，本实施例装置由以下部件组成：初级过滤装置1，为多层人造纤维；内径为10mm、壁厚为4mm、长度为800mm的内层陶瓷管2一根，内层陶瓷管2外镀均匀厚度的铜一层，镀铜长为240mm，镀铜层位于内层陶瓷管2的中间位置；设置外径为8mm、长度为800mm的实心钢棒一根作为金属芯棒3；在内层陶瓷管2的外面套着内径为20mm、壁厚为4mm、长度为800mm的外层陶瓷管4，在外层陶瓷管4的外表面上镀均匀厚度的铜一层，镀铜长也为240mm，镀铜层位于外层陶瓷管4中间位置；负载有二氧化钛光催化剂的活性炭纤维疏松材料5；绝缘的固定装置6；装有过氧化钠的氮氧化物吸收装置7；作为气体动力装置8的气泵；电源9；控制装置10。本实施例利用控制装置10，通电后使气泵工作，使待处理空气经初级过滤装置1过滤掉大颗粒污染物和其他固体污染物后，进入叠式陶瓷管装置中，活性炭纤维吸附挥发性有机物饱和后，利用控制装置10关闭叠式管的进气口，抽气使得叠式管内形成负压真空状态，利用电源9给内管2表面通高压产生等离子体，经过等离子体和光催化剂复合作用后，分解挥发性有机物的产物经过氮氧化物吸收装置7处理后，最后排出，然后利用控制装置10打开叠式管的进气口，如此循环。
本实施例采用叠式管状等离子体装置复合光催化剂及氮氧化物吸收剂而成。空气进入叠式陶瓷管装置前进行初过滤，采用叠式陶瓷管增大了等离子体的量，对应增大了对挥发性有机物的处理量，关闭进气口是叠式管内形成负压真空，从源头减少氮氧化物和臭氧的产生量，且少量的氮氧化物采用过氧化钠吸收剂，成本低，吸收挥发性有机物的产物处理效果好。本实施例对空气的净化处理采用分阶段的真空和非真空切换的处理过程，实现对空气质量的有效净化。本实施例装置能对挥发性有机物进行高效降解，无超标毒副产物外排，不会引起二次污染，安全可靠。
本实施例采用初级过滤装置、真空叠式管状等离子体装置、复合光催化剂模块及氮氧化物吸收剂模块，通过功能模块的的复合和集成，能对含有有机污染物的空气实现多级和深度处理，有效减少在降解挥发性有机物过程中产生的无机副产物如臭氧、二氧化氮和有机副产物如氰化物，并吸附副产物使得达标，而且不会引发二次污染。本发明装置充分考虑到等离子体降解挥发性有机物产生的有机、无机副产物，确保排放的副产物浓度达标，氮氧化物吸收剂装置更换简易，应用领域广泛。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明真空等离子体空气净化装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种真空等离子体叠式管状空气净化装置，包括分级连接的初级过滤装置（1）和等离子体发生器，依次由外层陶瓷管（4）、内层陶瓷管（2）和金属芯棒（3）从外到内套装并固定安装连接在绝缘的固定装置（6）上形成所述等离子体发生器的叠式管状本体部分，在内层陶瓷管（2）外部套着外层陶瓷管（4），所述金属芯棒（3）沿着所述内层陶瓷管（2）的轴心设置，在外层陶瓷管（4）和内层陶瓷管（2）的外表面设有厚度均匀的导电材料层，外层陶瓷管（4）的导电材料层和金属芯棒（3）作为一个电极，内层陶瓷管（2）的导电材料层作为另一个电极，分别对应连接高压电源和接地，组成等离子体发生器，在外层陶瓷管（4）和内层陶瓷管（2）之间形成第一夹层空间，在内层陶瓷管（2）和金属芯棒（3）表面之间形成第二夹层空间，在第一夹层空间和第二夹层空间中填充负载有二氧化钛光催化剂的活性炭纤维疏松材料（5），使第一夹层空间和第二夹层空间形成等离子体和光催化剂的中段净化复合作用区，待处理的空气经过初级过滤装置（1）进行预处理过滤掉固体颗粒污染物后，过滤后的空气从叠式管的第一夹层空间和第二夹层空间的进气口进入中段净化复合作用区，经过中段净化的净化空气从第一夹层空间和第二夹层空间的末端流出后，进入固定设置于固定装置（6）上的空气末段净化装置中，所述空气末段净化装置为装有过氧化钠的氮氧化物吸收装置（7），使空气中分解挥发性有机物的产物经过氮氧化物吸收装置（7）处理，电源（9）分别为控制装置（10）和气体动力装置（8）供电，其特征在于：在中段净化复合作用区内，在活性炭纤维疏松材料（5）从气体中吸附挥发性有机物饱和后，叠式管的进气口可封闭，利用控制装置（10）关闭叠式管的进气口，控制气体动力装置（8）对第一夹层空间和第二夹层空间进行抽气，使得叠式管内形成负压真空状态，再利用电源（9）给内层陶瓷管（2）的表面导电材料层通入高压电，产生等离子体，经过等离子体和活性炭纤维疏松材料（5）负载的光催化剂的复合作用后，使挥发性有机物分解，其产物再经过氮氧化物吸收装置（7）进行处理后，最后排出，然后利用控制装置（10）打开叠式管的进气口，继续进行下一次空气净化处理。
2.根据权利要求1所述真空等离子体叠式管状空气净化装置，其特征在于：内层陶瓷管（2）和外层陶瓷管（4）的导电材料层皆采用陶瓷管表面镀金属层。
3.根据权利要求1所述真空等离子体叠式管状空气净化装置，其特征在于：控制控制装置（10）能使等离子体发生器放电和气体动力装置（8）抽气交替进行。
4.根据权利要求3所述真空等离子体叠式管状空气净化装置，其特征在于：所述气体动力装置（8）采用风机或气泵装置。
5.根据权利要求1所述真空等离子体叠式管状空气净化装置，其特征在于：电源（9）频率为5~50 kHz，峰值电压为5~80 kV，工作频率为2~100 W。
6.根据权利要求1所述真空等离子体叠式管状空气净化装置，其特征在于：内层陶瓷管（2）的内径为6~10 mm、壁厚为0.5~4 mm、长度为100~800 mm；外层陶瓷管（4）的内径为10~20mm、厚度为0.5~4 mm、长度为100~800 mm；内层陶瓷管（2）和外层陶瓷管（4）的导电材料层皆长为50~240 mm；导电金属芯棒（3）的半径为3~10 mm、长度为100~800 mm。
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