CN113154597A - 一种等离子体激发紫外光复合空气消杀装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体激发紫外光复合空气消杀装置及方法。该装置包括依次设置的进气口(1)、过滤单元(2)、放电单元(3)、任选的催化剂单元(6)和出气口(7)，放电单元(3)同时产生等离子体和紫外光。所述方法包括以下步骤：(1)进气；(2)过滤；(3)等离子体和紫外线消杀；(4)催化；(5)排气。相比于其他现有技术，高活性等离子体和紫外光的复合作用，具有更好的消毒杀菌效果。另外，本装置直接利用等离子体激励产生紫外光，无需汞灯等紫外光源。因此本发明具有消杀效果强、结构紧凑便携、低功耗、环境友好等优点，该装置适合于大规模商业化消毒杀菌应用。

Description

一种等离子体激发紫外光复合空气消杀装置及方法
技术领域
本发明属于空气消毒杀菌技术领域，具体涉及一种等离子体激发紫外光复合空气消杀装置及方法。
背景技术
目前，空气消毒杀菌方法分为化学消毒法与物理消毒法两种。常用的化学消毒法有臭氧消毒、化学剂消毒、中草药消毒三种。化学消毒法有杀菌彻底，杀菌范围广的特点，但是往往使用的杀菌因子腐蚀度高，刺激性大，可持续效果差，会对人体造成不同程度的损害，有潜在的中毒的风险。物理方法主要包括层流净化、静电吸附、紫外光辐射、光催化消毒等。
层流净化主要利用循环通风设备使空气通过多级过滤并控制新鲜空气始终保持自上而下流动方向，同时始终保证室内空气处于正压状态，将受污染的空气均衡地由四周推出，避免污染空气再次流入。
紫外线辐射消毒是全球应用最广泛的消毒方法之一。紫外线消毒常用使用UVC波段，其波长范围是200-275nm，杀菌作用最强的波段是250-270nm。当紫外线照射到微生物时，对细菌、病毒的去氧核醣核酸(DNA)及核醣核酸(RNA)具有强大破坏力，能使细菌、病毒丧失生存力及繁殖力进而消灭细菌、病毒，达到消毒灭菌成效。紫外光光源主要是通过专门的低压汞灯来实现。
低温等离子体是一种新兴的广谱灭菌技术，具有高效、安全、简便、全面、有效地杀灭微生物的特点，等离子体杀菌的基本原理都是通过气体放电来产生各种活性粒子，在电场效应和活性粒子的作用下杀灭细菌。
长期以来，单一作用的消杀装置研究较多，近年来出现考虑多作用下的复合消杀装置。申请号为201810487865.3的专利提出了一种等离子体和紫外光协同催化剂降解废气的装置和方法。但该方法的等离子体发生单元和紫外光单元是相对独立的，协同作用效果不明显。申请号为201910661068.7的专利提出了一种紫外线发光二极管-非热等离子体组合式消毒装置及方法。但该方法适用于水处理，并且此方式只是将紫外线发光二极管单元和非热等离子体单元简单组合，独立作用，协同作用效果不明显。
目前常用的单一的物理或化学空气消杀方法消杀效果有限，需要开发复合消杀装置，提高消杀效果，并适合于商业化大规模应用。但目前的消杀装置仅仅是将单一方法的简单叠加，缺乏有效的协同作用。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种等离子体激发紫外光复合空气消杀装置及方法。所述装置是集合过滤-等离子体-紫外光三级复合式空气消杀装置，利用一种全新的放电结构，同时产生等离子体和紫外线，实现真正意义的复合式消毒杀菌工艺。相比于其他现有技术，过滤、高活性等离子体和紫外光的复合协同作用，具有更好的消毒杀菌效果。另外，本装置直接利用等离子体激励产生紫外光，无需汞灯等紫外光源。因此本发明具有消杀效果强、结构紧凑便携、低功耗、环境友好等优点，该装置适合于大规模商业化消毒杀菌应用。
本发明通过以下技术方案实现：
一种等离子体激发紫外光复合空气消杀装置，该装置包括依次设置的进气口1、过滤单元2、放电单元3、任选的催化剂单元6和出气口7，放电单元3同时产生等离子体和紫外光。
进一步地，进气口1和出气口7设置有风扇。
进一步地，过滤单元2采用HEPA高效过滤网。
进一步地，放电单元3采用多电极介质阻挡放电结构，棒状电极4密封在石英玻璃管5中。优选地，棒状电极4设置为1对或多对。
进一步地，石英玻璃管内充入稀有气体，所述的稀有气体选自KrCl*、XeI*、XeBr*、XeCl*、I2 *、Cl2 *或Br2 *中的一种或多种。
进一步地，密封石英管内气压设置为10kPa～50kPa。
进一步地，密封石英管壁喷涂UVC紫外光荧光粉。优选地，所述的UVC紫外光荧光粉为磷酸钇铋(YPO4:Bi3+)荧光粉。
进一步地，棒状电极4交错布置，同一侧棒状电极相连接高压端8，另一侧棒状电极相连接地端9，即高压端和接地端交错布置。
进一步地，高压端8和接地端9施加电压，产生大面积放电区域。
进一步地，放电电源选用高频高压交流电源，微秒脉冲电源、纳秒脉冲电源、微波电源、或射频电源。
进一步地，催化剂单元6中的催化剂选自MnO2、MnCO3、TiO2、Pt或Pd中的一种或多种。优选地，催化剂单元6带有催化剂过滤网。
一种等离子体激发紫外光复合空气消杀方法，使用上述任一的一种等离子体激发紫外光复合空气消杀装置，包括以下步骤：
(1)进气：控制进气口1风扇转速，设置进气量。
(2)过滤：空气首先进入过滤单元2，将有害物过滤掉；所述有害物包括大分子微粒。
(3)等离子体和紫外线消杀：空气进入放电单元3的放电区域，在等离子体和辐射紫外线的作用下，将空气中的细菌或病毒杀死。高压端8和接地端9施加电压，产生大面积放电区域。
(4)催化：空气进入催化剂单元6，在催化剂的作用下将臭氧消除。
(5)排气：控制出气口7风扇转速，设置出气量，将消杀后的气体排出。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：
(1)本发明公开了一种利用等离子体激发紫外光装置和空气消杀方法，借助高活性等离子体和紫外光对气体进行复合式消毒杀菌。相比于其他现有技术，高活性等离子体和紫外光的复合作用，具有更好的消毒杀菌效果。
(2)另外，本装置直接利用等离子体激励产生紫外光，无需汞灯等紫外光源。因此本发明具有消杀效果强、结构紧凑便携、低功耗、环境友好等优点，该装置适合于大规模商业化消毒杀菌应用。
附图说明
图1为等离子体激发紫外光复合空气消杀装置示意图。
图中：1进气口、2过滤单元、3放电单元、4棒状电极、5密封石英管、6催化剂单元、7出气口、8高压端、9接地端。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
图1所示为等离子体激发紫外光复合空气消杀装置示意图。一种等离子体激发紫外光复合空气消杀装置，该装置包括依次设置的进气口1、过滤单元2、放电单元3、催化剂单元6和出气口7。待消毒气体依次通过各个单元，实现复合式协同消杀。放电单元3同时产生等离子体和紫外光。
进气口1设置有风扇，控制风扇转速，能够设置适当的进气量。
过滤单元2采用高效过滤网，空气首先进入过滤单元2，将大分子微粒等有害物过滤掉。过滤单元可选用HEPA高效过滤网。
放电单元3采用多电极介质阻挡放电结构，棒状电极4密封在石英玻璃管5中。棒状电极4可依情况设置为1对或多对。石英玻璃管内充入稀有气体并抽低气压，在电场激发下可产生UVC波段紫外光。所述稀有气体包括KrCl*、XeI*、XeBr*、XeCl*、I2 *、Cl2 *、Br2 *中的一种或多种。密封石英管内气压设置为低气压，优先设置为10kPa～50kPa。密封石英管壁可喷涂UVC紫外光荧光粉提高发光效率，如磷酸钇铋(YPO4:Bi3+)荧光粉等。棒状电极4交错布置，同一侧棒状电极相连接高压端8，另一侧棒状电极相连接地端9，即高压端8和接地端9交错布置。在高压端8和接地端9之间施加电压，高压端8和接地端9之间可实现放电，产生等离子体并辐射紫外光。棒状电极4交错设置多个，形成均匀大面积的等离子体区域。放电电源可选用高频高压交流电源、微秒脉冲电源、纳秒脉冲电源、微波电源、或射频电源。高压端8和接地端9施加电压，产生大面积放电区域。空气进入放电区域，在等离子体和辐射紫外线的作用下，将空气中的细菌或病毒杀死。
为了消除放电产生的臭氧，在放电单元3下游设置催化剂单元6，使产生的臭氧分解。空气进入催化剂单元6，在催化剂的作用下将臭氧消除。催化剂单元6可选用带有催化剂过滤网。催化剂包括MnO2、MnCO3、TiO2、Pt和Pd中的一种或多种。催化剂单元6可以根据情况添加。比如当无人时，对臭氧浓度无限制时，催化剂单元6可以不添加。有人时，对臭氧浓度要求较低时，可以添加催化剂单元6。
出气口7设置风扇，控制出气口风扇转速，设置适当的出气量，将消杀后的气体排出。实施例：
本发明具体实施方式中所述的一种等离子体激发紫外光复合空气消杀装置在使用时，消杀方法的流程步骤实施如下：
(1)进气：控制进气口1风扇转速，设置适当的进气量。
(2)过滤：空气首先进入过滤单元2，将大分子微粒等有害物过滤掉。
(3)等离子体和紫外线消杀：高压端8和接地端9施加电压，产生大面积放电区域。空气进入放电单元3的放电区域，在等离子体和辐射紫外线的作用下，将空气中的细菌或病毒杀死。
(4)催化：空气进入催化剂单元6，在催化剂的作用下将臭氧消除。
(5)排气：控制出气口7风扇转速，设置适当的出气量，将消杀后的气体排出。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种等离子体激发紫外光复合空气消杀装置，其特征在于，该装置包括依次设置的进气口(1)、过滤单元(2)、放电单元(3)、任选的催化剂单元(6)和出气口(7)，放电单元(3)同时产生等离子体和紫外光；优选地，放电电源选用高频高压交流电源、微秒脉冲电源、纳秒脉冲电源、微波电源、或射频电源。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进气口(1)和出气口(7)设置有风扇。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，过滤单元(2)采用HEPA高效过滤网。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，放电单元(3)采用多电极介质阻挡放电结构，棒状电极(4)密封在石英玻璃管(5)中；优选地，棒状电极(4)设置为1对或多对。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，石英玻璃管内充入稀有气体，所述的稀有气体选自KrCl*、XeI*、XeBr*、XeCl*、I2 *、Cl2 *或Br2 *中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，密封石英管内气压设置为10kPa～50kPa。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，密封石英管壁喷涂UVC紫外光荧光粉；优选地，所述的UVC紫外光荧光粉为磷酸钇铋荧光粉。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，棒状电极(4)交错布置，同一侧棒状电极相连接高压端(8)，另一侧棒状电极相连接地端(9)，即高压端和接地端交错布置。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，催化剂单元(6)中的催化剂选自MnO2、MnCO3、TiO2、Pt或Pd中的一种或多种；优选地，催化剂单元(6)带有催化剂过滤网。
10.一种等离子体激发紫外光复合空气消杀方法，其特征在于，使用权利要求2-9中任一项所述的装置，包括以下步骤：
(1)进气：控制进气口(1)风扇转速，设置进气量；
(2)过滤：空气首先进入过滤单元(2)，将有害物过滤掉；所述有害物包括大分子微粒；
(3)等离子体和紫外线消杀：空气进入放电单元(3)的放电区域，在等离子体和辐射紫外线的作用下，将空气中的细菌或病毒杀死；
(4)催化：空气进入催化剂单元(6)，在催化剂的作用下将臭氧消除；
(5)排气：控制出气口(7)风扇转速，设置出气量，将消杀后的气体排出。
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