CN116832962B - 用于净化餐饮油烟的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于净化餐饮油烟的方法，属于大气污染控制技术领域。该净化餐饮油烟的方法包括：提供旋转放电模块，旋转放电模块包括中心杆和多个芒刺电晕电极，中心杆平行于气流流动方向设置，多个芒刺电晕电极围绕中心杆布置成预定图案，预定图案的截面为鱼骨图形；通过中心杆旋转带动多个芒刺电晕电极旋转，并通过芒刺与中心杆的轴线成一预定角度在旋转放电区域中形成涡流，预定角度包括30‑60度或120‑150度；通过芒刺电晕电极的尖端放电和涡流使得餐饮油烟中的粒径介于2‑50微米的油烟颗粒物荷负电；通过静电吸附模块捕集被荷负电的油烟颗粒物；通过反电晕催化模块处理餐饮油烟中的VOCs。本发明的实施例可以有效控制餐饮油烟中的油烟颗粒物和VOCs。

Description

用于净化餐饮油烟的方法
本申请是基于申请日为2022年7月22日、申请号为202210867567.3、发明名称为“净化餐饮油烟的等离子体净化装置和净化餐饮油烟的方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明的实施例涉及大气污染控制技术领域，尤其涉及一种用于净化餐饮油烟的方法。
背景技术
餐饮油烟是指食物烹饪和食品加工过程中产生的固、液、气三相混合物，既包括固态颗粒物和液态油滴，又包括烷烃、醇类、醛酮、杂环胺、多环芳烃等挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)。餐饮油烟排放呈现量大、面广、分散的特点，其在环境介质中通常以气态或气溶胶状态存在，油烟中VOCs作为PM2.5和O3重要前体物和参与物，不仅能与SO2、NOx等发生光化学反应形成光化学烟雾，也能与大气中·OH、O3等强氧化剂反应生成二次有机气溶胶(Secondary Organic Aerosol,SOA)，对区域大气质量产生多重环境效应。此外，由于多数VOCs具有三致效应(致癌、致畸、致突变)，其毒性、持久性和难降解性严重危害人体健康和人类生存空间。
针对餐饮油烟污染控制难题，常规净化技术难以对其进行有效净化，非平衡态等离子体技术在常温常压条件下即可产生大量高能电子和羟基自由基、臭氧等具有强氧化性的活性粒子，可以与餐饮油烟中VOCs气态污染物反应降解生成CO2、H2O等其他无毒或低毒性小分子物质。该技术具有净化效率高、运行管理方便、能耗低等诸多优点被广泛应用在烟气净化领域。
针对餐饮油烟中VOCs气态污染物控制难题，本发明基于等离子体技术提出一种用于净化餐饮油烟的等离子体净化装置及净化餐饮油烟的方法。
发明内容
餐饮油烟净化技术主要包括机械分离、过滤吸附、静电沉积、湿式洗涤等。其中，静电沉积相比其他技术方法净化效率较高，可以对餐饮油烟中固态颗粒物和液态油滴进行有效去除。但是，静电沉积无法控制VOCs气态污染物，对环境造成二次污染。而且，现有餐饮油烟净化装置普遍存在净化效率低等问题。
因此，为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明的实施例提出一种用于净化餐饮油烟的等离子体净化装置及净化餐饮油烟的方法，期望可以控制餐饮油烟中的油烟颗粒物和VOCs。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于净化餐饮油烟的等离子体净化装置，其中，所述等离子体净化装置在气流流动的方向上依次包括：
进气口；
配置成使得餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物荷负电的旋转放电模块；
配置成捕集被荷负电的油烟颗粒物的静电吸附模块；
配置成处理餐饮油烟中的VOCs的反电晕催化模块；
出气口，
其中所述旋转放电模块包括平行于气流流动方向设置的中心杆和围绕中心杆布置的多个芒刺电晕电极，所述中心杆能够旋转并带动芒刺电晕电极旋转，所述芒刺电晕电极通电后使得餐饮油烟中的油烟颗粒物荷负电。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于净化餐饮油烟的方法，所述方法利用根据前述实施例所述的用于净化餐饮油烟的等离子体净化装置进行净化处理，所述方法包括：
通过旋转放电模块中的芒刺电晕电极，使得进入等离子体净化装置中的餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物荷负电；
通过静电吸附模块捕集被荷负电的油烟颗粒物；
通过反电晕催化模块处理餐饮油烟中的VOCs。
根据本发明的又一方面，提供了一种用于净化餐饮油烟的方法，包括：
提供旋转放电模块，所述旋转放电模块包括中心杆和多个芒刺电晕电极，所述中心杆平行于气流流动方向设置，所述多个芒刺电晕电极围绕中心杆布置成预定图案，所述预定图案的截面为鱼骨图形；
通过中心杆旋转带动多个芒刺电晕电极旋转，并通过芒刺与中心杆的轴线成一预定角度在旋转放电区域中形成涡流，所述预定角度包括30-60度或120-150度；
通过芒刺电晕电极的尖端放电和所述涡流使得餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物荷负电；
通过静电吸附模块捕集被荷负电的油烟颗粒物；
通过反电晕催化模块处理餐饮油烟中的VOCs。
通过下文中参照附图对本发明的实施例所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的等离子体净化装置；
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于净化餐饮油烟的方法。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。
根据本发明的总体构思，提供了一种用于净化餐饮油烟的等离子体净化装置，其中，所述等离子体净化装置在气流流动的方向上依次包括：进气口；配置成使得餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物荷负电的旋转放电模块；配置成捕集被荷负电的油烟颗粒物的静电吸附模块；配置成处理餐饮油烟中的VOCs的反电晕催化模块；出气口，其中所述旋转放电模块包括平行于气流流动方向设置的中心杆和围绕中心杆布置的多个芒刺电晕电极，所述中心杆能够旋转并带动芒刺电晕电极旋转，所述芒刺电晕电极通电后使得餐饮油烟中的油烟颗粒物荷负电。
在本发明实施例的等离子体净化装置中，旋转放电模块中的芒刺电晕电极被通电后发生尖端放电，使得周围的气体荷负电，从而使得餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物荷负电，进而允许被静电吸附模块捕集；而且旋转放电模块中的中心杆和芒刺电晕电极能够高速旋转产生离心力，该离心力使得沉积在中心杆和/或芒刺电晕电极上的油烟颗粒物离开中心杆和/或芒刺电晕电极，从而允许更多的油烟颗粒物被静电吸附模块捕集，故提高了处理效率。
在本发明的实施例的等离子体净化装置中，反电晕催化模块能够处理餐饮油烟中的VOCs，例如将VOCs氧化成二氧化碳和水，故解决了VOCs排放造成的二次污染的问题。
而且，在本发明的实施例的等离子体净化装置中，通过有机地设置各个模块实现对餐饮油烟中的油烟颗粒物、VOCs多种污染物进行协同控制，具有结构简单、可以模块化组装、操作方便、能耗低、使用寿命长等优点。
图1示出了根据本发明的一个实施例的等离子体净化装置100。如图1所示，等离子体净化装置100在气流流动的方向(在图1中，气流从左向右流动)上依次包括进气口10、旋转放电模块30、静电吸附模块50、反电晕催化模块60和出气口70。可选地，根据需要，等离子体净化装置100还可以设置有壳体。
进气口10允许餐饮油烟进入等离子体净化装置100。在一示例中，进气口10设置在壳体的左端。
旋转放电模块30使得餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物荷负电。粒径介于0.01-2微米的油烟颗粒物由于粒径太小难以被荷电。
旋转放电模块30包括中心杆32和多个芒刺电晕电极34。中心杆32平行于气流流动方向设置。多个芒刺电晕电极34围绕中心杆32布置。芒刺电晕电极34通电后发生尖端放电使得气体荷负电。例如，可以将中心杆32通直流高压电，从而使得芒刺电晕电极34通电，进而在芒刺电晕电极34的尖端放电。
中心杆32能够旋转并带动芒刺电晕电极34旋转，从而使得在旋转放电模块30中产生离心力。离心力可以去除沉积在中心杆32和芒刺电晕电极34上的油烟颗粒物，使得更多的油烟颗粒物被静电吸附模块50吸附，提高了处理效率。例如，可以使得中心杆32在旋转电机的驱动下旋转，进而使得芒刺电晕电机34旋转。
静电吸附模块50捕集被荷负电的油烟颗粒物，避免油烟颗粒物在反电晕催化模块60中沉积，以免影响处理VOCs的效率。
反电晕催化模块60处理餐饮油烟中的VOCs，解决了餐饮油烟排放造成的二次污染问题。
出气口70允许餐饮油烟离开等离子体净化装置100，例如排入大气环境中。在一示例中，出气口70设置在壳体的右端。
可选地，等离子体净化装置100在进气口10和旋转放电模块30之间还设置有气流均布板20。气流均布板20用于导流布风，使得进入等离子体净化装置100的餐饮油烟在等离子体净化装置100内部均匀分布。
在一示例中，多个芒刺电晕电极34围绕中心杆32布置成预定图案。
具体地，所述预定图案包括圆柱形、单螺旋形、双螺旋形、蜿蜒形或锥形。或者，所述预定图案包括间隔设置的多个环形，其中每个环上设置有间隔布置的多个芒刺电晕电极34，这样，芒刺电晕电极34可以更加均匀地从中心杆32的左端至右端分布。本发明的实施例并不限制于此，本领域技术人员可以根据需要设置预定图案的形状。
在一示例中，在所述预定图案的截面中，芒刺电晕电极34的芒刺到中心杆32的距离按预定规则布置。所述预定规则可以是芒刺到中心杆的距离长短不一。例如，芒刺到中心杆32的距离可以按照一长一短(可选地，短的距离是长的距离的一半)的预定规则布置。再例如，芒刺到中心杆32的距离可以按照波浪形式的预定规则布置。芒刺电晕电极的芒刺到中心杆的距离从左至右逐渐降低然后又逐渐增加成波浪形或锥形布置。当芒刺电晕电极34旋转(例如在50-200转/分钟)时，长短不一设置的芒刺有助于在旋转放电区域形成涡流。涡流一方面可以提高餐饮油烟颗粒物荷电概率，另一方面可以使得粒径较小的的餐饮油烟颗粒物彼此黏附形成粒径较大的餐饮油烟颗粒物，在上述两方面作用下，餐饮油烟颗粒物净化效率可以显著提高。
在一示例中，在所述预定图案的截面中，芒刺电源电极34的芒刺与中心杆32的轴线成一预定角度。例如，芒刺相对于中心杆32的轴线倾斜设置，具体地10-80度(例如30-60度)，或者100-170度(例如120-150度)。示例性地，所述预定图案的截面成鱼骨图形。当芒刺电晕电极34旋转时，倾斜设置的芒刺有助于在旋转放电区域形成涡流。涡流一方面可以提高餐饮油烟颗粒物荷电概率，另一方面可以使得粒径较小的的餐饮油烟颗粒物彼此黏附形成粒径较大的餐饮油烟颗粒物，在上述两方面作用下，餐饮油烟颗粒物净化效率可以显著提高。
在可替代的示例中，在所述预定图案为锥形的情况下，在锥底处的芒刺电晕电极34产生的离心力大于在锥尖处的芒刺电晕电极34产生的离心力，可以将芒刺电晕电极34设置成锥尖比锥底更靠近进气口，以确保在进入静电吸附模块50的气流中颗粒污染物的含量更少。
在一示例中，芒刺电晕电极34由猪鬃、尼龙丝、钢丝和铜丝中的至少一种制成；中心杆32由铁丝和不锈钢丝中的至少一种制成。由此，相比于由钨丝构成的旋转放电模块30，本发明的实施例可以实现更为低廉的成本。
在一示例中，芒刺电晕电极34的长度根据壳体内壁的高度确定。例如，芒刺电晕电极34的长度可以是不少于内壁高度的1/4，也就是优选地期望芒刺电晕电极34至少占据壳体的空腔的一半。本领域技术人员可以根据需要进行设置。
在本发明的实施例中，静电吸附模块50包括吸附极板52、连杆54和板框56。吸附极板52的一端连接在连杆54上，另一端连接在板框56的底端。静电吸附模块50由正高压直流电源供电，使得吸附极板52带有正电。当荷负电的油烟颗粒物到达吸附极板52时，通过库仑力作用将油烟颗粒物吸附到吸附极板52上，避免所述油烟颗粒物到达后续的反电晕催化模块。
可选地，等离子体净化装置100在旋转放电模块30和静电吸附模块50之间还设置有自动清洗模块40。自动清洗模块40能够去除静电吸附模块50表面捕集的油烟颗粒物。
自动清洗模块40包括设置在等离子体净化装置100的内壁上的至少一个喷嘴。例如，等离子体净化装置100包括1个、2个、3个、4个或更多的喷嘴。所述至少一个喷嘴以2-10m/s(例如5-8m/s)的速度喷射清洗液体。在一示例中，等离子体净化装置包括4个喷嘴，分别设置在靠近静电吸附模块50的入口处的四个角处，每个喷嘴可以360度旋转以尽可能地喷射到吸附板的每个位置处。本领域技术人员可以根据需要选择清洗液体以及清洗液体的量。
在本发明的实施例中，反电晕催化模块60在气流流动方向上依次包括：电晕电极62、辅助电极64、整体式VOCs催化剂66和接地极68。所述电晕电极62和辅助电极64分别由两个负高压直流电源供电。
电晕电极62在放电过程中使得电晕电极62附近气体被电离产生大量负电荷，该负电荷可以和整体式VOCs催化剂66作用形成反电晕等离子体。电晕电极62可以由钨丝制成，钨丝的直径在2-6mm之间。
辅助电极64抑制电晕电极62放电向火花放电发展。辅助电极64可以由钨丝制成，钨丝的直径在2-6mm之间。
整体式VOCs催化剂66包括蜂窝状基体和涂覆在蜂窝状基体内外表面上的VOCs催化剂。所述整体式VOCs催化剂66的蜂窝状基体采用堇青石、泡沫金属(镍)、氧化铝或碳化硅。所述蜂窝状基体内外表面包括晶须。所述蜂窝状基体内外表面上的晶须包括莫来石晶须、硼酸铝晶须或碳化硅晶须。
所述整体式VOCs催化剂通过将VOCs催化剂涂覆在蜂窝状基体的内外表面上并进行干燥和焙烧处理来制备得到。
在本发明的实施例中，电晕电极62在放电过程中使得电晕电极62附近气体被电离产生大量负电荷并在整体式VOCs催化剂66内外表面累积；累积的电荷在蜂窝状基体内部孔隙产生叠加电场，当叠加电场的场强达到或超过蜂窝状基体内部孔隙表面晶须的击穿场强时，产生反电晕等离子体。在反电晕等离子体作用下，荷电的油烟颗粒物反向溅射被静电吸附模块50捕集，避免油烟颗粒物在VOCs催化剂表面沉积，阻止VOCs催化剂中毒失活，延长VOCs催化剂使用时间。与此同时，反电晕等离子体产生在蜂窝状基体内部孔隙，由此形成等离子体反应通道，在等离子体反应通道中产生的自由电子、高能离子、活性粒子与N2、O2相互作用生成·N、·O、·OH活性基团；·N、·O、·OH活性基团与整体式VOCs催化剂66内外表面上的VOCs催化剂的活性组分(例如Ce和Cu)紧密结合，充分发挥等离子体高反应活性和VOCs高反应选择性两者优势，激活VOCs催化剂反应活性，提高反电晕等离子体反应选择性，促进VOCs反应在常温或低温发生，最终餐饮油烟中的VOCs被氧化为H2O和O2。辅助电极64抑制电晕电极62放电向火花放电发展。净化后的餐饮油烟从出气口70排出等离子体净化装置100。
以下将提供三个具体的实施例来详细说明整体式VOCs催化剂66上的整体式VOCs催化剂及制备方法以及相应的尾气处理过程。
所述整体式VOCs催化剂66的制备方法包括：提供成预定比例的晶须原料、无水硫酸铝和无水硫酸钠与蜂窝状基体并使所述蜂窝状基体被所述晶须原料、无水硫酸铝和无水硫酸钠包埋以获得混合物料；将所述混合物料于900-1200℃下焙烧2-12小时后冷却，在所述蜂窝状基体的表面上生长出晶须；提供VOCs催化剂粉体并将VOCs催化剂粉体与成预定比例的羧甲基纤维素钠、硅溶胶、水混合得到VOCs催化剂浆料；将VOCs催化剂浆料涂覆到蜂窝状基体内外表面，并进行干燥处理后焙烧以获得整体式VOCs催化剂。
由于蜂窝状基体内外表面生长晶须，所以该蜂窝状基体具有较大的比表面积，可以为VOCs催化剂涂覆提供更大附着位点。蜂窝状基体内外表面致密晶须可以提高油烟颗粒物拦截净化效率。此外，放电过程中产生大量负电荷并在整体式VOCs催化剂内外表面累积，累积的电荷在蜂窝状基体内部孔隙产生叠加电场，当叠加电场的场强达到或超过蜂窝状基体内部孔隙表面晶须的击穿场强时产生反电晕等离子体。
该整体式VOCs催化剂的制备方法包括：
获得混合物料：提供成预定比例的晶须原料、无水硫酸铝和无水硫酸钠与蜂窝状基体(包括堇青石、氧化铝、泡沫金属(例如镍)或碳化硅)并使所述蜂窝状基体被晶须原料、无水硫酸铝和无水硫酸钠包埋以获得混合物料；
生长出晶须：将所述混合物料于900-1200℃、优选地1000-1100℃下焙烧2-12小时(优选地4-10小时，更优选地6小时)后冷却(优选地冷却至室温)，在所述蜂窝状基体的表面上生长出晶须；
获得VOCs催化剂浆料：提供VOCs催化剂粉体并将VOCs催化剂粉体与成预定比例的羧甲基纤维素钠、硅溶胶、水混合得到VOCs催化剂浆料；
获得整体式VOCs催化剂：将VOCs催化剂浆料涂覆在生长晶须的蜂窝状基体内外表面上，并进行干燥处理后焙烧以获得整体式VOCs催化剂。
在实施例中，得到VOCs催化剂粉体的步骤包括：将草酸铈水合物、柠檬酸铜、乙酸锰和二氧化钛按照(2-10):(5-15):(1-4):(75-85)质量比溶解在去离子水中，于水浴(优选地40-80℃，更优选地55℃)中混合搅拌1-3小时(优选地2小时)，经由干燥后在300-600℃(例如500℃)下焙烧2-8小时(例如6小时)得到VOCs催化剂粉体。例如，草酸铈水合物、柠檬酸铜、乙酸锰和二氧化钛的质量比可以是6：10：2：82。在实施例中，可以在干燥箱中于80-120℃(优选地100℃)干燥8-24小时(优选地12小时)。在实施例中，可以在马弗炉中于400-500℃(优选地450℃)下焙烧4-6小时(优选地5小时)。
在实施例中，得到VOCs催化剂浆料的步骤包括：将VOCs催化剂粉体与羧甲基纤维素钠、硅溶胶、水按照(20-40):(10-30):(10-20):(20-40)质量比混合均匀得到VOCs催化剂浆料。例如，VOCs催化剂粉体与羧甲基纤维素钠、硅溶胶、水的质量比可以是40：15：13：32。
在实施例中，获得所述整体式VOCs催化剂的步骤包括：在真空涂覆机上将VOCs催化剂浆料涂覆在生长晶须的蜂窝状基体内外表面上，将涂覆后的材料干燥后在300-600℃下焙烧2-10小时以获得整体式VOCs催化剂。在实施例中，可以在干燥箱中在80-120℃(优选地100℃)下干燥1-4小时(优选地2小时)。在实施例中，可以在马弗炉中于400-500℃(优选地450℃)焙烧4-8小时(优选地6小时)。
在实施例中，本发明的方法可以生长出莫来石晶须、硼酸铝晶须或碳化硅晶须。
在实施例中，在生长莫来石晶须时，所述晶须原料通过如下步骤获得：将有机硅源溶解于有机溶剂中并形成硅溶胶，将硅溶胶于40-80℃(优选地60℃)水浴中处理0.5-5小时(优选地1-4小时，更优选地2小时)；将无机铝盐溶解于无机溶剂中以形成无机铝盐溶液；将无机铝盐溶液加入到水浴处理后的硅溶胶中以形成硅铝混合溶胶；将硅铝混合溶胶于40-80℃(优选地60℃)水浴中处理6-18小时(优选地10-15小时，更优选地12小时)，经由例如在烘箱中干燥(优选地80-100℃，更优选地90℃)处理后研磨获得硅铝凝胶粉体，所述硅铝凝胶粉体为所述晶须原料。
在实施例中，所述有机硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯和正硅酸丙酯中的至少一种。在实施例中，所述无机铝盐为硝酸铝、九水合硝酸铝、氯化铝、碱式氯化铝、硫酸铝中的至少一种。在实施例中，所述无机溶剂为去离子水。在实施例中，所述有机溶剂为无水乙醇。在实施例中，所述硅铝混合溶胶中铝与硅的摩尔比介于2:1-6:1，优选地3:1-4:1。在实施例中，所述蜂窝状基体：硅铝凝胶粉体：无水硫酸铝：无水硫酸钠质量比为(40-50):(15-25):(15-25):(10-20)，例如为40：25：20：15。
在实施例中，例如在搅拌条件下加入添加剂促进有机硅源水解形成硅溶胶，所述添加剂为2-4ml的氨水。
在实施例中，在生长硼酸铝晶须时，所述晶须原料包括三氧化二硼和硝酸铝。在实施例中，所述蜂窝状基体：三氧化二硼：硝酸铝：无水硫酸铝：无水硫酸钠质量比为(20-40):(10-20):(10-20):(10-20):(20-30)，例如为30：15：20：15：20。
在实施例中，在生长碳化硅晶须时，所述晶须原料通过如下步骤获得：将硅粉与碳源按照Si:C摩尔比为1:1混合并放置到微波加热设备(优选地微波烧结炉)中，通过微波加热得到碳化硅粉体。在实施例中，在微波加热过程中，微波频率设定为2-3GHz(优选地2.5GHz)，微波源功率设定为3-5kw(优选地4kw)。在实施例中，所述碳源为炭黑、石油焦、石墨粉和活性炭中的至少一种。在实施例中，所述蜂窝状基体：碳化硅粉体：无水硫酸铝：无水硫酸钠质量比为(30-40):(20-30):(15-25):(10-30)，例如为30：20：22：28。
根据本申请的另一构思，还提供了一种用于净化餐饮油烟的方法。
如图2所示，所述方法包括：
通过旋转放电模块30中的芒刺电晕电极34，使得进入等离子体净化装置100中的餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物荷负电。由于负高压直流电源对芒刺电晕电极34供电，使得其附近气体被电离产生大量负电荷，餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物在负直流电晕作用下荷负电。
通过静电吸附模块50捕集被荷负电的油烟颗粒物。由于正高压直流电源对静电吸附模块50(例如吸附极板)供电，使得静电吸附模块50形成带有正电荷的电场，在电场力的吸引下，荷负电的油烟颗粒物被静电吸附模块50吸附。
通过反电晕催化模块60处理餐饮油烟中的VOCs。反电晕催化模块60可以利用其产生的等离子体中的活性成分氧化VOCs，以去除VOCs。
本发明的实施例的方法通过旋转放电模块30和静电吸附模块50处理餐饮油烟中的油烟颗粒物，并通过反电晕催化模块60有效处理VOCs(例如，将其氧化为水和二氧化碳)，从而实现了高效地处理餐饮油烟，且没有二次污染的问题。
在一示例中，在餐饮油烟(例如经由进气口10)进入等离子体净化装置100后，在气流均布板20导流布风的作用下餐饮油烟在等离子体净化装置100内部均匀分布，以有助于高效地处理餐饮油烟。
在一示例中，通过自动清洗模块40(例如定时)对静电吸附模块50进行旋转冲刷清洗，以去除沉积在静电吸附模块50表面的油烟颗粒物，避免静电吸附模块50发生吸附饱和的现象而降低处理效率。
下文提供具体实施例以便更好地理解本发明，本领域技术人员可知，以下实施例仅是本发明的所有实施例的一部分，鉴于篇幅原因，并未将所有实施例一一列出。
实施例1：
(1)生长莫来石晶须的蜂窝状基体制备整体式VOCs催化剂
采用溶胶凝胶法制备硅铝凝胶粉体。称取一定量的硝酸铝溶解在去离子水中，称取一定量的正硅酸乙酯溶解在无水乙醇中，使Al/Si摩尔比介于3.5:1；在搅拌条件下向无水乙醇溶液中加入2-4ml氨水催化正硅酸乙酯水解形成硅溶胶，在60℃的水浴中处理2小时；然后在搅拌条件下将硝酸铝溶液加入到硅溶胶中，在60℃的水浴中处理12小时，将硅铝混合溶胶置于90℃烘箱中干燥处理后研磨得到硅铝凝胶粉体。
称取一定量的十六水硫酸铝或者十八水硫酸铝加热到400℃脱除结晶水得到无水硫酸铝，然后称取一定量的无水硫酸铝和无水硫酸钠作为复合熔盐体系。
向堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体中加入硅铝凝胶粉体、无水硫酸铝和无水硫酸钠，使堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体：硅铝凝胶粉体：无水硫酸铝：无水硫酸钠质量比为45:19:20:16，并使堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体被硅铝凝胶粉体、无水硫酸铝和无水硫酸钠至少部分包埋，优选地充分全部包埋。将混合物料置于马弗炉中在900-1200℃条件下焙烧6小时，自然冷却至室温，堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体表面生长形成致密的莫来石晶须。
称取一定量草酸铈水合物、柠檬酸铜、乙酸锰和二氧化钛按照质量比6：10：2：82溶解在去离子水中，在60℃的水浴中混合搅拌2小时，在100℃下干燥12小时，在450℃下焙烧5小时得到VOCs催化剂粉体。
将VOCs催化剂粉体与羧甲基纤维素钠、硅溶胶、水按照25:20:16:39质量比混合均匀得到VOCs催化剂浆料，在真空涂覆机上将VOCs催化剂浆料涂覆在表面生长莫来石晶须的堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体上，将涂覆后的材料置于干燥箱100℃干燥2小时，然后置于马弗炉450℃焙烧6小时。
(2)净化尾气
经过管道收集的餐饮油烟通过进气口10进入等离子体净化装置100，在气流均布板20导流布风作用下餐饮油烟在等离子体净化装置100内部均匀分布并依次经过旋转放电模块30、自动清洗模块40、静电吸附模块50和反电晕催化模块60。
在经过旋转放电模块30时，由于负高压直流电源对电晕电极62供电使得电晕电极附近气体被电离产生大量的负电荷，餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物在负直流电晕作用下荷负电，粒径介于0.01-2微米的油烟颗粒物难以被荷电。
自动清洗模块40可以定时对静电吸附模块50进行旋转冲刷清洗，以去除沉积在静电吸附模块50表面的油烟颗粒物。
在经过反电晕催化模块60时，由于反电晕催化模块60中的电晕电极62和辅助电极64分别由两个负高压直流电源供电，其中电晕电极62在放电过程中使得电晕电极62附近气体被电离产生大量负电荷并在整体式VOCs催化剂66内外表面累积，累积的电荷在蜂窝状基体内部孔隙产生叠加电场，当叠加电场的场强达到或超过蜂窝状基体内部孔隙表面晶须的击穿场强时产生反电晕等离子体。在反电晕等离子体作用下，荷电的油烟颗粒物反向溅射被静电吸附模块50捕集，避免油烟颗粒物在VOCs催化剂表面沉积，阻止VOCs催化剂中毒失活，延长VOCs催化剂使用时间。与此同时，反电晕等离子体产生在蜂窝状基体内部孔隙，由此形成等离子体反应通道，在等离子体反应通道中产生的自由电子、高能离子、活性粒子与VOCs相互作用生成CO2和H2O，高能离子、活性粒子与整体式VOCs催化剂66内外表面上的VOCs催化剂的活性组分紧密结合，充分发挥等离子体高反应活性和VOCs高反应选择性两者优势，激活VOCs催化剂反应活性，提高反电晕等离子体反应选择性，促进VOCs反应在常温或低温发生，最终餐饮油烟中的VOCs被氧化为H2O和O2。辅助电极64抑制电晕电极62放电向火花放电发展；净化后的餐饮油烟从出气口70排出等离子体净化装置100。
实施例2：
(1)生长硼酸铝晶须的蜂窝状基体制备整体式VOCs催化剂
称取一定量的十六水硫酸铝或者十八水硫酸铝加热到400℃脱除结晶水得到无水硫酸铝，然后称取一定量的无水硫酸铝和无水硫酸钠作为复合熔盐体系。
向堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体中加入三氧化二硼、硝酸铝、无水硫酸铝和无水硫酸钠，使堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体：三氧化二硼：硝酸铝：无水硫酸铝：无水硫酸钠质量比为30:15:15:15:25，并使堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体被三氧化二硼、硝酸铝、无水硫酸铝和无水硫酸钠至少部分包埋，优选地充分全面包埋。将混合物料置于马弗炉中在1100℃条件下焙烧6小时，自然冷却至室温，堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体表面生长形成致密的硼酸铝晶须。
称取一定量草酸铈水合物、柠檬酸铜、乙酸锰和二氧化钛按照质量比6：10：2：82溶解在去离子水中，在60℃的水浴中混合搅拌2小时，在100℃下干燥12小时，在450℃下焙烧5小时得到VOCs催化剂粉体。
将VOCs催化剂粉体与羧甲基纤维素钠、硅溶胶、水按照25:20:16:39质量比混合均匀得到VOCs催化剂浆料，在真空涂覆机上将VOCs催化剂浆料涂覆在表面生长硼酸铝晶须的堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体上，将涂覆后的材料置于干燥箱100℃干燥2小时，然后置于马弗炉450℃焙烧6小时。
(2)净化尾气
经过管道收集的餐饮油烟通过进气口10进入等离子体净化装置100，在气流均布板20导流布风作用下餐饮油烟在等离子体净化装置100内部均匀分布并依次经过旋转放电模块30、自动清洗模块40、静电吸附模块50和反电晕催化模块60。
在经过旋转放电模块30时，由于负高压直流电源对电晕电极62供电使得电极附近气体被电离产生大量负电荷，餐饮油烟中粒径介于2-50微米油烟颗粒物在负直流电晕作用下荷负电，粒径介于0.01-2微米的油烟颗粒物难以被荷电。
自动清洗模块40可以定时对静电吸附模块50进行旋转冲刷清洗，去除沉积在静电吸附模块50表面的油烟颗粒物。
在经过反电晕催化模块60时，由于反电晕催化模块60中的电晕电极62和辅助电极64分别由两个负高压直流电源供电，其中电晕电极62在放电过程中使得电晕电极62附近气体被电离产生大量负电荷并在整体式VOCs催化剂66内外表面累积，累积的电荷在蜂窝状基体内部孔隙产生叠加电场，当叠加电场的场强达到或超过蜂窝状基体内部孔隙表面晶须的击穿场强时产生反电晕等离子体。在反电晕等离子体作用下，荷电的油烟颗粒物反向溅射被静电吸附模块50捕集，避免油烟颗粒物在VOCs催化剂表面沉积，阻止VOCs催化剂中毒失活，延长VOCs催化剂使用时间。与此同时，反电晕等离子体产生在蜂窝状基体内部孔隙，由此形成等离子体反应通道，在等离子体反应通道中产生的自由电子、高能离子、活性粒子与VOCs相互作用生成CO2和H2O，高能离子、活性粒子可以与整体式VOCs催化剂66内外表面上的VOCs催化剂的活性组分紧密结合，充分发挥等离子体高反应活性和VOCs高反应选择性两者优势，激活VOCs催化剂反应活性，提高反电晕等离子体反应选择性，促进VOCs反应在常温或低温发生，最终餐饮油烟中的VOCs被氧化为H2O和O2。辅助电极64抑制电晕电极621放电向火花放电发展；净化后的餐饮油烟从出气口70排出等离子体净化装置100。
实施例3：
(1)生长碳化硅晶须的蜂窝状基体制备整体式VOCs催化剂
称取一定量炭黑和硅粉，Si:C摩尔比为1:1，混合均匀置于微波烧结炉中，微波频率为2.45GHz，微波源功率为4kw，得到碳化硅粉体。
称取一定量的十六水硫酸铝或者十八水硫酸铝加热到400℃脱除结晶水得到无水硫酸铝，然后称取一定量的无水硫酸铝和无水硫酸钠作为复合熔盐体系。
向堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体中加入碳化硅粉体、无水硫酸铝和无水硫酸钠，使堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体：碳化硅粉体：无水硫酸铝：无水硫酸钠质量比为36:24:20:20，并使堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体被碳化硅粉体、无水硫酸铝和无水硫酸钠至少部分包埋，优选地充分全部包埋。将混合物料置于马弗炉中在1100℃条件下焙烧6小时，自然冷却至室温，堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体表面生长形成致密的碳化硅晶须。
称取一定量草酸铈水合物、柠檬酸铜、乙酸锰和二氧化钛按照质量比6：10：2：82溶解在去离子水中，在60℃的水浴中混合搅拌2小时，在100℃下干燥12小时，在450℃下焙烧5小时得到VOCs催化剂粉体。
将VOCs催化剂粉体与羧甲基纤维素钠、硅溶胶、水按照25:20:15:40质量比混合均匀得到VOCs催化剂浆料，在真空涂覆机上将VOCs催化剂浆料涂覆在表面生长碳化硅晶须的堇青石、氧化铝、泡沫金属(镍)或碳化硅蜂窝状基体上，将涂覆后的材料置于干燥箱100℃干燥2小时，然后置于马弗炉450℃焙烧6小时。
(2)净化尾气
经过管道收集的餐饮油烟通过进气口10进入等离子体净化装置100，在气流均布板20导流布风作用下餐饮油烟在等离子体净化装置100内部均匀分布并依次经过旋转放电模块30、自动清洗模块40、静电吸附模块50和反电晕催化模块60。
在经过旋转放电模块30时，由于负高压直流电源对电晕电极62供电使得电极附近气体被电离产生大量负电荷，餐饮油烟中粒径介于2-50微米的油烟颗粒物在负直流电晕作用下荷负电，粒径介于0.01-2微米的油烟颗粒物难以被荷电。
自动清洗模块40可以定时对静电吸附模块50进行旋转冲刷清洗，去除沉积在静电吸附模块50表面的油烟颗粒物。
在经过反电晕催化模块60时，由于反电晕催化模块60中的电晕电极62和辅助电极64分别由两个负高压直流电源供电，其中电晕电极62在放电过程中使得电晕电极62附近气体被电离产生大量负电荷并在整体式VOCs催化剂66内外表面累积，累积的电荷在蜂窝状基体内部孔隙产生叠加电场，当叠加电场的场强达到或超过蜂窝状基体内部孔隙表面晶须的击穿场强时产生反电晕等离子体。在反电晕等离子体作用下，荷电的油烟颗粒物反向溅射被静电吸附模块50捕集，避免油烟颗粒物在VOCs催化剂表面沉积，阻止VOCs催化剂中毒失活，延长VOCs催化剂使用时间。与此同时，反电晕等离子体产生在蜂窝状基体内部孔隙，由此形成等离子体反应通道，在等离子体反应通道中产生的自由电子、高能离子、活性粒子与VOCs相互作用生成CO2和H2O，高能离子、活性粒子与整体式VOCs催化剂66内外表面上的VOCs催化剂的活性组分紧密结合，充分发挥等离子体高反应活性和VOCs高反应选择性两者优势，激活VOCs催化剂反应活性，提高反电晕等离子体反应选择性，促进VOCs反应在常温或低温发生，最终餐饮油烟中的VOCs被氧化为CO2和H2O。辅助电极64抑制电晕电极62放电向火花放电发展；净化后的餐饮油烟从出气口70排出等离子体净化装置100。
综上所述，本发明所提供的用于净化餐饮油烟的等离子体净化装置及方法至少具备以下优点中的至少一个：
在本发明实施例的等离子体净化装置中，旋转放电模块中的芒刺电晕电极被通电后发生尖端放电，使得周围的气体荷负电，从而使得餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物荷负电，进而允许被静电吸附模块捕集；而且旋转放电模块中的中心杆和芒刺电晕电极能够高速旋转产生离心力，该离心力使得沉积在中心杆和/或芒刺电晕电极上的油烟颗粒物离开中心杆和/或芒刺电晕电极，从而允许更多的油烟颗粒物被静电吸附模块捕集，故提高了处理效率。
电晕电极在放电过程中使得电晕电极附近气体被电离产生大量负电荷并在整体式VOCs催化剂内外表面累积，累积的电荷在蜂窝状基体内部孔隙产生叠加电场，当叠加电场的场强达到或超过蜂窝状基体内部孔隙表面晶须的击穿场强时产生反电晕等离子体。
在反电晕等离子体作用下，荷电的油烟颗粒物反向溅射，避免油烟颗粒物在VOCs催化剂表面沉积，阻止VOCs催化剂中毒失活，延长VOCs催化剂使用时间。
反电晕等离子体产生在蜂窝状基体内部孔隙，由此形成等离子体反应通道，在等离子体反应通道中产生的自由电子、高能离子、活性粒子与VOCs催化剂的活性组分紧密结合，充分发挥等离子体高反应活性和VOCs催化剂高反应选择性两者优势，激活VOCs催化剂反应活性，提高反电晕等离子体反应选择性，促进VOCs反应在常温或低温发生。
蜂窝状基体内外表面致密晶须可以提高对油烟颗粒物拦截捕集净化效率。
净化装置结构简单，可以模块化组装，占地面积小，即停即用，具有操作方便，净化效率高，能耗低，无二次污染等优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于净化餐饮油烟的方法，包括：
提供旋转放电模块，所述旋转放电模块包括中心杆和多个芒刺电晕电极，所述中心杆平行于气流流动方向设置，所述多个芒刺电晕电极围绕中心杆布置成预定图案，所述预定图案的截面为鱼骨图形；
通过中心杆旋转带动多个芒刺电晕电极旋转，并通过芒刺与中心杆的轴线成一预定角度在旋转放电区域中形成涡流，所述预定角度包括30-60度或120-150度；
通过芒刺电晕电极的尖端放电和所述涡流使得餐饮油烟中的粒径介于2-50微米的油烟颗粒物荷负电；
通过静电吸附模块捕集被荷负电的油烟颗粒物；
通过反电晕催化模块处理餐饮油烟中的VOCs；
通过正高压直流电源对静电吸附模块供电，使得静电吸附模块形成带有正电荷的电场，在电场力的吸引下，荷负电的油烟颗粒物被静电吸附模块吸附。
2.根据权利要求1所述的用于净化餐饮油烟的方法，其中，
通过所述涡流使得粒径较小的餐饮油烟颗粒物彼此黏附形成粒径较大的餐饮油烟颗粒物。
3.根据权利要求1或2所述的用于净化餐饮油烟的方法，其中，
所述芒刺电晕电极由猪鬃、尼龙丝、钢丝和铜丝中的至少一种制成，
所述中心杆由铁丝和不锈钢丝中的至少一种制成。
4.根据权利要求3所述的用于净化餐饮油烟的方法，其中，
通过自动清洗模块对静电吸附模块进行旋转冲刷清洗。
5.根据权利要求4所述的用于净化餐饮油烟的方法，其中，
在靠近静电吸附模块的入口处的四个角处设置4个喷嘴，每个喷嘴360度旋转。
6.根据权利要求5所述的用于净化餐饮油烟的方法，其中，
每个喷嘴以2-10m/s的速度喷射清洗液体。
7.根据权利要求6所述的用于净化餐饮油烟的方法，其中，
在通过反电晕催化模块处理餐饮油烟中的VOCs的过程中，
通过电晕电极使得附近气体电离产生负电荷，所述负电荷和整体式VOCs催化剂作用形成反电晕等离子体；
在反电晕等离子体作用下，荷负电的油烟颗粒物反向溅射被静电吸附模块捕集。
8.根据权利要求7所述的用于净化餐饮油烟的方法，其中，
所述负电荷在整体式VOCs催化剂内外表面累积，累积的负电荷在蜂窝状基体内部孔隙产生叠加电场，当叠加电场的场强达到或超过蜂窝状基体内部孔隙表面晶须的击穿场强时，产生反电晕等离子体。
9.根据权利要求8所述的用于净化餐饮油烟的方法，其中，
设置气流均布板使得餐饮油烟经由气流均布板进入旋转放电模块。
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