CN110860201A - 甲醛降解装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甲醛降解装置。该甲醛降解装置包括：壳体，所述壳体内限定有容纳空间；电极模块和电介质模块，所述电极模块和所述电介质模块设置在所述容纳空间内；其中，所述电介质模块的表面上负载有适于催化甲醛氧化的催化剂。该甲醛降解装置通过等离子体放电和催化氧化的手段实现甲醛的高效、绿色降解，且装置采用模块化设计，结构简单小巧，适用性强。

Description

甲醛降解装置
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体而言，本发明涉及一种甲醛降解装置。
背景技术
有资料表明，室内空气污染比室外高5～10倍，室内空气污染物多达500多种。人们在室内环境生活和工作的时间长达80％以上，室内空气污染已成为多种疾病的诱因，而甲醛(HCHO)则是造成室内空气污染的一个主要方面。甲醛被广泛应用于包括化工行业、木材行业、纺织产业和防腐溶液的各个领域。其中，装饰用的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等人造板材是室内甲醛的主要来源。甲醛通过呼吸道和皮肤进入人体，会严重影响人体的呼吸系统、肝脏系统和器官，引起致畸、致癌、致突变等永久性伤害。因此，甲醛的治理对于人类的身体健康至关重要。
目前，常用的甲醛治理技术有吸附技术、光催化降解技术等。吸附技术操作简单，但吸附剂容易饱和，易造成二次污染；光催化降解技术是目前研究较广的空气净化技术，但技术要求严格，需要特定的光源激发催化剂。因此，治理甲醛的手段仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种甲醛降解装置。该甲醛降解装置通过等离子体放电和催化氧化的手段实现甲醛的高效、绿色降解，且装置采用模块化设计，结构简单小巧，适用性强。
在本发明的一个方面，本发明了提出了一种甲醛降解装置。根据本发明的实施例，该甲醛降解装置包括：壳体，所述壳体内限定有容纳空间；电极模块和电介质模块，所述电极模块和所述电介质模块设置在所述容纳空间内；其中，所述电介质模块的表面上负载有适于催化甲醛氧化的催化剂。
由此，利用根据本发明实施例的甲醛降解装置，通过在电极模块上施加合适的电压，电极模块与电介质模块之间将发生轻微的电晕放电，产生低温等离子体。在低温等离子体与电介质模块表面催化剂的协同作用下，完成对甲醛分子的高效、绿色降解。同时，本发明实施例的甲醛降解装置采用模块化设计，结构简单小巧，适用于各种应用场景下的甲醛降解，适用性强。
另外，根据本发明上述实施例的甲醛降解装置还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述壳体上还具有与所述电极模块和/或所述电介质模块相配合的卡槽。由此，电极模块和/或电介质模块可采用插拔的形式装配在壳体的容纳空间内，工艺简单，方便生产。
在本发明的一些实施例中，所述壳体上还具有安装部。由此，可通过安装部将甲醛降解装置安装在需要的位置，从而进一步提高甲醛降解装置的适用性。
在本发明的一些实施例中，所述安装部包括两个，两个所述安装部分别设置在所述壳体相对的两个侧面上。由此，可进一步提高甲醛降解装置的适用性。
在本发明的一些实施例中，所述电极模块呈条状、线状或网状。
在本发明的一些实施例中，所述电极模块包括多个相互平行布置的条状或线状电极结构。
在本发明的一些实施例中，所述电介质模块包括多个，相邻的两个所述电极结构之间设置有一个所述电介质模块。由此，通过在两个电极结构之间施加合适的电压，电介质模块放电产生低温等离子体，在低温等离子体与电介质模块表面催化剂的协同作用下，完成对甲醛分子的高效、绿色降解。
在本发明的一些实施例中，所述电介质模块与所述电极结构之间形成有宽度为1～10毫米的放电间隙。由此，可进一步有利于低温等离子体对甲醛的降解。
在本发明的一些实施例中，所述电极模块和所述电介质模块为一体化结构。
在本发明的一些实施例中，所述电极模块通过镶嵌或者电镀的方法形成在所述电介质模块中。由此，可进一步有利于低温等离子体与催化剂协同进行甲醛的降解。
在本发明的一些实施例中，所述壳体由塑料形成。
在本发明的一些实施例中，所述电极模块由不锈钢、铁、铝和铜的至少之一形成。由此，可进一步提高甲醛的降解效率。
在本发明的一些实施例中，所述电介质模块由石英玻璃、电木和陶瓷的至少之一形成。由此，可进一步提高甲醛的降解效率。
在本发明的一些实施例中，所述催化剂包括过渡金属单质和/或过渡金属氧化物。由此，可进一步提高甲醛的降解效率。
在本发明的一些实施例中，所述过渡金属包括钛、锰、金、铜、铁、钴、铬、铂、钯的至少之一。由此，可进一步提高甲醛的降解效率。
在本发明的一些实施例中，所述催化剂通过浸渍的方法负载在所述电介质模块的表面。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的甲醛降解装置的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的甲醛降解装置的壳体的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的甲醛降解装置中电极模块的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的甲醛降解装置中电极模块和电介质模块的布置方式示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明了提出了一种甲醛降解装置。根据本发明的实施例，参考图1，该甲醛降解装置包括：壳体100、电极模块200和电介质模块200。其中，壳体100内限定有容纳空间110；电极模块200和电介质模块300设置在容纳空间110内；电介质模块300的表面上负载有适于催化甲醛氧化的催化剂。
由此，利用根据本发明实施例的甲醛降解装置，通过在电极模块上施加合适的电压，电极模块与电介质模块之间将发生轻微的电晕放电，产生低温等离子体。在低温等离子体与电介质模块表面催化剂的协同作用下，完成对甲醛分子的高效、绿色降解。同时，本发明实施例的甲醛降解装置采用模块化设计，结构简单小巧，适用于各种应用场景下的甲醛降解，适用性强。
下面参考图2～4对根据本发明实施例的甲醛降解装置进行详细描述：
根据本发明的实施例，壳体100内限定有容纳空间110。可以理解的是，为使甲醛进入容纳空间110内进行降解，壳体100不完全是封闭的。
根据本发明的实施例，参考图2，壳体100上还具有与电极模块200和/或电介质模块300相配合的卡槽。由此，电极模块200和/或电介质模块300可采用插拔的形式装配在壳体100的容纳空间100内，工艺简单，方便生产。
根据本发明的实施例，参考图2，壳体100上还具有安装部120。由此，可通过安装部120将甲醛降解装置安装在需要的位置，从而进一步提高甲醛降解装置的适用性。
根据本发明的实施例，如图2所示，安装部120可包括两个，两个安装部120分别设置在壳体100相对的两个侧面上。由此，可进一步提高甲醛降解装置的适用性。在一些实施例中，安装部上具有适于安装螺丝的圆孔。由此，可通过螺丝对安装部进行固定，简单易行。
根据本发明的实施例，电极模块200的形状并不受特别限制，只要能够在适合的电压下产生适于降解甲醛分子的低温等离子体即可，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。在本发明的一些实施例中，电极模块200呈条状、线状或网状。
根据本发明的实施例，电极模块200可以在交流电源或者回流电源条件下工作。工作电压可以为0.5～5kV。
根据本发明的实施例，如图3所示，电极模块200包括多个相互平行布置的条状或线状电极结构210。根据本发明的实施例，电介质模块300也包括多个，相邻的两个电极结构210之间设置有一个电介质模块300。由此，通过在两个电极结构210之间施加合适的电压，电介质模块200放电产生低温等离子体，在低温等离子体与电介质模块300表面催化剂的协同作用下，完成对甲醛分子的高效、绿色降解。
根据本发明的一个具体示例，任意两个相邻的电极结构210与设置在其间的电介质模块300可构成一个工作单元。由此，甲醛降解装置中可包括多个上述工作单元。工作单元的具体个数可根据应用场景中的甲醛浓度确定，例如，包括较多工作单元的甲醛降解装置适用于甲醛浓度较高的应用场景，包括较少工作单元的甲醛降解装置适用于甲醛浓度较低的应用场景。
根据本发明的实施例，如图4所示，电介质模块300与电极结构210之间形成有宽度d为1～10毫米的放电间隙。通过对电极模块施加合适的电压，使电极结构210之间发生轻微的电晕放电，放电间隙中产生低温等离子体。发明人在研究中发现，通过设置放电间隙的宽度在1～10毫米，可在进一步有利于低温等离子体对甲醛进行降解的同时，进一步有利于电介质模块300表面的催化剂对甲醛的催化氧化，从而进一步提高甲醛的降解效率。
根据本发明的实施例，电极模块200和电介质模块300可以为一体化结构。根据本发明的具体实施例，电极模块200可通过镶嵌或者电镀的方法形成在电介质模块300中，从而使电极模块200和电介质模块300形成为一体化结构。上述镶嵌或者电镀的方法可是本领域技术人员熟知的常规方法，例如，上述镶嵌的方法可以为高温高压镶嵌。
根据本发明的实施例，甲醛降解装置的壳体100可由塑料形成。
根据本发明的实施例，形成电极模块200的材料并不受特别限制，可以采用常见的金属电极材料。根据本发明的优选实施例，电极模块200可由不锈钢、铁、铝和铜的至少之一形成。由此，可进一步有利于低温等离子体对甲醛的降解。
根据本发明的实施例，电介质模块300可由石英玻璃、电木和陶瓷的至少之一形成。通过采用上述材料的至少之一形成电介质模块300，一方面可以进一步有利于低温等离子体的产生，另一方面还可以进一步有利于甲醛氧化催化剂的负载，从而进一步提高甲醛降解效率。
根据本发明的实施例，上述催化剂可以采用本领域技术人员熟知的用于催化甲醛发生氧化反应的催化剂。根据本发明的优选实施例，催化剂可以包括过渡金属单质和/或过渡金属氧化物。由此，可进一步提高甲醛的催化氧化效率。
根据本发明的实施例，上述过渡金属包括钛、锰、金、铜、铁、钴、铬、铂、钯的至少之一。通过采用上述金属和/或其氧化物作为催化剂的活性成分，可进一步提高甲醛的催化氧化效率。
根据本发明的实施例，催化剂可通过浸渍的方法负载在电介质模块300的表面。具体地，可通过将电介质模块浸渍于适宜浓度的金属盐溶液中12～24h，然后在100～150℃下进行烘干处理，重复浸渍-烘干步骤2～3次，以便使催化剂负载在电介质模块300上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种甲醛降解装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体内限定有容纳空间；
电极模块和电介质模块，所述电极模块和所述电介质模块设置在所述容纳空间内；其中，所述电介质模块的表面上负载有适于催化甲醛氧化的催化剂。
2.根据权利要求1所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述壳体上还具有与所述电极模块和/或所述电介质模块相配合的卡槽。
3.根据权利要求1所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述壳体上还具有安装部。
4.根据权利要求3所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述安装部包括两个，两个所述安装部分别设置在所述壳体相对的两个侧面上。
5.根据权利要求1所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述电极模块呈条状、线状或网状。
6.根据权利要求1所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述电极模块包括多个相互平行布置的条状或线状电极结构。
7.根据权利要求6所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述电介质模块包括多个，相邻的两个所述电极结构之间设置有一个所述电介质模块。
8.根据权利要求7所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述电介质模块与所述电极结构之间形成有宽度为1～10毫米的放电间隙。
9.根据权利要求1所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述电极模块和所述电介质模块为一体化结构。
10.根据权利要求9所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述电极模块通过镶嵌或者电镀的方法形成在所述电介质模块中。
11.根据权利要求1所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述壳体由塑料形成。
12.根据权利要求1所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述电极模块由不锈钢、铁、铝和铜的至少之一形成。
13.根据权利要求1所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述电介质模块由石英玻璃、电木和陶瓷的至少之一形成。
14.根据权利要求1所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述催化剂包括过渡金属单质和/或过渡金属氧化物。
15.根据权利要求14所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述过渡金属包括钛、锰、金、铜、铁、钴、铬、铂、钯的至少之一。
16.根据权利要求15所述的甲醛降解装置，其特征在于，所述催化剂通过浸渍的方法负载在所述电介质模块的表面。
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