CN107774063A - 可再生循环液体式空气净化装置及净化方法 - Google Patents

可再生循环液体式空气净化装置及净化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可再生循环液体式空气净化装置，利用有机胺或有机胺混合液吸收空气中有害气体及颗粒污染物，达到净化空气的目的。包括壳体、多层滤网、净化系统、过滤系统和热循环系统；所述净化系统用于净化经过多层滤网过滤后的空气，所述热循环系统安装在壳体底部或壳体外面，用于循环再生液体吸附剂。本发明还提供了一种空气净化方法：空气进入净化装置，通过多层滤网除去颗粒物，经净化系统处理，处理后的空气经过滤系统从净化气出口排除，空气中夹带的含有净化剂的液体通过过滤器过滤，经重力作用回到净化装置底部，通过热循环系统加热进行循环再生利用。该净化装置结构简单，成本低，空气净化效率高，不需要更换耗材，可以再生重复利用。

Description

可再生循环液体式空气净化装置及净化方法
技术领域
本发明涉及空气净化领域，具体涉及一种采用有机胺或有机胺混合液作为吸附剂的可再生循环液体式空气净化装置及净化方法。
背景技术
目前，室内空气已经遭到了不同程度的污染，据调查，室内环境污染物主要来源于各种室内装饰材料、厨房烹饪过程中所释放的各类气体、卫生间抽水马桶及下水道通风管道中进入房间的含硫无机气体及吲哚类等有机气体以及吸烟所产生的气体等。其中诸如氨、甲醛、乙醛、乙酸、苯、甲苯、二甲苯等有害的可挥发性气体，对人体健康会产生严重影响，可诱发人体贫血、白血病、呼吸、消化系统、癌症等三十余种疾病。因此，空气净化装置越来越受到人们的关注。
目前市场上销售的空气净化装置设计都比较简单，一般采用过滤网或活性炭进行物理吸附,或采用其他电子设备对空气中的有毒有害成分进行分解,或采用化学方法对污染的空气进行净化。这些净化装置主要使用固体过滤介质对空气进行过滤和净化，例如用活性碳或沸石等天然或人造吸附材料作为吸附剂来去除室内空气污染物，但固体吸附剂往往受到室内空气净化器体积的限制，吸附材料的填充量较少，使得净化装置的吸附效果不理想，不能彻底吸附有害气体如二氧化硫，硫化氢等，而且吸附材料的表面容易吸附饱和，如不及时再生或更换，就会完全失去效果。因此，人们又陆续研发了液体式空气净化装置，采用水、水溶液以及有机溶剂等作为吸附剂达到净化室内空气的目的，弥补传统固体式空气净化装置的缺陷。
中国专利公开号CN104056511A公开了水过滤空气净化器，该净化器的内胆顶部设置有一离心风机，离心风机下面是布水器，布水器之下是填料层，填料层内充填有增加空气与水接触面积的填料；净化器底部设置水箱，水箱内设置有水泵，水泵出水管道上与布水器相连。空气净化器运行时，水泵把水箱中的水通过管道输送到布水器均匀地向下喷洒，流经填料层，再回流到水箱，完成水的循环。该净化器具有结构简单可靠，成本低，空气净化效果好，不需要更换耗材，并且兼具加湿功能等优点。但使用水作为吸附剂对室内有机有害气体的吸附量较少，不能彻底清除室内有害气体。
中国专利公开号CN104722163A公开了空气净化器，包括空气过液和氧气活化区，空气过液和氧气活化区其液体至少包括水、甘油或者离子液体，不使用任何过滤材料如过滤膜和吸附材料，同时没有使用会造成二次污染物的高压电场、强紫外线、过氧化物、卤素化合物等用于消毒杀菌。但该净化器中的液体不能再生循环使用，造成资源浪费，使净化器的成本增加。
综上所述，目前市场上传统的空气净化装置大多使用活性炭等固体吸附剂用来吸附室内有害气体达到空气净化的目的，但存在填充量较少、吸附能力较低、净化装置体积受限等缺陷；而目前采用水作为吸附剂的空气净化装置存在水吸附能力有限等缺陷，采用其他非水溶液作为吸附剂存在不能再生循环使用的缺陷。因此，发明一种高净化效率的可以再生循环的液体式空气净化装置对于室内空气净化具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有液体式空气净化装置技术中所存在的净化效率低、不能再生循环使用的缺陷，提供一种可再生循环液体式空气净化装置。该空气净化装置包括壳体、多层滤网、净化系统、过滤系统和热循环系统，选用有机胺或有机胺混合液作为液体净化剂，通过高效规整填料与自下而上的空气均匀的接触，净化剂与空气接触的过程中吸附空气中的有害气体，达到净化空气的目的。利用有机胺的低温吸附、高温解吸的特性，在热循环系统的工作下将有机胺再生循环利用，减少净化剂的用量，提高净化剂的利用率，从而降低空气净化装置的成本。该空气净化装置结构简单，成本低，空气净化效率高，不需要更换耗材，可以再生重复利用。本发明进一步提供一种空气净化方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种可再生循环液体式空气净化装置，包括壳体，壳体上设有空气入口和净化气出口，其中所述净化装置还包括壳体内空气流动方向上依次设置的多层滤网、净化系统、过滤系统)和热循环系统，其中所述多层滤网用于过滤空气中的颗粒物；所述净化系统用于净化经过多层滤网过滤后的空气，包括变频风机和规整填料，所述多层滤网、变频风机依次设置在空气入口，规整填料位于壳体中部，有利于气体与液体的均匀接触，提高净化效率；所述过滤系统用于除去上升空气中夹带的液滴，避免造成溶液损失，包括依次设置在规整填料上方的除沫器和聚结式过滤器，除沫器底部设置多个液体分布器；所述热循环系统安装在壳体底部，或所述热循环系统安装在壳体外面，用于循环再生液体吸附剂。
优选的，在上述空气净化装置顶部还设有气体探头，当有害物质气体指标超过警戒之后，警示灯亮，需要移动到阳台或者敞开环境通电，启动净化器的自我清理程序。
优选的，在上述空气净化装置中，所述多层滤网的层数不少于3层，用于过滤大颗粒物质，同时对室内空气进行初步净化处理，除去空气中含有的部分污染物。
优选的，在上述空气净化装置中，所述的净化系统还包括设置在规整填料下方的气流分布器，其目的是使变频风机做功增压后的空气均匀进入高效规整填料区与喷淋而下的液体吸附剂逆流接触，增大吸附面积，提高吸附效率。
优选的，在上述空气净化装置中，所述液体分布器中盛装有机胺溶液或有机胺混合液作为液体净化剂，液体净化剂经过液体分布器的喷头均布喷下，与自下而上的空气逆流接触，溶液在与空气接触的过程中有选择的吸附硫化氢、氮氧化合物等有毒气体。
优选的，在上述空气净化装置中，所述的有机胺包括乙胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-(2-羟乙基)乙二胺中的一种或多种；所述的有机胺混合液为有机胺与水按体积比为1：0.3～1组成。有机胺比水在吸附有害物质上具有更大的吸附量，且有机胺具有低温吸收、高温脱附的性能，因此可以再生循环使用。
优选的，在上述空气净化装置中，所述的热循环系统安装在壳体底部，包括电加热器、搅拌器和循环泵，所述电加热器设置在热循环系统底部，搅拌器设置在电加热器上方，循环泵设置泵进口和泵出口。将空气净化装置整体移动到通风良好的环境，启动热循环系统，电加热器开启，溶液温度缓慢升高，开启搅拌器，溶液受热均匀，在搅拌中绝大部分溶剂中的有害气体得到挥发，溶液得到较为彻底的再生，当温度到80～120℃启动循环泵，将溶液通过循环泵送到净化装置中的液体分布器进行循环利用。
优选的，在上述空气净化装置中，所述的热循环系统安装在壳体外面，包括换热器、再生塔、贫液泵和空冷器，所述换热器一端通过导管与壳体相连，另一端通过导管连接在再生塔顶部，再生塔内从上到下依次设置规整填料、搅拌器和加热器；所述贫液泵一端通过导管与再生塔底部相连，另一端通过导管与空冷器相连，空冷器通过导管与壳体相连。空气净化装置中的液体净化剂经过换热器进入再生塔顶部喷淋而下，通过填料区到达再生塔底部，通过加热器加热进行彻底再生，再生完全的液体净化剂经过贫液泵加压，通过空冷器进行充分换热后送入室内空气净化装置进行再次吸附。
一种空气净化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)待净化空气进入空气净化装置，通过多层滤网除去待净化空气中的颗粒物；
(2)设置净化装置的工作压力为1KPa～1MPa，将步骤(1)中的空气通过净化系统进行净化处理；
(3)净化处理后的空气通过过滤系统从净化气出口排除，空气中的液体净化剂通过过滤系统回到净化装置底部；
(4)净化装置底部的液体净化剂通过热循环系统加热进行循环再生，净化后的液体净化剂通过循环泵进入液体分布器进行循环利用。
优选的，在上述空气净化方法中，步骤(4)所述的热循环系统的再生压力为20KPa～-0.08MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明空气净化装置选用有机胺或有机胺混合液作为液体净化剂用于净化空气，克服了现有固体净化剂存在填充量较少、吸附能力较低、净化装置体积受限等缺陷，具有较高的吸附量，净化效率高，且利用有机胺的低温吸附、高温解吸的特性，可以再生循环利用，循环利用率超过88％，降低空气净化装置的成本。
2、本发明空气净化装置中添加高效规整填料使液体净化剂与逆流而上的空气均匀混合，增大液体净化剂与空气的接触面积，提高净化效率，净化效率可达96％以上。
3、本发明空气净化装置中的过滤系统可以防止液体净化剂随空气流失，避免液体净化剂的流失，提高净化剂的利用率。
4.本发明空气净化装置中的热循环系统可以根据实际生活需要，安装在净化装置里面，也可以安装在净化装置外面，灵活性强，便于操作。
附图说明
图1为实施例1可再生循环液体式空气净化装置简图；
图2为实施例3可再生循环液体式空气净化装置简图。
图中，1-壳体；11-空气入口；12-净化气出口；2-多层滤网；3-净化系统；31-变频风机；32-规整填料；33-气流分布器；4-过滤系统；41-除沫器；42-聚结式过滤器；43-液体分布器；5-热循环系统；51-1-电加热器；51-2-换热器；52-1-搅拌器；52-2-再生塔；52-21-规整填料；52-22-搅拌器；52-23-加热器；53-1循环泵；53-11-泵进口；53-12-泵出口；53-2-贫液泵；54-2-空冷器。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种可再生循环液体式空气净化装置(如图1)，包括壳体1及壳体1内空气流动方向上依次设置的3层滤网2、净化系统3、过滤系统4和热循环系统5；壳体1上设有空气入口11和净化气出口12，3层滤网2用于过滤空气中的颗粒物；净化系统3用于净化经过多层滤网2过滤后的空气，包括依次设置在空气入口11的变频风机31、气流分布器33和规整填料32，规整填料32位于壳体1中部，有利于气体与液体的均匀接触，提高净化效率；气流分布器33位于规整填料32下方，使变频风机做功增压后的空气均匀进入高效规整填料区与喷淋而下的液体吸附剂逆流接触，增大吸附面积，提高吸附效率；过滤系统4用于除去上升空气中夹带的液滴，避免造成溶液损失，包括依次设置在规整填料32上方的除沫器41和聚结式过滤器42，除沫器41底部设置4个液体分布器43，液体分布器43中盛装二乙醇胺和N-(2-羟乙基)乙二胺溶液；热循环系统5安装在壳体1底部，包括电加热器51-1、搅拌器52-1和循环泵53-1，电加热器51-1设置在热循环系统底部，搅拌器52-1设置在电加热器51-1上方，循环泵53-1设置泵进口53-11和泵出口53-12。
优选的，上述空气净化装置顶部还设有气体探头，当有害物质气体指标超过警戒之后，警示灯亮。
实施例2
采用实施例1的空气净化装置净化空气的方法：
(1)将空气净化装置放置在室内，室内空气进入净化装置中，通过3层滤网除去待净化空气中的颗粒物；
(2)设置净化装置的工作压力为1000KPa，步骤(1)中的空气经过变频风机做功输送到气流分布器，空气均匀进入高效规整填料区与喷淋而下的二乙醇胺和N-(2-羟乙基)乙二胺溶液逆流接触，空气中的有害物质与溶液发生化学吸附反应，达到空气净化的目的；
(3)净化处理后的空气通过过滤系统从净化气出口排除，空气中夹带的二乙醇胺和N-(2-羟乙基)乙二胺溶液通过过滤系统回到净化装置底部；
(4)将空气净化装置整体移动到通风良好的环境，启动热循环系统，电加热器开启，溶液温度缓慢升高，开启搅拌器，溶液受热均匀，在搅拌中绝大部分溶剂中的有害气体得到挥发，溶液得到较为彻底的再生，当温度到110℃启动循环泵，将溶液通过循环泵送到净化装置中的液体分布器进行循环利用。
选择市场上以水作为液体净化剂的空气净化装置(B)作为对比例，同上述空气净化装置(A)对某室内的空气进行净化，并检测该空气净化前后污染物的含量，得出空气净化率和净化剂利用率，结果如表1。
表1不同空气净化装置对室内空气净化结果
实施例3
一种可再生循环液体式空气净化装置(如图2)，包括壳体1及壳体1内空气流动方向上依次设置的5层滤网2、净化系统3、过滤系统4和热循环系统5；壳体1上设有空气入口11和净化气出口12，5层滤网2用于过滤空气中的颗粒物；净化系统3用于净化经过多层滤网2过滤后的空气，包括依次设置在空气入口11的变频风机31、气流分布器33和规整填料32，规整填料32位于壳体1中部，有利于气体与液体的均匀接触，提高净化效率；气流分布器33位于规整填料32下方，使变频风机做功增压后的空气均匀进入高效规整填料区与喷淋而下的液体吸附剂逆流接触，增大吸附面积，提高吸附效率；过滤系统4用于除去上升空气中夹带的液滴，避免造成溶液损失，包括依次设置在规整填料32上方的除沫器41和聚结式过滤器42，除沫器41底部设置5个液体分布器43，液体分布器43中盛装N-甲基二乙醇胺和水按体积比为1：0.3组成的混合液；热循环系统5安装在壳体1外面，包括换热器51-2、再生塔52-2、贫液泵53-2和空冷器54-2，换热器51-2一端通过导管与壳体1相连，另一端通过导管连接在再生塔52-2顶部，再生塔52-2内从上到下依次设置规整填料52-21、搅拌器52-22和加热器52-23；贫液泵53-2一端通过导管与再生塔52-2底部相连，另一端通过导管与空冷器54-2相连，空冷器54-2通过导管与壳体1相连。
优选的，上述空气净化装置顶部还设有气体探头，当有害物质气体指标超过警戒之后，警示灯亮。
实施例4
采用实施例2的空气净化装置净化空气的方法：
(1)将空气净化装置放置在室内，室内空气进入净化装置中，通过5层滤网除去待净化空气中的颗粒物；
(2)设置净化装置的工作压力为1MPa，步骤(1)中的空气经过变频风机做功输送到气流分布器，空气均匀进入高效规整填料区与喷淋而下的N-甲基二乙醇胺和水按体积比为1：0.3组成的混合液逆流接触，空气中的有害物质与溶液发生化学吸附反应，达到空气净化的目的；
(3)净化处理后的空气通过过滤系统从净化气出口排除，空气中夹带的N-甲基二乙醇胺混合液通过过滤系统回到净化装置底部；
(4)空气净化装置中的N-甲基二乙醇胺混合液经过换热器进入再生塔顶部喷淋而下，通过填料区到达再生塔底部，通过加热器加热到120℃进行彻底再生，再生完全的液体净化剂经过贫液泵加压，通过空冷器进行充分换热后送入室内空气净化装置进行再次吸附。
选择市场上以离子液体作为液体净化剂的空气净化装置(D)作为对比例，同上述空气净化装置(C)对某室内的空气进行净化，并检测该空气净化前后污染物的含量，得出空气净化率和净化剂利用率，结果如表2。
表1不同空气净化装置对室内空气净化结果

Claims (10)

1.一种可再生循环液体式空气净化装置，包括壳体(1)，壳体(1)上设有空气入口(11)和净化气出口(12)，其其特征在于：所述净化装置还包括壳体(1)内空气流动方向上依次设置的多层滤网(2)、净化系统(3)、过滤系统(4)和热循环系统(5)，其中所述多层滤网(2)用于过滤空气中的颗粒物；所述净化系统(3)用于净化经过多层滤网(2)过滤后的空气，包括变频风机(31)和规整填料(32)，所述多层滤网(2)、变频风机(31)依次设置在空气入口(11)，规整填料(32)位于壳体(1)中部；所述过滤系统(4)用于除去上升空气中夹带的液滴，避免造成溶液损失，包括依次设置在规整填料(32)上方的除沫器(41)和聚结式过滤器(42)，除沫器(41)底部设置多个液体分布器(43)；所述热循环系统(5)安装在壳体(1)底部，或所述热循环系统(5)安装在壳体(1)外面，用于循环再生液体吸附剂。
2.根据权利要求1所述的可再生循环液体式空气净化装置，其特征在于，所述空气净化装置顶部还设有气体探头，当有害物质气体指标超过警戒之后，警示灯亮。
3.根据权利要求1所述的可再生循环液体式空气净化装置，其特征在于，所述的多层滤网(2)的层数不少于3层。
4.根据权利要求1所述的可再生循环液体式空气净化装置，其特征在于，所述的净化系统(3)还包括设置在规整填料(32)下方的气流分布器(33)，其目的是使变频风机做功增压后的空气均匀进入高效规整填料区与喷淋而下的液体吸附剂逆流接触。
5.根据权利要求1所述的可再生循环液体式空气净化装置，其特征在于，所述的液体分布器(43)中盛装有机胺溶液或有机胺混合液。
6.根据权利要求5所述的可再生循环液体式空气净化装置，其特征在于，所述的有机胺包括乙胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-(2-羟乙基)乙二胺中的一种或多种；所述的有机胺混合液为有机胺与水按体积比为1：0.3～1组成。
7.根据权利要求1所述的可再生循环液体式空气净化装置，其特征在于，所述的热循环系统(5)安装在壳体(1)底部，包括电加热器(51-1)、搅拌器(52-1)和循环泵(53-1)，所述电加热器(51-1)设置在热循环系统底部，搅拌器(52-1)设置在电加热器(51-1)上方，循环泵(53-1)设置泵进口(53-11)和泵出口(53-12)。
8.根据权利要求1所述的可再生循环液体式空气净化装置，其特征在于，所述的热循环系统(5)安装在壳体(1)外面，包括换热器(51-2)、再生塔(52-2)、贫液泵(53-2)和空冷器(54-2)，所述换热器(51-2)一端通过导管与壳体(1)相连，另一端通过导管连接在再生塔(52-2)顶部，再生塔(52-2)内从上到下依次设置规整填料(52-21)、搅拌器(52-22)和加热器(52-23)；所述贫液泵(53-2)一端通过导管与再生塔(52-2)底部相连，另一端通过导管与空冷器(54-2)相连，空冷器(54-2)通过导管与壳体(1)相连。
9.一种空气净化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)待净化空气进入空气净化装置，通过多层滤网除去待净化空气中的颗粒物；
(2)设置净化装置的工作压力为1KPa～1MPa，将步骤(1)中的空气通过净化系统进行净化处理；
(3)净化处理后的空气通过过滤系统从净化气出口排除，空气中的液体净化剂通过过滤系统回到净化装置底部；
(4)净化装置底部的液体净化剂通过热循环系统加热进行循环再生，净化后的液体净化剂通过循环泵进入液体分布器进行循环利用。
10.根据权利要求9所述的空气净化方法，其特征在于，步骤(4)中所述的热循环系统的再生压力为20KPa～-0.08MPa。
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