CN109046779A - 静电除尘器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种静电除尘器及其制备方法，包括静电电离单元(1)和静电集尘单元(2)，其中：静电集尘单元(2)包括的集尘接电极(5)和集尘接地极(6)由相互平行的波浪型或W型金属板组成，并且表面涂覆TiO2薄膜(7)。该结构使得小颗粒凝并，集尘效率明显提高；表面涂覆的TiO2薄膜(7)起到保护了金属板免受腐蚀，集尘后清洗容易。该空气净化器具有空气阻力小、臭氧发生量少、使用寿命长、易清洗维护等优点。

Description

静电除尘器及其制备方法
技术领域
本发明涉及室内空气净化领域，具体地，涉及静电除尘装置及其制备方法。尤其是一种高效率易清洗的静电除尘装置。
背景技术
现代生活使得人们每天平均大约有90％以上的时间在室内度过，室内空气质量对人们健康的关系就显得更加密切和重要。近年来，大气雾霾频发使得PM2.5又成为影响室内空气品质的主要因素。在空气中PM2.5治理方面，HEPA(高效颗粒过滤器)结构简单、除尘效率高，但存在容易吸附饱和、风阻大(从而导致能耗大噪声大)、需定期更换等不足。相比较，静电除尘器具有风阻小、通风量大、噪声小、无需更换等优点。通常，平板式静电除尘的工作效率与电场强度和集尘区长度相关：通过提高电压或集尘区长度，可以提高除尘效率。但是，电压过高势必导致臭氧释放量增大，而增加集尘区长度将会带来装置体积过大的问题。
如专利文献CN100357033C公开的一种空气净化设备，该方案是一种利用塑料包裹电极板组成阵列式通道的静电除尘器，虽然能够达到一定的除尘净化效果，但是这种静电除尘器明显具有如下缺点：(1)塑料容易老化，将导致性能不稳定，乃至失效；(2)阵列式方孔通道内集尘难以清洗，甚至容易堵塞。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种静电除尘器及其制备方法。
根据本发明提供的一种静电除尘器，包括静电电离单元和静电集尘单元这两者，沿气流流动方向，依次相邻设置有静电电离单元和静电集尘单元；所述静电电离单元包括电离放电极和电离接地极；所述静电集尘单元包括集尘接电极和集尘接地极；
所述集尘接电极和集尘接地极包括：
-相互平行波浪型金属板；或者
-相互平行的W型金属板。
优选地，所述电离放电极包括通电金属丝；所述电离接地极包括金属极板。
优选地，所述集尘接电极和集尘接地极交替平行排布，相邻的集尘接电极和集尘接地极间距为3mm-30mm，波浪型或W型的倾斜角为15-45°。
优选地，所述集尘接电极和集尘接地极表面涂覆TiO2薄膜。
优选地，所述静电电离单元的电压范围为6kV-9kV，所述静电集尘单元电压范围为3kV-6kV。
根据本发明提供的一种静电除尘器的制造方法，包括如下步骤：
TiO2溶胶制备步骤：使用包括钛酸四丁酯的第一溶剂制备得到第一TiO2溶胶，或者使用包括钛酸异丙酯的第二溶剂制备得到第二TiO2溶胶；
TiO2薄膜涂覆步骤：将洁净的金属板浸渍在第一TiO2溶胶或第二TiO2溶胶中提拉成膜，经干燥后焙烧完成涂覆。
优选地：
所述第一溶剂包括：钛酸四丁酯、二乙醇胺、无水乙醇以及蒸馏水；其中各组分质量百分比范围为：钛酸四丁酯10.0％-30.0％，二乙醇胺3.0％-9.5％，无水乙醇60.0％-85.0％，蒸馏水0.1％-2.1％；
所述第二溶剂包括：钛酸异丙酯、二乙醇胺、异丙醇以及蒸馏水；其中各组分质量百分比范围为：钛酸异丙酯12.0％-23.8％，二乙醇胺1.0％-12.2％，异丙醇60.0％-86.6％，蒸馏水0.1％-4.3％；
所述TiO2薄膜涂覆步骤，焙烧温度范围为200℃-600℃。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、颗粒污染物电离充分、除尘效果好；
2、采用波浪型或W型集尘区设计，相比平板式设计，带电颗粒污染物穿过时更易发生碰撞而被捕集，同时波浪型或W型的气流通道使得小颗粒间相互碰撞几率大大增大并发生凝并作用，使得集尘效率明显提高；
3、采用TiO2涂覆层，能够降低集尘后清洗难度，保护金属板免受腐蚀困扰并延长使用寿命，降低臭氧发生量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的波浪型静电除尘器结构示意图。
图2为本发明提供的W型静电除尘器结构示意图。
图3为本发明提供的静电除尘器仿真计算分析示意图。
图4为本发明提供的静电除尘器仿真计算分析结果示意图。
图中示出：
静电电离单元 1
静电集尘单元 2
电离放电极 3
电离接地极 4
集尘接电极 5
集尘接地极 6
TiO2薄膜 7
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种静电除尘器，包括静电电离单元1和静电集尘单元2这两者，沿气流流动方向，依次相邻设置有静电电离单元1和静电集尘单元2；所述静电电离单元1包括电离放电极3和电离接地极4；所述静电集尘单元2包括集尘接电极5和集尘接地极6；
所述集尘接电极5和集尘接地极6包括：
-相互平行波浪型金属板；或者
-相互平行的W型金属板。
优选地，所述电离放电极3包括通电金属丝；所述电离接地极4包括金属极板。所述集尘接电极5和集尘接地极6交替平行排布，相邻的集尘接电极5和集尘接地极6间距为3mm-30mm，波浪型或W型的倾斜角为15-45°。所述集尘接电极5和集尘接地极6表面涂覆TiO2薄膜7。所述静电电离单元1的电压范围为6kV-9kV，所述静电集尘单元2电压范围为3kV-6kV。
根据本发明提供的一种静电除尘器的制造方法，包括如下步骤：
TiO2溶胶制备步骤：使用包括钛酸四丁酯的第一溶剂制备得到第一TiO2溶胶，或者使用包括钛酸异丙酯的第二溶剂制备得到第二TiO2溶胶；
TiO2薄膜涂覆步骤：将洁净的金属板浸渍在第一TiO2溶胶或第二TiO2溶胶中提拉成膜，经干燥后焙烧完成涂覆。
具体地：
所述第一溶剂包括：钛酸四丁酯、二乙醇胺、无水乙醇以及蒸馏水；其中各组分质量百分比范围为：钛酸四丁酯10.0％-30.0％，二乙醇胺3.0％-9.5％，无水乙醇60.0％-85.0％，蒸馏水0.1％-2.1％；
所述第二溶剂包括：钛酸异丙酯、二乙醇胺、异丙醇以及蒸馏水；其中各组分质量百分比范围为：钛酸异丙酯12.0％-23.8％，二乙醇胺1.0％-12.2％，异丙醇60.0％-86.6％，蒸馏水0.1％-4.3％；
所述TiO2薄膜涂覆步骤，焙烧温度范围为200℃-600℃。
进一步地，本实施例中的净化易清洁功能主要通过如下实现：
空气沿气流方向进入静电电离单元1，在静电电离单元1内空气在电离放电极3高电压作用下产生电离，静电电离单元1内充满离子且形成强电场，颗粒污染物进入静电电离单元1后在电场和离子作用下而带电；带电颗粒进入静电集尘单元2后，在集尘接电极5和集尘接地极6之间电场的作用下向极性相反的极板运动，从而达到捕集细微颗粒的效果。经对比实验，本发明与同等尺寸的平板式静电除尘器相比，一次性通过PM2.5去除率提高15％以上，臭氧发生量降低20％以上。
更进一步地，集尘接电极5和集尘接地极6的倾斜角能够影响静电除尘器的性能，为验证所述倾斜角与静电除尘器收尘效率的关系并得到最优的倾斜角度，我们进行了仿真计算分析，具体如下：
如图3所示，分别构建倾斜角为0°、14°、27°以及37°的第零仿真静电除尘器0#、第一仿真静电除尘器1#、第二仿真静电除尘器2#以及第三仿真静电除尘器3#，并记为0#、1#、2#以及3#；其中，0#、1#、2#以及3#的静电除尘器总长度均为200mm，静电电离单元1的长度均为40mm，静电电离单元1的宽度均为50mm；对0#、1#、2#以及3#分别进行仿真计算分析，得到的集尘效率结果如图4所示。
双区波纹板静电除尘器的波纹板倾斜角度会影响电场特性，平均电荷密度会随着倾斜角增大而减小，而平均电场强度会随着倾斜角增大而增大。在平板静电除尘器内，收尘区电场强度均匀分布，而波纹板静电除尘器收尘区内场强不是均匀分布的。
双区波纹板静电除尘器的波纹板倾斜角度会影响进出口压降，倾斜角越大，进出口压降损失越大。
双区波纹板静电除尘器的波纹板倾斜角度对于会影响颗粒的驱进速度，角度越大，颗粒反向驱离收尘极板与正向驱进收尘极板的速度都会增大。
双区波纹板静电除尘器收尘区内，颗粒随波纹板上下波动，并且随倾斜角度的增大，波动趋势越加明显，这有利于细小颗粒的凝并；而在平板静电除尘器内，颗粒近似直线运动。
双区波纹板静电除尘器的波纹板倾斜角度对于收尘效率有影响，但是倾斜角度太大并不会有利于颗粒的捕集，这是因为倾斜角过大，会在波纹板尖端内部形成漩涡，导致颗粒无法进入，不利于颗粒的捕集。
综合考虑效率和压降等因素，波纹板(包括W型和波浪型)倾斜角度以15-45度范围为佳。而通过0#、1#、2#以及3#的仿真计算分析结果我们知道，对于倾斜角为0°、14°、27°以及37°的情况下，倾斜角为37°的静电除尘器具有最好的除尘效率。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种静电除尘器，其特征在于，包括静电电离单元(1)和静电集尘单元(2)这两者，沿气流流动方向，依次相邻设置有静电电离单元(1)和静电集尘单元(2)；所述静电电离单元(1)包括电离放电极(3)和电离接地极(4)；所述静电集尘单元(2)包括集尘接电极(5)和集尘接地极(6)；
所述集尘接电极(5)和集尘接地极(6)包括：
-相互平行波浪型金属板；或者
-相互平行的W型金属板。
2.根据权利要求1所述的静电除尘器，其特征在于，所述电离放电极(3)包括通电金属丝；所述电离接地极(4)包括金属极板。
3.根据权利要求1所述的静电除尘器，其特征在于，所述集尘接电极(5)和集尘接地极(6)交替平行排布，相邻的集尘接电极(5)和集尘接地极(6)间距为3mm-30mm，波浪型或W型的倾斜角为15-45°。
4.根据权利要求1所述的静电除尘器，其特征在于，所述集尘接电极(5)和集尘接地极(6)表面涂覆TiO2薄膜(7)。
5.根据权利要求1所述的静电除尘器，其特征在于，所述静电电离单元(1)的电压范围为6kV-9kV，所述静电集尘单元(2)电压范围为3kV-6kV。
6.一种权利要求1至5中任一项所述的静电除尘器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
TiO2溶胶制备步骤：使用包括钛酸四丁酯的第一溶剂制备得到第一TiO2溶胶，或者使用包括钛酸异丙酯的第二溶剂制备得到第二TiO2溶胶；
TiO2薄膜涂覆步骤：将洁净的金属板浸渍在第一TiO2溶胶或第二TiO2溶胶中提拉成膜，经干燥后焙烧完成涂覆。
7.根据权利要求6所述的静电除尘器的制造方法，其特征在于：
所述第一溶剂包括：钛酸四丁酯、二乙醇胺、无水乙醇以及蒸馏水；其中各组分质量百分比范围为：钛酸四丁酯10.0％-30.0％，二乙醇胺3.0％-9.5％，无水乙醇60.0％-85.0％，蒸馏水0.1％-2.1％；
所述第二溶剂包括：钛酸异丙酯、二乙醇胺、异丙醇以及蒸馏水；其中各组分质量百分比范围为：钛酸异丙酯12.0％-23.8％，二乙醇胺1.0％-12.2％，异丙醇60.0％-86.6％，蒸馏水0.1％-4.3％；
所述TiO2薄膜涂覆步骤，焙烧温度范围为200℃-600℃。
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