CN112742143A - 一种光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，本装置包括净化连接管，其管体沿径向中空，内部设置有净化单元；其中，一级净化单元，包括冷却管和氧化区，冷却管设置在氧化区的径向外侧；二级净化单元，位于氧化区的尾端，其包括水箱，及连接水箱和氧化区的导管；以及，三级净化单元，位于二级净化单元的尾端，其包括静电除尘区、喷淋区和排污区，静电除尘区位于喷淋区的上方，而喷淋区位于排污区的上方；本发明中设置有多级净化区域，分级去除机动车尾气中的杂质和重金属颗粒物，且应用光催化结合湿式除尘的方法能提高净化的效果，整个净化过程操作简单，装置安装方便，可有效缓解机动车尾气对环境排放的污染。
Description
技术领域
本发明涉及尾气残留重金属脱除技术领域，尤其涉及一种光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置。
背景技术
随着时代的发展，经济水平不断的提高，人们的生活质量也发生较大的改变。汽车基本已经普及到每个家庭当中，成为人们出行必备的一种代步工具。然而随着汽车的普及许多问题也接踵而来。人们最关注的话题是汽车尾气的排放而造成环境污染的问题，汽车尾气排放出来的多是有害气体，为了保证环境安全，应对汽车尾气进行严格要求。大量的汽车尾气对人们环境造成了巨大的危害，如何实现尾气排放达到最低，污染物最少，已成为世界性研究课题。
机动车排气尾部产生的重金属不可能彻底的脱除，有相当一部分排放到了空气中，如汞、砷、硒、铅。这些重金属主要富集在亚微米颗粒上，难以被常规大气污染设施有效捕获，它们在大气中主要以气溶胶形式存在，不易沉降，而且大部分有害重金属难以被微生物分解，长时间停留在大气中。重金属蒸气可随空气在全球范围内长距离迁移，因此，远离污染源的生态系统也会受到重金属污染的威胁。在大洋的洋流系统、大气环流系统的共同作用下，人类排放的重金属污染物扩散到世界各地。汽车尾气脱除重金属的技术，就是对尾气排放前通过吸附剂吸附，将尾气中的重金属元素及其化合物吸附，减少直接排放。但是，目前国内专门从事重金属脱除吸附剂研发的厂商寥寥无几，治理能力的限制是现实。因此寻找一种高效脱除污染物的装置成为急需解决的问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有机动车尾气净化存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其目的在于如何快速高效去除机动车尾气中的重金属，减少环境污染。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，本装置包括净化连接管、一级净化单元、二级净化单元和三级净化单元，其中，净化连接管，其管体沿径向中空，内部设置有净化单元；其中，一级净化单元，包括冷却管和氧化区，所述冷却管设置在所述氧化区的径向外侧；二级净化单元，位于所述一级净化单元的排气端，其包括水箱，及连接所述水箱和氧化区的导管；以及，三级净化单元，位于所述二级净化单元的排气端，其包括静电除尘区、喷淋区和排污区，所述静电除尘区位于所述喷淋区的上方，而所述喷淋区位于所述排污区的上方。
作为本发明所述光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的一种优选方案，其中：所述冷却管安装在所述净化连接管的内腔侧壁中，其外环侧壁上开设有进风口和出风口，且二者分布的方向与尾气流动的方向相反。
作为本发明所述光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的一种优选方案，其中：所述氧化区包括金属网和光源，所述金属网沿所述冷却管的内环径向分布，而所述光源设置在所述冷却管的内环侧壁上，且所述金属网上负载有光催化剂。
作为本发明所述光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的一种优选方案，其中：所述水箱中承装有水，且其侧壁上还开设有注水口。
作为本发明所述光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的一种优选方案，其中：所述导管包括进气管和出气管，所述进气管的一端与所述一级净化单元相通，另一端延伸至所述水箱内的水中，而所述出气管连通所述水箱和所述喷淋区。
作为本发明所述光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的一种优选方案，其中：所述三级净化单元垂直于所述净化连接管径向设置；其中，所述静电除尘区包括静电吸附转轮和高压喷气口，所述高压喷气口位于所述静电吸附转轮的正上方。
作为本发明所述光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的一种优选方案，其中：所述静电吸附转轮包括驱动电机、转轴、电极板和安装架，所述转轴安装在所述驱动电机的输出端，所述电极板设置在所述转轴的外侧壁上，所述驱动电机、转轴、电极板均与所述安装架连接接触；所述安装架的底部由等间距分布的隔板构成，且其位于所述净化连接管尾气排出口的一侧壁上开设有排放口。
作为本发明所述光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的一种优选方案，其中：所述电极板与电源相连，其包括正极板和负极板，所述正极板和负极板交替且等间距分布在所述转轴上。
作为本发明所述光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的一种优选方案，其中：所述喷淋区的顶部设置有喷淋头，所述喷淋头设置在所述安装架底部的隔板上。
作为本发明所述光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的一种优选方案，其中：所述排污区的上端与所述喷淋区相通，其底部侧壁上设置有排污口，延伸在所述净化连接管的外侧。
本发明的有益效果：
本发明中设置有多级净化区域，分级去除机动车尾气中的杂质和重金属颗粒物，且应用光催化结合湿式除尘的方法能提高净化的效果，整个净化过程操作简单，装置安装方便，可有效缓解机动车尾气对环境排放的污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的整体结构示意图。
图2为本发明光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的内部平面结构示意图。
图3为本发明光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的冷却区A面剖视结构示意图。
图4为本发明光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的静电吸附转轮连接结构示意图。
图5为本发明光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的静电吸附转轮侧式结构示意图。
图6为本发明光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置的尾气净化路径示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1～6，为本发明第一个实施例，提供了一种光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，此装置包括净化连接管M、一级净化单元100、二级净化单元200和三级净化单元300，其中，净化连接管M，其管体沿径向中空，内部设置有净化单元；其中，一级净化单元100，包括冷却管101和氧化区102，冷却管101设置在氧化区102的径向外侧；二级净化单元200，位于一级净化单元100的排气端，其包括水箱201，及连接水箱201和氧化区102的导管202；以及，三级净化单元300，位于二级净化单元200的排气端，其包括静电除尘区301、喷淋区302和排污区303，静电除尘区301位于喷淋区302的上方，而喷淋区302位于排污区301的上方。
其中，结合图1，净化连接管M为本装置的外部连接载体，其用于安装在机动车排气管的尾端，采用可拆卸式的连接方式，以便于安装和后期的维护，净化连接管M的另一端为排气端，即机动车尾气经过净化连接管M内腔中的各级净化单元后从排气端排出；一级净化单元100中的冷却管101用于机车尾气的降温处理，不仅降低尾气排放的温度，而且可使得后续的氧化反应位于较佳的温度范围，氧化区102采用光催化氧化的方式进行初步净化，将尾气中的金属氧化，例如将汞氧化为二价汞离子；二级净化单元200中设置的水箱201，用于处理初步净化后的汽车尾气，尾气中可溶于水的气体、粉尘及部分偏大的金属颗粒会留在水箱201内，少量及微小的重金属颗粒随导管202进入三级净化单元300中；而三级净化单元300中的静电除尘区301配合喷淋区302采用湿式静电除尘的方法进一步将机车尾气中的其他重金属脱除，如砷、硒、铅等，排污区303位于喷淋区302的下方，承接排放污水及与水混合的金属颗粒物。
实施例2
参照图2和3，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：冷却管101安装在净化连接管M的内腔侧壁中，其外环侧壁上开设有进风口101a和出风口101b，且二者分布的方向与尾气流动的方向相反。
氧化区102包括金属网102a和光源102b，金属网102a沿冷却管101的内环径向分布，而光源102b设置在冷却管101的内环侧壁上，且金属网102a上负载有光催化剂。
相较于实施例1，进一步的，冷却管101沿净化连接管M的径向分布，管体内有空腔，外侧壁贴附与净化连接管M的内腔侧壁，其外侧壁的两端分布开设有进风口101a和出风口101b，两风口贯穿净化连接管M的侧壁，延伸在其外部，且二者的分布方向与尾气流动的方向相反，目的在于，放从进风口101a 通入冷却风时，可以延长其与尾气的接触时间，增加冷却的效果。
而氧化区102设置于冷却管101的内环中，金属网102a填充满冷却管101 的内环空腔，且金属网102a上负载有光催化剂，较佳的，金属网101a呈蜂窝网孔状结构，以增大尾气于光催化剂的接触面积，从而能够充分与光催化剂接触并发生氧化反应，同时选用二氧化钛/木炭复合光催化剂，具有更好的催化氧化效果；而光源102b分布在冷却管101的内环侧壁上，较佳的，光源102b 采用LED灯管提供光照，并安装于石英玻璃管防护罩内，等间距设置若干个，以保障金属网102a能够充分受到光照。
其余结构与实施例1的结构相同。
实施例3
参照图2，为本发明的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：水箱201中承装有水，且其侧壁上还开设有注水口201a。
导管202包括进气管202a和出气管202b，进气管202a的一端与一级净化单元100相通，另一端延伸至水箱201内的水中，而出气管202b连通水箱201 和喷淋区301。
相较于实施例2，进一步的，当经过氧化区102的尾气经进气管202a导入水箱201中的水下时，尾气中的被氧化的金属离子，例如汞离子会进入水溶液中，从而尾气中的含量大大降低，其次尾气中的粉尘及大颗粒物也会脱离在水溶液中，而其他重金属微颗粒随尾气排出水箱201后，导入三级净化单元300 中采用静电除尘的方式脱除，注水口201a用于向水箱201补充水或更换水。
而一级净化单元100与二级净化单元200仅通过进气管202a相连，进气管 202a用于将光催化氧化后的尾气导入水中，而二级净化单元200与三级净化单元300仅通过出气管202b相连，即将出水后的尾气导入喷淋区302内。
其余结构与实施例2的结构相同。
实施例4
参照图2、4和5，为本发明的第四个实施例，该实施例不同于第三个实施例的是：三级净化单元300垂直于净化连接管M径向设置；其中，静电除尘区 301包括静电吸附转轮301a和高压喷气口301b，高压喷气口301b位于静电吸附转轮301a的正上方，用于将静电吸附转轮301a上吸附的重金属微颗粒吹落，二者各设置若干组，上下位置一一对应。
静电吸附转轮301a包括驱动电机301a-1、转轴301a-2、电极板301a-3和安装架301a-4，转轴301a-2安装在驱动电机301a-1的输出端，电极板301a-3设置在转轴301a-2的外侧壁上，驱动电机301a-1、转轴301a-2、电极板301a-3均与安装架301a-4连接接触；安装架301a-4的底部由等间距分布的隔板构成，且其位于净化连接管M尾气排出口的一侧壁上开设有排放口301a-41。
电极板301a-3与电源相连，其包括正极板和负极板，正极板和负极板交替且等间距分布在转轴301a-2上。
相较于实施例3，进一步的，为保持喷淋区302的喷淋效果，及排污区303 的排污效果，将三级净化单元300垂直于净化连接管M的径向设置；其中，静电吸附转轮301a中的转轴301a-2由驱动电机301a-1驱动转动，电极板301a-3 随转轴301a-2同步转动，而正极板与负极板的板面均通电后带电，用于吸附来自喷淋区302喷淋后尾气中的重金属微颗粒，使其汇集于电极板301a-3的板面上，需要说明的是，驱动电机301a-1做间歇式的转动，有利于提高湿式静电吸附的效率，而间歇式的转动频率取决于监测到的尾气中的重金属含量，监测过程可在净化连接管M的进气端或排气端安装测试重金属含量的在线检测仪。
高压喷气口301b位于静电吸附转轮301a的正上方，采用高压空气喷射器，当电极板301a-3上吸附有重金属颗粒时，在高压喷气的作用下，将重金属颗粒汇聚在一起，并在水的吸附作用下形成较大的重金属结合体，从电极板上301a-3 上吹落，经喷淋区302作用，使重金属聚合物落入排污区303中，而经过静电除尘区301处理后的尾气从排放口301a-41排出，需要说明的是，排放口301a-41 是三级净化单元300向外界排放尾气的通道。
其余结构与实施例3的结构相同。
实施例5
参照图4和5，为本发明的第五个实施例，该实施例不同于第四个实施例的是：喷淋区302的顶部设置有喷淋头302a，喷淋头302a设置在安装架301a-4 底部的隔板上。
排污区303的上端与喷淋区302相通，其底部侧壁上设置有排污口303a，延伸在净化连接管M的外侧。
相较于实施例4，进一步的，从水箱201中导出的尾气导入喷淋区302，喷淋头302a喷出雾化状的水汽对尾气进行加湿处理，使得尾气中的重金属微颗粒被水汽吸附，从而形成结合体，在重力及水汽的撞击下落入排污区303，喷淋头302a可等间距设置若干组，而其中的引水管道可铺设在安装架301a-4 的底部。
排污区303与喷淋区302相通，其用于承接从喷淋区落下的污水和重金属颗粒与水的结合体，而排污口303a用于排放排污区303中的污水及与重金属的结合体，其贯穿净化连接管M的侧壁延伸至其外侧，配有连接帽。
其余结构与实施例4的结构相同。
使用前，将净化连接管M的连接端通过可拆卸式连接固定在机动车的排气管外壁上；结合图1～6，当排气管中有尾气排出时，会先进入一级净化单元 100，冷却管101可通入冷却风，对热的尾气进行降温，而尾气穿过氧化区102 中的金属网102a时，在光源102b的照射下，与光催化剂充分接触而发生氧化反应，使得部分金属氧化形成离子，在进气管202a的汇聚引导下进入二级净化单元200中的水箱201中，进行杂志及金属离子脱除，而后在出气管202b 的汇聚引导下，将从水箱201中排出的尾气导入三级净化单元300中的喷淋区 302中，喷淋头302a先对导入的尾气加湿，尾气经过旋转且通电的静电吸附转轮301a时，重金属微颗粒被电极板301a-3吸附在板面上，而当静电吸附转轮 301a的任一电极板301a-3转到上端时，其板面会直面高压喷气口301b，在高压喷气的作用下，重金属微颗粒相互汇聚并与水形成结合体，且被吹落于电极板301a-3，落入排污区303，尾气被静电除尘区301处理后，从排放口301a-41 被排入大气中。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其特征在于：包括，
净化连接管(M)，其管体沿径向中空，内部设置有净化单元；其中，
一级净化单元(100)，包括冷却管(101)和氧化区(102)，所述冷却管(101)设置在所述氧化区(102)的径向外侧；
二级净化单元(200)，位于所述一级净化单元(100)的排气端，其包括水箱(201)，及连接所述水箱(201)和氧化区(102)的导管(202)；
三级净化单元(300)，位于所述二级净化单元(200)的排气端，其包括静电除尘区(301)、喷淋区(302)和排污区(303)，所述静电除尘区(301)位于所述喷淋区(302)的上方，而所述喷淋区(303)位于所述排污区(301)的上方。
2.如权利要求1所述的光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其特征在于：所述冷却管(101)安装在所述净化连接管(M)的内腔侧壁中，其外环侧壁上开设有进风口(101a)和出风口(101b)，且二者分布的方向与尾气流动的方向相反。
3.如权利要求2所述的光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其特征在于：所述氧化区(102)包括金属网(102a)和光源(102b)，所述金属网(102a)沿所述冷却管(101)的内环径向分布，而所述光源(102b)设置在所述冷却管(101)的内环侧壁上，且所述金属网(102a)上负载有光催化剂。
4.如权利要求3所述的光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其特征在于：所述水箱(201)中承装有水，且其侧壁上还开设有注水口(201a)。
5.如权利要求4所述的光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其特征在于：所述导管(202)包括进气管(202a)和出气管(202b)，所述进气管(202a)的一端与所述一级净化单元(100)相通，另一端延伸至所述水箱(201)内的水中，而所述出气管(202b)连通所述水箱(201)和喷淋区(302)。
6.如权利要求4或5所述的光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其特征在于：所述三级净化单元(300)垂直于所述净化连接管(M)径向设置；
其中，所述静电除尘区(301)包括静电吸附转轮(301a)和高压喷气口(301b)，所述高压喷气口(301b)位于所述静电吸附转轮(301a)的正上方。
7.如权利要求6所述的光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其特征在于：所述静电吸附转轮(301a)包括驱动电机(301a-1)、转轴(301a-2)、电极板(301a-3)和安装架(301a-4)，所述转轴(301a-2)安装在所述驱动电机(301a-1)的输出端，所述电极板(301a-3)设置在所述转轴(301a-2)的外侧壁上，所述驱动电机(301a-1)、转轴(301a-2)、电极板(301a-3)均与所述安装架(301a-4)连接接触；
所述安装架(301a-4)的底部由等间距分布的隔板构成，且其位于所述净化连接管(M)尾气排出口的一侧壁上开设有排放口(301a-41)。
8.如权利要求7所述的光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其特征在于：所述电极板(301a-3)与电源相连，其包括正极板和负极板，所述正极板和负极板交替且等间距分布在所述转轴(301a-2)上。
9.如权利要求7或8所述的光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其特征在于：所述喷淋区(302)的顶部设置有喷淋头(302a)，所述喷淋头(302a)设置在所述安装架(301a-4)底部的隔板上。
10.如权利要求9所述的光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置，其特征在于：所述排污区(303)的上端与所述喷淋区(302)相通，其底部侧壁上设置有排污口(303a)，延伸在所述净化连接管(M)的外侧。
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| CN202010128142.1A CN112742143A (zh) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 一种光催化结合湿式除尘的机动车尾气净化装置 |
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| CN207212442U (zh) * | 2017-09-08 | 2018-04-10 | 尹青 | 一种车用排气管 |
| CN107893693A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-04-10 | 上海电力学院 | 一种汽车尾气净化处理装置 |
| CN208494566U (zh) * | 2018-09-27 | 2019-02-15 | 上海电力学院 | 一种高效湿式静电除尘器催化氧化联合脱除重金属装置 |
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2020
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