CN203744346U - 一种复合型具有耦合功能的油烟净化器 - Google Patents

一种复合型具有耦合功能的油烟净化器 Download PDF

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一种复合型具有耦合功能的油烟净化器,包括一壳体,该壳体具有一进风口和一出风口,且在该进风口和出风口之间形成一气体通道,沿所述进风口至出风口,在所述气体通道内依次设置静电捕集单元和催化吸收单元,所述静电捕集单元包括电离区和捕集区,所述催化吸收单元包括催化剂和负载该催化剂的载体,其中所述催化剂包括活性组分和辅助组分,该活性组分为过渡族金属元素的氧化物,辅助组分为Al2O3或TiO2。该油烟净化器结构简单,制作成本低,净化效率高,结构紧凑,且使用寿命长,无需经常维护,且催化吸收单元能在常温下对经静电捕集单元激发的高能态油烟气分子进行净化。

Description

一种复合型具有耦合功能的油烟净化器技术领域
[0001] 本实用新型涉及油烟净化器领域,尤其涉及一种复合型具有耦合功能的油烟净化器。
背景技术
[0002] 随着社会进步,人们的环保意识和健康意识日益增强,厨房烹饪过程中产生的污染对环境和健康的影响越来越受到关注。厨房烹饪污染主要来自燃气的燃烧排放和烹饪油烟,其中燃气燃烧的主要排放污染物是CO、NOx, SO2和颗粒物等,而烹饪油烟包括食用油及食品在高温下的挥发物及其冷凝物气溶胶、水气及室内含尘气体的混合气,其所含成份相当复杂,有饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸,加上氧化裂解后的多种短链醛、酮、酸、醇等有刺激性味道产物及尘和水汽等,从形态上看,烹饪油烟包括颗粒物及气态污染物两类,即油烟排放包括由液体和固体组成的颗粒物排放(PM)及挥发性有机化合物排放(VOCs),其中颗粒物的粒径较小,一般的粘度较大,因此厨房油雾气中包含气、固、液三相。目前,一般采用脱排油烟机的方式,将烹饪产生的污染排放到户外大气中,以降低对室内环境的危害,但这只是污染的转移,这种未经处理的直接排放对大气污染和身体健康造成了极大影响,目前油烟污染已成为大气污染中的一大投诉热点。
[0003] 近年来公开的净化型吸油烟机技术和装置中,采用多种方法对油烟气体进行净化处理,如旋风分离与静止滤网相结合的技术,高压静电净化技术,或者多种方法结合的复合型除油烟技术,如授权公告号为CN202350156U的中国发明专利、公开号为CN1449858A的中国发明专利、授权公告 号为CN202606304U的中国发明专利等,这些方法一定程度上可改善排放,但净化效率不高,并且难以实现有害与异味气体的净化。
[0004] 去除油烟异味的方法有多种,包括活性炭吸附除味法、臭氧除味法、光触媒除味法、催化剂除味法等,如授权公告号为CN201200850Y、CN202927921U、CN201189431Y、CN201832713U、CN201463029U、CN26311616Y、CN2804683Y 等中国发明专利,公开号为CN101607177A、CN101406789A、CN1765421A、CN1669654A 等中国发明专利等。这些去除油烟异味的方法普遍存在了效果不佳的问题,其中活性炭吸附除味易饱和,且细菌、霉菌还可能在活性碳上繁殖、发臭,从而造成二次污染;高浓度臭氧会对人的健康产生危害;光触媒需增加紫外灯,较耗电,且紫外线会加快塑料的老化,使用过程中油烟溶剂将光源覆盖,导致光触媒无法工作;现有的催化剂法中通常需要用到钯(Pd)、钼(Pt)、银(Ag)等贵金属,普遍存在着除味效果不佳,易劣化,易饱和的问题。并且,现有的催化剂法中催化剂一般在较高温度下作用,如授权公告号为CN1140343C的中国发明专利《一种油烟净化催化剂及其制备方法和应用》公开了一种催化剂,该催化剂的净化温度为200~500°C,而油烟气的温度一般为几十度,并且在净化过程中会进一步降低,而达到室温左右。
实用新型内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术而提供一种油烟净化效果好,且在常温下可有效去除有害和异味气体的复合型具有耦合功能的油烟净化器。
[0006] 本实用新型解决解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种复合型具有耦合功能的油烟净化器,包括一壳体,该壳体具有一进风口和一出风口,且在该进风口和出风口之间形成一气体通道,其特征在于:沿所述进风口至出风口,在所述气体通道内依次设置静电捕集单元和催化吸收单元,所述静电捕集单元包括电离区和捕集区,所述催化吸收单元包括催化剂和负载该催化剂的载体,其中所述催化剂包括活性组分和辅助组分,该活性组分为过渡族金属元素的氧化物,辅助组分为Al2O3或Ti02。
[0007] 所述载体为蜂窝陶瓷载体板,该蜂窝陶瓷载体板为方形孔道结构,固定设置于一框架内。
[0008] 为进一步加强净化效果,所述气体通道内还设置有位于所述静电捕集单元前方的油烟分离单元,该油烟分离单元包括过滤网,且该过滤网包括多个上下交错排列的过滤片,从而使得该油烟净化器中形成三级过滤,强化净化效果。
[0009] 所述过滤片呈“V”字型,在过滤片的外周设置一边框,从而形成所述过滤网,且所述过滤网呈波浪型,油烟气体经过过滤网时,使油烟气体气流流动方向改变,形成湍流和气流漩涡,使得油烟气体分子与过滤网充分碰撞,最大程度地去除油烟气体中大颗粒的油滴和水滴。
[0010] 作为优选,所述过滤网为抽屉式结构,过滤网的厚度为IOmm〜70mm,抽屉式结构方便对过滤网进行日常维护和更换,而过滤网合适的厚度在保证过滤效果的前提下,减少空间占用,降低生产成本。
[0011] 所述第二级静电捕集单位为抽屉式结构,其中所述电离区包括通电钨丝和多组第一接地极板,所述捕集区包括通电极板和多组第二接地极板,且该第二接地极板上设置圆孔,圆孔内部连接有通电导体,以使相邻第二接地极板间形成电压,抽屉式结构方便对静电捕集单位进行日常维护和更换,油烟气体进入静电捕集单位后,经过电离区使油烟气体中的颗粒物带不同的电荷,经过捕集区时,在电场力的作用下,使带不同电荷的颗粒物分别向不同极性的极板运动,从而达到捕集细微颗粒的效果;同时,由于静电捕集单元具有较强的功率,使部分空气中的氧气被电离为活泼的氧原子,单个氧原子与一个氧分子结合,形成臭氧。
[0012] 作为优选,所述电离区的长度为20mm〜50mm,相邻第一接地极板间的间距为20mm〜80mm ;所述捕集区的长度为200mm〜500mm,相邻第二接地极板间的间距为12mm〜25mm,这样电离区可使油烟气体中的颗粒物带上不同的电荷,而带不同电荷的颗粒物到达捕集区时能充分分离,达到捕集的效果。
[0013] 所述壳体的下部设置有一集油盘,所述第一级油烟分离单元和第二级静电捕集单元的下端分别设置有一与所述集油盘相通的漏油口,第一油烟分离单元和第二级静电捕集单元过滤收集的油滴和水滴在重力作用下,由漏油口收集与集油盘中。
[0014] 与现有技术相比,本实用新型的优点在于:本实用新型中的油烟净化器包括静电捕集单元和催化吸收单元,通过多次保护和净化以及高压静电耦合催化的方法,对油烟气体中的油脂、颗粒物、挥发性有机物、异味气体和其他有害气体的一次性通过去除率可达到90%以上,实现了对厨房油烟的高效、持久的净化,净化了油烟,保护了大气环境。具体地,该油烟净化器具有以下优点:[0015] (I)结构简单,制作成本低:
[0016] 该净化器为一封闭的系统,油烟气横向流过,系统内部件简单,不易堵塞,工作可靠,同时也降低了成本。
[0017] (2)净化效率高,设备阻力小:
[0018] 经试验表明,本实用新型对通过的油烟气净化率大于90%,由于采用净化办法以碰撞、静电捕集为主,气流的流动阻力小,风量损失小。
[0019] (3)净化效果好,能耗低:
[0020] 本实用新型经过静电捕集单元和催化吸收单元过滤,其中静电捕集单元具有较强的功率除将空气中的氧气电离为活泼的氧原子外,还使此时油烟气中的主要成分(有害气体VOCs和异味)激发到高能态,形成高能态油烟分子,处高能态的有害气体VOCs和异味物质进入催化吸收单元净化时,催化剂可在常温下对其进行作用,降低了能耗,增强了催化吸收单元中的净化效果,而这些有害气体和异味物质如果未经前道静电捕集单元处理的话,则因为不存在所述的高活性物种以及使这些有害气体和异味物质激发到高能态的话,催化剂在常温下是无法对其进行有效催化分解的。
[0021] (4)净化装置体积小,结构紧凑:
[0022] 本实用新型结构紧凑,体积小巧,适合安装在普通家庭厨房中,实现了家庭烹饪的空气净化。
[0023] (5)使用寿命长,无需经常维护:
[0024] 该设备工作可靠,免维护周期长,静电捕集单元可长期可靠工作,无需专业维护,催化吸收单元中使用的催化剂以经过特殊处理的蜂窝陶瓷板为载体,以过渡族金属氧化物为催化剂的活性组分,经久耐用,寿命长。
附图说明
[0025] 图1为本实用新型中复合型具有耦合功能的油烟净化器的结构示意图;
[0026] 图2为本实用新型中复合型具有耦合功能的油烟净化器的另一方向结构示意图。
具体实施方式
[0027] 以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0028] 如图1、2所示,一种复合型具有耦合功能的油烟净化器,包括一壳体1,该壳体I的左右两端分别设置有进风口 11和出风口 12,且在进风口 11和出风口 12之间形成一气体通道,其中进风口 11和出风口 12处分别设置有进风罩111和出风罩121,用于对进、出气体进行导流,进风口 11和出风口 12的截面呈圆形,气流通道的截面扩展呈方形,同时沿进风口 11至出风口 12,在气体通道内依次设置油烟分离单元2、静电捕集单元3以及催化吸收单元4,油烟气体从进风口 11,经进风罩111的导流作用,依次通过油烟分离单元2、静电捕集单元3以及催化吸收单元4,再经过出风罩121以及与出风罩121连接的出风口 12,从而排出室外。壳体I的下部中央设置有一集油盘6,上述油烟分离单元2和静电捕集单元3的下端分别设置有一与集油盘6相通的漏油口(未示出),从而可使油烟分离单元2和静电捕集单元3中吸附的油烟颗粒能在重力作用下沿漏油口收集于集油盘6中。为方便该油烟净化器的设置,壳体I下部的两端还设置有支撑脚5。[0029] 油烟分离单元2包括波浪型铝合金过滤网21,过滤网21的外周包覆有金属边框22,金属边框22内部设置多个呈“V”字型、上下交错排列的过滤片,油烟气体经过过滤网时,使油烟气体气流流动方向改变,形成湍流和气流漩涡,可使油烟气体分子与过滤网充分碰撞,最大程度地去除油烟气体中大颗粒的油滴和水滴。进一步,过滤网为抽屉式结构,抽屉式结构方便对过滤网进行日常维护和更换;过滤网的厚度为20mm,可在保证过滤效果的前提下,减少空间占用,降低生产成本。油烟气体经过油烟分离单元2的第一级净化,可有效去除大颗粒的油滴、水滴等。
[0030] 静电捕集单元3包括电离区31和捕集区32,由电箱7提供电源,其中电离区31包括通电钨丝和多组第一接地极板,捕集区包括通电极板和多组第二接地极板,且该第二接地极板上设置圆孔,圆孔内部连接有通电导体,以使相邻第二接地极板间形成电压,油烟气体进入静电捕集单位3后,经过电离区31使油烟气体中的颗粒物带不同的电荷,经过捕集区32时,在电场力的作用下,使带不同电荷的颗粒物分别向不同极性的极板运动,从而达到捕集细微颗粒的效果;同时,由于静电捕集单元具有较强的功率,使部分空气中的氧分子电离为活泼的氧原子,单个氧原子与一个氧分子结合,形成活性物种,如臭氧(03),而且还将油烟气中的有害气体VOCs和异味分子等激发到高能态,形成高能态油烟气分子。主要反应过程如下:
[0031] l)e+02 — 20+e; (I)
[0032] 2)0+02 —O3 (2)
[0033] 本实施例中,该静电捕集单元3为抽屉式结构,这样方便对该静电捕集单元3进行日常维护和更换,同时,本实施例中电离区31的长度为30mm,相邻第一接地极板间的间距为20mm ;所述捕集区32的长度为250mm,相邻第二接地极板间的间距为20mm,这样电离区31可使油烟气体中的颗粒物带上不同的电荷,而带不同电荷的颗粒物到达捕集区32时能充分分离,达到捕集的效果。
[0034] 催化吸收单元4包括能与静电捕集单元3释放的活性物种(03)的能级相匹配、且能将该活性物种进一步转化为高活性物种的催化剂(未示出)和负载该催化剂的载体。催化剂的活性组分为Fe、C0、N1、Cu、Zn、Ce氧化物中的一种或几种,负载该催化剂的载体为蜂窝陶瓷载体板42,固定设置于一框架41内。催化吸收单元4实现了 “吸附/浓缩-催化”的耦合,具体地:催化剂在静电捕集单元3的静电场所提供的能量和产生的臭氧等活性物种作用下,常温下将油烟气体中激发到高能态的异味分子及有害气体分子快速氧化分解,去除油烟中的挥发性有机物及气体。主要反应过程如下:
[0035] 高压静电下的反应:
[0036] I) e+02 — 20+e; (I)
[0037] 2) 0+02 — 03 (2)
[0038] 在偶合催化剂作用下进一步发生如下反应:
[0039] I) 0+H20 — 2.0H,(3)
[0040] 2) H02+03 —.0H+20 (4)
[0041] 3)2.0H+02 — 2H02 (5)
[0042] 催化吸收单元4主要包括以下功能:1)捕获和浓缩污染物;2)接收静电场产生的臭氧等活性物种和高能态分子;3)产生的羟基自由基(.0H)和活性氧(0-,02-, 03-)等,常温下将油烟中的挥发性有机物、碳氢化合物等氧化分解为C02和水等无毒物质。催化剂能使得被吸附在载体上的异味及有害气体不断地分解或氧化转化为无害物质,避免了吸附饱和后不再有净化效果的缺点,实现长久使用、无需专业维护的目的,且催化剂在反应前后,物理、化学性质不变,不会被消耗,所以自身的催化能力并不随时间的增加而衰减。
[0043] 本实施例中催化剂的制备方法为:
[0044] 首先,蜂窝陶瓷板预处理:将Al2O3或TiO2粉体与去离子水混合,乳化5〜10分钟,形成浓度为0.1〜0.6mol/L的悬浊液,将蜂窝陶瓷载体板浸溃于上述悬浊液,放入烘箱100°C烘干。
[0045] 其次,催化剂活性组分前驱体溶液制备:将Fe、Co、N1、Cu、Zn、Ce、Mn金属硝酸盐中的一种或几种溶于去离子水中,充分搅拌形成浓度为0.1〜1.5mol/L的溶液,向制得的溶液中加入溶液重量0.3〜2.0wt%的胶合剂,乳化5〜10分钟,制得催化剂活性组分前驱体。
[0046] 最后,催化剂活性组分负载:将预处理过的蜂窝陶瓷板浸溃于前驱体溶液中,烘干后置于马弗炉中,200〜700°C加热2〜5小时,制得所述催化剂。
[0047] 综上,本实用新型中的油烟净化器,使油烟气体首先经过油烟分离单元,通过改变气流流动方向,形成湍流与气流漩涡,使油烟气体进行充分地碰撞,去除了油烟气中大颗粒的油滴、水滴。然后,使油烟气进入静电捕集单元,经过电离区使油烟气中的颗粒物带不同电荷,经过捕集区时,在电场力的作用下,使带不同电荷的颗粒物分别向不同极性的极板运动,达到捕集细微颗粒的效果;同时,由于静电捕集单元具有较强的功率,使部分空气中的氧气被电离为活泼的氧原子,单个氧原子与一个氧分子结合,形成臭氧,而且将油烟气中的有害气体分子和异味分子激发到高能态。经过上述两个单元的净化处理,已经去除油烟气中绝大多数颗粒物,此时油烟气中的主要成分为有害气体VOCs和异味。高压静电产生的臭氧具有一定的氧化性,但是单独的臭氧对有机污染物和异味的去除能力很有限。为了进一步促进对有害气体的去除,通过采用了能与高压静电所释放活性物种的能级相匹配的催化齐U,可将臭氧等活性物种进一步转化为羟基自由基(.0H)等高活性物种,继而分解有害物质。因此在催化吸收单元中,以经过特殊处理的蜂窝陶瓷板为载体,该载体能对油烟气体中的有害气体及异味进行高效吸附和捕集;以过渡族金属氧化物为催化剂的活性物种组分,负载于蜂窝陶瓷板载体表面,在静电场提供的能量和产生的臭氧等活性物种作用下,将油烟气体中的异味及有害气体快速氧化分解,去除油烟中的挥发性有机物及气体。通过上述三个单元的净化,处理后的油烟气排放更加清洁无害,最大程度地消除了厨房油烟对人类健康的危害和对大气环境的影响。

Claims (8)

1.一种复合型具有耦合功能的油烟净化器,包括一壳体,该壳体具有一进风口和一出风口,且在该进风口和出风口之间形成一气体通道,其特征在于: 沿所述进风口至出风口,在所述气体通道内依次设置静电捕集单元和催化吸收单元,所述静电捕集单元包括电离区和捕集区,所述催化吸收单元包括催化剂和负载该催化剂的载体,其中所述催化剂包括活性组分和辅助组分,该活性组分为过渡族金属元素的氧化物,辅助组分为Al2O3或Ti02。
2.如权利要求1所述的复合型具有耦合功能的油烟净化器,其特征在于:所述气体通道内还设置有位于所述静电捕集单元前方的油烟分离单元,该油烟分离单元包括过滤网,且该过滤网包括多个上下交错排列的过滤片。
3.如权利要求2所述的复合型具有耦合功能的油烟净化器,其特征在于:所述过滤片呈“V”字型,在过滤片的外周设置一边框,从而形成所述过滤网,且所述过滤网呈波浪型。
4.如权利要求3所述的复合型具有耦合功能的油烟净化器,其特征在于:所述过滤网为抽屉式结构,过滤网的厚度为IOmm〜70mm。
5.如权利要求1〜4任一权利要求所述的复合型具有耦合功能的油烟净化器,其特征在于:所述静电捕集单位为抽屉式结构,其中所述电离区包括通电钨丝和多组第一接地极板,所述捕集区包括通电极板和多组第二接地极板,且该第二接地极板上设置圆孔,圆孔内部连接有通电导体,以使相邻第二接地极板间形成电压。
6.如权利要求5所述的复合型具有耦合功能的油烟净化器,其特征在于:所述电离区的长度为20mm〜50mm,相邻第一接地极板间的间距为20mm〜80mm ;所述捕集区的长度为200mm〜500mm,相邻第二接地极板间的间距为12mm〜25mm。
7.如权利要求5所述的复合型具有耦合功能的油烟净化器,其特征在于:所述壳体的下部设置有一集油盘,所述油烟分离单元和静电捕集单元的下端分别设置有一与所述集油盘相通的漏油口。
8.如权利要求5所述的复合型具有耦合功能的油烟净化器,其特征在于:所述载体为蜂窝陶瓷载体板。
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