CN111829102A - 一种介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，包括：外框架，其下端侧壁设有进风口，上端侧壁设有出风口；若干介质阻挡放电管，所述介质阻挡放电管为由内向外依次同轴设置的高压电极、介质层和接地极构成的圆柱体；所述介质层和所述接地极之间形成一放电空腔；所述介质层外表面镀有二氧化钛催化剂层；固定于所述外框架内侧壁的至少一个隔离板，所述隔离板上设有若干孔洞，使所述介质阻挡放电管能插入所述孔洞内，所述孔洞的数量与所述介质阻挡放电管的数量相同，所述隔离板在所述外框架内均匀排布；及设置在进风口处的过滤网。本发明结构简单，成本较低，不存在过度吸附导致二次污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器。
背景技术
市面上的空气净化器种类非常多，目前空气净化器采用的技术有活性炭技术、HEPA技术、高压静电技术等等。
活性炭技术是利用活性炭多孔结构的吸附性，从而能够吸附空气中的悬浮颗粒。但是活性炭并不能吸附所有的VOCs，同时还存在吸附饱和等问题。
HEPA是高效空气过滤器，采用符合HEPA标准的滤芯能有效过滤PM2.5，但是无法过滤空气中的VOCs。同时HEPA滤网无法清洗，只能定期更换，因此采用大面积的HEPA滤芯会存在成本较高的问题。
高压静电技术是通过让高压电极产生静电，然后吸附空气中的悬浮颗粒物以及细菌等，但是高压静电技术存在二次污染的问题，当高压静电空气净化器停电时，被吸附灰的颗粒物会再次释放，形成二次污染，高压电极也需要定期清理。同样的，高压静电技术对VOCs的效果有限。
上述方法都是通过物理方式对空气进行净化，对空气中的悬浮颗粒物能起到一定作用，但是对细菌和VOCs的效果都不理想。
可以通过光催化净化法过滤空气中的VOCs。但是光催化净化法净化效率低，能力有限，难以单独支撑装置的净化功能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明将介质阻挡放电与光催化这两种技术结合。通过高压介质阻挡放电装置，在放电空腔内产生臭氧、羟基等活性粒子，同时放电空腔内还会产生紫外光，紫外光会对镀在介质层上的二氧化钛环进行光催化反应，由此产生羟基等活性粒子，进一步增加羟基浓度，空气从进气口进入后，会被臭氧、羟基等杀菌消毒，其中的VOCs也会被快速分解。
为了达到上述目的，本发明提供了一种介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，包括：外框架，所述外框架为一壳体，其下端侧壁设有进风口，上端侧壁设有出风口；若干介质阻挡放电管，所述介质阻挡放电管为由内向外依次同轴设置的高压电极、介质层和接地极构成的圆柱体；所述介质层和所述接地极之间形成一放电空腔；所述介质层外表面镀有二氧化钛催化剂层；所述高压电极与高压线连接，所述接地极与接地线连接；固定于所述外框架内侧壁的至少一个隔离板，所述隔离板上设有若干孔洞，所述孔洞的直径大于所述介质阻挡放电管的外径，使所述介质阻挡放电管能插入所述孔洞内，所述孔洞的数量与所述介质阻挡放电管的数量相同，所述孔洞在所述隔离板上均匀排布；及设置在进风口处的过滤网，用于吸附大粒径悬浮颗粒以及PM2.5，空气进入所述进风口后，依次经过所述过滤网和所述介质阻挡放电管，最后从出风口排出外框架外。
较佳地，所述出风口设置于所述进风口的对侧。
较佳地，所述隔离板在所述外框架内均匀排布。
较佳地，所述高压电极为空心圆柱。
较佳地，所述高压线所接电源为5～20kHz交流高压电。
较佳地，不同介质阻挡放电管的所述接地极相互连接，统一外引并与所述接地线连接。
较佳地，所述过滤网为HEPA滤网。
较佳地，所述二氧化钛催化剂层为环状结构，构成二氧化钛催化剂环，包覆于所述介质层外侧并填充于所述放电空腔内。
较佳地，所述二氧化钛催化剂环在所述介质层外侧上下均匀排布。
本发明的有益效果：
(1)选用流动式气体设计，不断置换的气流对放电管起到降温作用，不需要额外的冷却系统，结构简单，成本较低。
(2)二氧化钛作为光催化剂可以增加介质阻挡放电过程羟基自由基的数量，促进臭氧的生成，提高反应器的效率，利用介质阻挡放电产生的紫外光激活二氧化钛，不需要额外的紫外光源，降低了成本。
(3)该装置生成的臭氧和羟基等活性粒子可以直接消灭空气中的细菌，快速分解VOCs，不存在过度吸附导致二次污染的问题。
附图说明
图1为本发明的空气净化器的整体结构示意图。
图2为本发明的空气净化器的俯视图。
图3为本发明的空气净化器的隔离板示意图。
图4为本发明的空气净化器的介质阻挡放电管的俯视图。
图5为本发明的空气净化器的介质阻挡放电管的正面剖视图。
图中：1-外框架，2-进风口，3-出风口，4-过滤网，5-介质阻挡放电管，6-隔离板，7-绝缘套管，8-高压线，9-接地线，10-高压电极，11-介质层，12-接地极，13-放电空腔，14-二氧化钛催化剂层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
光催化剂的种类众多，由于二氧化钛具有损耗低的特性，使得二氧化钛成为光催化剂的首选。二氧化钛是一种n型(电子导电型)半导体氧化物，其光催化原理可用半导体的能带理论来阐释，当用波长小于等于388nm的紫外光照射锐钛矿型二氧化钛时，电子从价带激发到导带上，在价带上留下空穴，形成光生电子—空穴对
当存在电场时，
与
便会分离，然后便会和氧气或者VOCs(Volatile Organic Compounds)发生反应。
臭氧对细菌的灭活反应总是进行的很迅速。与其它杀菌剂不同的是，臭氧能与细菌细胞壁脂类双键反应，穿入菌体内部，作用于蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌死亡。
介质阻挡放电是目前应用较多的生产臭氧的方式，同时，介质阻挡放电生成的紫外光也能作为二氧化钛光催化的光源。因此，本发明将介质阻挡放电技术与光催化技术相结合，制得的空气净化器净结构简单、操作简便、净化效果好。
如图1和图2所示，本发明公开的一种介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，包括外框架1，所述外框架1为一壳体，所述外框架1的右下角设有进风口2，所述进风口2的开口向外，所述外框架1的左上角设有出风口3，所述出风口3的开口向内。在所述进风口2的后方设置有过滤网4，用于吸附大粒径悬浮颗粒以及PM2.5。在一些实施例中，所述过滤网4为HEPA(High Efficiency Particulate Arrestment)滤网。所述外框架1的内部设有若干介质阻挡放电管5，所述介质阻挡放电管5嵌套在隔离板6中。每根所述介质阻挡放电管5都能单独拆卸，以便于根据空气净化的需要控制臭氧生成量。所述隔离板6固定于所述外框架1的内侧壁上，所述隔离板6在所述外框架1内均匀排布。所述高压电极10的上端连接高压线8，所述高压线8所接电源为5～20kHz交流高压电，所述高压线8的外围均由绝缘套管7包围，以防止出现触电，保障高压条件下的安全。每根所述介质阻挡放电管5的接地极12通过接地线9连接在一起，统一外引接地。
如图3所示，所述隔离板6上设有若干孔洞，所述孔洞的直径大于所述介质阻挡放电管5的外径，使所述介质阻挡放电管5能插入所述孔洞内，所述孔洞的数量与所述介质阻挡放电管5的数量相同，所述孔洞在所述隔离板6上均匀排布。
如图4和图5所示，所述介质阻挡放电管5为由内向外依次同轴设置的高压电极10、介质层11和接地极12构成的圆柱体；所述高压电极10为空心圆柱，所述介质层11和所述接地极12之间形成一放电空腔13；所述介质层11外表面镀有二氧化钛催化剂层14；所述二氧化钛催化剂层14为环状结构，构成二氧化钛催化剂环，包覆于所述介质层11外侧并填充于所述放电空腔13内，所述二氧化钛催化剂环在所述介质层11外侧上下均匀排布。
实施例：
一种介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，包括外框架1，外框架1为一壳体，选用亚克力材料，右下角设有进风口2，进风口2的开口向外；左上角设有出风口3，出风口3的开口向内。在进风口2的后方设置有过滤网4，过滤网4为HEPA滤网，选用聚丙烯材料，用于吸附大粒径悬浮颗粒以及PM2.5。外框架1的内部设有六根介质阻挡放电管5，嵌套在隔离板6中。每根介质阻挡放电管5都能单独拆卸，以便于根据空气净化的需要控制臭氧生成量。隔离板6设有两个，厚度为5mm，选用亚克力材料，固定于外框架1的内侧壁上，两层隔离板6的间距为5cm。高压电极10的上端连接高压线8，高压电极10选用不锈钢材料，高压线8所接电源为5～20kHz交流高压电，高压线8的外围均由绝缘套管7包围，以防止出现触电，保障高压条件下的安全。每根介质阻挡放电管5的接地极12通过接地线9连接在一起，统一外引接地，接地极12选用不锈钢材料。
隔离板6上设有六个孔洞，孔洞的直径大于所述介质阻挡放电管5的外径，使六个介质阻挡放电管5能插入六个孔洞内，并固定于外框架1中，孔洞在所述隔离板6上均匀排布。
介质阻挡放电管5为由内向外依次同轴设置的高压电极10、介质层11和接地极12构成的圆柱体；高压电极10为空心圆柱，内径为2cm，材质为不锈钢；介质层11厚度为2mm，材质为陶瓷；介质层11和接地极12之间形成一放电空腔13，放电空腔13的宽度为3mm；接地极12的内径为3cm；介质层11外表面镀有二氧化钛催化剂层14；二氧化钛催化剂层14选用锐钛矿型，采用溶胶凝胶法或者浸渍提拉法来镀制；二氧化钛催化剂层14为环状结构，构成二氧化钛催化剂环，宽度为2cm，包覆于所述介质层11外侧并填充于所述放电空腔13内，二氧化钛催化剂环在所述介质层11外侧上下均匀排布，相邻两个二氧化钛催化剂环之间的间隔为3cm。
当装置运行时，在高压电极通上高压交流电源，首先空气在空气泵的作用下从进风口进入，经过设置在进风口后方的过滤网，过滤网会吸附通过的悬浮颗粒以及PM2.5。经过初步过滤的空气从放电空腔流过，介质阻挡放电会在放电空腔产生臭氧、羟基自由基以及紫外光。当紫外光照射在二氧化钛层上时，会激活二氧化钛发生光催化反应，产生羟基，增加羟基浓度。随后空气会被杀菌消毒，而VOCs也会被快速的分解成二氧化碳和水，净化后的空气通过上方出风口排出。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，其特征在于，包括：
外框架，所述外框架为一壳体，其下端侧壁设有进风口，上端侧壁设有出风口；
若干介质阻挡放电管，所述介质阻挡放电管为由内向外依次同轴设置的高压电极、介质层和接地极构成的圆柱体；所述介质层和所述接地极之间形成一放电空腔；所述介质层外表面镀有二氧化钛催化剂层；所述高压电极与高压线连接，所述接地极与接地线连接；
固定于所述外框架内侧壁的至少一个隔离板，所述隔离板上设有若干孔洞，所述孔洞的直径大于所述介质阻挡放电管的外径，使所述介质阻挡放电管能插入所述孔洞内，所述孔洞的数量与所述介质阻挡放电管的数量相同，所述孔洞在所述隔离板上均匀排布；
设置在进风口处的过滤网，用于吸附大粒径悬浮颗粒以及PM2.5，空气进入所述进风口后，依次经过所述过滤网和所述介质阻挡放电管，最后从出风口排出外框架外。
2.如权利要求1所述的介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，其特征在于，所述出风口设置于所述进风口的对侧。
3.如权利要求1所述的介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，其特征在于，所述隔离板在所述外框架内均匀排布。
4.如权利要求1所述的介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，其特征在于，所述高压电极为空心圆柱。
5.如权利要求1所述的介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，其特征在于，所述高压线所接电源为5～20kHz交流高压电。
6.如权利要求1所述的介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，其特征在于，不同介质阻挡放电管的所述接地极相互连接，统一外引并与所述接地线连接。
7.如权利要求1所述的介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，其特征在于，所述过滤网为HEPA滤网。
8.如权利要求1所述的介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，其特征在于，所述二氧化钛催化剂层为环状结构，构成二氧化钛催化剂环，包覆于所述介质层外侧并填充于所述放电空腔内。
9.如权利要求8所述的介质阻挡放电与二氧化钛催化协同的空气净化器，其特征在于，所述二氧化钛催化剂环在所述介质层外侧上下均匀排布。
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