CN205199731U - 一种覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置 - Google Patents
一种覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置,包括覆金属绝缘介质板、平行金属电极板组、高压直流电源和高压脉冲电源，在平行金属电极板组中的相邻两个金属电极板之间通过高压直流电源形成平行电场，在覆金属绝缘介质板和接地金属电极板之间通过高压脉冲电源形成介质阻挡脉冲电场，在覆金属绝缘介质板上具有气体通流孔，气体通过气体通流孔流入介质阻挡脉冲电场中使气体中的微尘荷电，并通过平行金属电极板组间的平行电场收集。同时金属电极板表面覆盖二氧化钛膜，通过紫外灯照射金属电极板，使二氧化钛膜催化臭氧分解。本实用新型的有益效果是：具有极高脱除效率、空气净化量大、不需要额外耗材且不产生二次污染的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置。
背景技术
随着国家经济进步，燃油燃煤工业和重工业的发展、车辆增多等等因素，空气中的雾霾微尘污染已经成为中最为严重的自然灾害之一。已有充分的研究结果证明，直径小于10微米的气溶胶粒子，尤其是通常提到的PM2.5颗粒，会引起多种呼吸道疾病，甚至会影响新生儿体重。目前，空气污染物治理研究中，对于PM2.5颗粒物脱除已经成为研究重点。
作为普通消费者，家用空气净化器已经变得非常重要。目前已经成熟的家用空气净化器技术在颗粒微尘脱除方面，主要为两种技术，其一使用HEPA滤网进行气体过滤；其二采用静电除尘技术，使雾霾微尘在静电场中荷电，并在电场中偏移从而被收集。
目前，HEPA滤网技术已经较为成熟，例如飞利浦AC4076、夏普KC-2380SW、霍尼韦尔PAC35M、三个爸爸系列等。HEPA滤网对微尘颗粒的过滤效果较好。但是由于微尘颗粒在HEPA滤网上堆积，会导致滤网透气阻力增加，使空气净化器空气处理量迅速下降，同时堆积的灰尘会滋生细菌，产生异味，会对室内环境产生二次污染。在雾霾严重的时候，高效滤网的使用寿命仅为两三个月。频繁更换滤网明显增加空气净化器使用成本。
近些年，不需要更换滤网的静电集尘技术空气净化器开始出现，包括贝昂、双飞燕、富士通公司的铁将军、格力公司的大松等产品。这些公司的产品和所申请的诸多专利，均阐述了类似的技术方案。其实现过程是，通过丝状高压电极产生电晕放电，含雾霾微尘的空气通过时，微尘颗粒荷电，再通过平行电场，荷电颗粒物偏转，最终被电极板吸附。但是这一系列主要问题为，一、越细的丝状高压电极，放电效果越好，颗粒物脱除效率越高，因此通常选用0.1mm左右的金属丝，这种丝状电极容易变形、被氧化、不易清洗、长期使用易断裂，为长期使用带来隐患；第二，丝状高压电极会产生臭氧，臭氧浓度较高时，人会有不适感。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置，克服现有的丝状高压电极易变形、被氧化、不易清洗、长期使用易断裂的缺陷，实现高效脱除微尘颗粒。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置,包括覆金属绝缘介质板、平行金属电极板组、高压直流电源和高压脉冲电源，覆金属绝缘介质板与平行金属电极板组垂直设置，平行金属电极板组中的金属电极板彼此平行设置，在平行金属电极板组中的相邻两个金属电极板之间通过高压直流电源形成平行电场，接地的金属电极板为接地金属电极板，接高压直流电源的正高压的金属电极板为正高压金属电极板，在覆金属绝缘介质板和平行金属电极板组中的接地金属电极板之间通过高压脉冲电源形成介质阻挡脉冲电场，覆金属绝缘介质板包括绝缘介质板和覆盖在绝缘介质板的其中一面的金属箔，在覆金属绝缘介质板上具有气体通流孔，气体通过气体通流孔流入介质阻挡脉冲电场中通过脉冲放电使气体中的微尘荷电，并通过平行金属电极板组间的平行电场收集。
进一步限定，还包括紫外灯，同时平行金属电极板组中的金属电极板表面覆盖二氧化钛膜，通过紫外灯照射金属电极板，使二氧化钛膜催化臭氧分解。
进一步限定，覆金属介质板的绝缘介质板为环氧树脂板，金属箔为铜箔。
进一步限定，绝缘介质板的厚度为1～3.5mm，铜箔的厚度为18～50um，绝缘介质板内通过添加强化材料进行增强。
进一步限定，覆金属绝缘介质板上的气体通流孔的直径为12～36mm，气体通流孔(8)的出口端进行倒角，倒角的角度为30°～45°，相邻气体通流孔之间的圆心距为气体通流孔直径的1.5倍。
出于提高电晕放电效率的目的，必须提高金属箔周围电场强度，因此相邻金属电极板彼此交错布置，使接地电极板和金属箔距离靠近，使高压电极板远离金属箔，从而提高电晕发生效率。进一步限定，平行金属电极板组中的相邻金属电极板彼此交错布置，靠近覆金属绝缘介质板的金属电极板为接地金属电极板，接地金属电极板与覆金属绝缘介质板之间的距离L1为25～40mm，远离覆金属绝缘介质板的金属电极板为正高压金属电极板，正高压金属电极板与覆金属绝缘介质板之间的距离L2为40～60mm。
进一步限定，金属电极板为铝板或不锈钢板，厚度为0.5～1mm，二氧化钛膜为纳米二氧化钛膜。
进一步限定，二氧化钛膜通过溶胶-凝胶法镀到金属电极板的表面。
进一步限定，高压脉冲电源输出的电压波形为正半周高频交流电，电压幅值为4000～6000V，频率为25～50khz。
进一步限定，还包括引风机，引风机设置在平行金属电极板组的出风端。
本实用新型的有益效果是：
1、颗粒脱除效率极高。本实用新型提出的方案，采用铜箔作为电极，其厚度远远小于目前已有技术中所用的丝状电极，并采用脉冲正高压，形成介质阻挡放电，使气体电晕放电效率得到大幅度提升，脱除效率极高。
2、空气净化量大。本实用新型中提出的核心技术中没有滤网带来气体阻力，同时因为颗粒脱除效率极高，因此气体净化量远远超过同类产品，换言之，该方法非常适合大规模空气净化需求。
3、不需要额外耗材，不产生二次污染。本实用新型中采用电极板表面覆盖纳米二氧化钛作为催化剂，在紫外线照射下可以快速催化放电产生的臭氧分解，以达到减少气体污染物的目的。
综上所述，本实用新型提出的这种覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置具有极高脱除效率、空气净化量大、不需要额外耗材且不产生二次污染的有益效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明；
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的覆金属绝缘介质板的结构示意图；
图3为本实用新型的气体通流孔的边缘处结构示意图；
图4为本实用新型的金属电极板的结构示意图；
图5为本实用新型的覆金属绝缘介质板和平行金属电极板组的立体状态示意图；
图中：1.覆金属绝缘介质板，1-1.绝缘介质板，1-2.金属箔，2.接地金属电极板，3.正高压金属电极板，4.紫外灯，5.引风机，6.高压脉冲电源，7.高压直流电源，8.气体通流孔，9.二氧化钛膜。
具体实施方式
如图1、2、3、4和5所示，一种覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置,包括覆金属绝缘介质板1、平行金属电极板组、高压直流电源7和高压脉冲电源6、紫外灯4和引风机5。
覆金属绝缘介质板1包括绝缘介质板1-1和覆盖在绝缘介质板1-1的其中一面的金属箔1-2，金属箔1-2接高压脉冲电源6的输出端。在覆金属绝缘介质板1上具有供气体通过的气体通流孔8。为保证电晕区的空间占比，覆金属绝缘介质板1上的气体通流孔8的直径为12～36mm的圆孔，气体通流孔8的出口端进行倒角，倒角的角度为30°～45°，相邻气体通流孔8之间的圆心距为气体通流孔8直径的1.5倍。覆金属介质板的绝缘介质板1-1为环氧树脂板，金属箔1-2为铜箔。铜箔和环氧树脂板通过成熟的热压工艺粘合。绝缘介质板1-1的厚度为1～3.5mm，铜箔的厚度为18～50um。为提高介质板强度，绝缘介质板1-1内可以添加强化材料，如玻璃纤维强化材料。
平行金属电极板组中的金属电极板彼此平行设置，在平行金属电极板组中的相邻两个金属电极板之间通过高压直流电源7形成平行电场，接地的金属电极板为接地金属电极板2，接高压直流电源7的正高压的金属电极板为正高压金属电极板3。平行金属电极板组中的金属电极板表面覆盖二氧化钛膜9，通过紫外灯4照射金属电极板，使二氧化钛膜9催化臭氧分解。金属电极板为铝板或不锈钢板，厚度为0.5～1mm，二氧化钛膜9为纳米二氧化钛膜。二氧化钛膜9通过成熟的溶胶-凝胶法镀到金属电极板的表面。二氧化钛膜9厚度超过100nm。
平行金属电极板组中的相邻金属电极板彼此交错布置，靠近覆金属绝缘介质板1的金属电极板为接地金属电极板2，接地金属电极板2与覆金属绝缘介质板1之间的距离L1为25～40mm，远离覆金属绝缘介质板1的金属电极板为正高压金属电极板3，正高压金属电极板3与覆金属绝缘介质板1之间的距离L2为40～60mm。正高压金属电极板3与接地金属电极板2之间的间距根据高压直流电源7确定，以保证板间场强约为0.8×106至1×106V/m。平行金属电极板组的宽度W根据气体通流速度确定，以保证气体在金属电极板间通过时间超过15ms。
覆金属绝缘介质板1与平行金属电极板组垂直设置，在覆金属绝缘介质板1和平行金属电极板组中的接地金属电极板2之间通过高压脉冲电源6形成介质阻挡脉冲电场，气体通过气体通流孔8流入介质阻挡脉冲电场中通过脉冲放电使气体中的微尘荷电，并通过平行金属电极板组间的平行电场收集。
高压脉冲电源6由高频交流电源和整流器组成，输出的电压波形为正半周高频交流电，电压幅值为4000～6000V，频率为25～50khz。
引风机5是气体动力装置，设置在平行金属电极板组的出风端，使含雾霾微尘的空气依次通过以上诸设备。
实施例：
绝缘介质板1-1的厚度为2mm。铜箔的厚度为50μm。气体通流孔8的直径为20mm，气体通流孔8边缘处倒角角度为30°，相邻气体通流孔8的圆心距为30mm。
金属电极板由铝板制造，厚度为1mm。通过溶胶-凝胶法对金属电极板表面进行纳米二氧化钛镀膜，二氧化钛膜9厚度为100nm。
接地金属电极板2与覆金属绝缘介质板1之间的距离L1为25mm，正高压金属电极板3与覆金属绝缘介质板1之间的距离L2为50mm。正高压金属电极板3与接地金属电极板2之间的间距为4.5mm。平行金属电极板组的宽度W为70mm，平行电极板高度为340mm。平行金属电极板组中，总共由31片金属电极板组成，其中接地金属电极板2共16片，正高压金属电极板3共15片，总通流面积约为0.046m2。
高压脉冲电源6的电压幅值为4000V，频率为25kHz。
高压直流电源7输出电压为4000V。
紫外灯4和引风机5布置于平行金属电极板组之后。紫外灯4照射到金属电极板上。
引风机风量约为165m2/h。
采用烟饼燃烧产生雾霾颗粒，当实验空间为30m3时，当初始PM2.5达到1200μg/m3重度污染时，本除尘装置启动后，在97s时间内，PM2.5降至60μg/m3以下，达到良好气体状态。
Claims (10)
1.一种覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置,其特征是：包括覆金属绝缘介质板(1)、平行金属电极板组、高压直流电源(7)和高压脉冲电源(6)，覆金属绝缘介质板(1)与平行金属电极板组垂直设置，平行金属电极板组中的金属电极板彼此平行设置，在平行金属电极板组中的相邻两个金属电极板之间通过高压直流电源(7)形成平行电场，接地的金属电极板为接地金属电极板(2)，接高压直流电源(7)的正高压的金属电极板为正高压金属电极板(3)，在覆金属绝缘介质板(1)和平行金属电极板组中的接地金属电极板之间通过高压脉冲电源(6)形成介质阻挡脉冲电场，覆金属绝缘介质板(1)包括绝缘介质板(1-1)和覆盖在绝缘介质板(1-1)的其中一面的金属箔(1-2)，在覆金属绝缘介质板(1)上具有气体通流孔(8)，气体通过气体通流孔(8)流入介质阻挡脉冲电场中通过脉冲放电使气体中的微尘荷电，并通过平行金属电极板组间的平行电场收集。
2.根据权利要求1所述的覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置,其特征是：还包括紫外灯(4)，同时平行金属电极板组中的金属电极板表面覆盖二氧化钛膜(9)，通过紫外灯(4)照射金属电极板，使二氧化钛膜(9)催化臭氧分解。
3.根据权利要求1所述的覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置，其特征是：所述的覆金属介质板的绝缘介质板(1-1)为环氧树脂板，金属箔(1-2)为铜箔。
4.根据权利要求3所述的覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置，其特征是：绝缘介质板(1-1)的厚度为1～3.5mm，铜箔的厚度为18～50um，绝缘介质板(1-1)内通过添加强化材料进行增强。
5.根据权利要求1所述的覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置，其特征是：所述的覆金属绝缘介质板(1)上的气体通流孔(8)的直径为12～36mm，气体通流孔(8)的出口端进行倒角，倒角的角度为30°～45°，相邻气体通流孔(8)之间的圆心距为气体通流孔(8)直径的1.5倍。
6.根据权利要求1所述的覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置，其特征是：所述的平行金属电极板组中的相邻金属电极板彼此交错布置，靠近覆金属绝缘介质板(1)的金属电极板为接地金属电极板(2)，接地金属电极板(2)与覆金属绝缘介质板(1)之间的距离L1为25～40mm，远离覆金属绝缘介质板(1)的金属电极板为正高压金属电极板(3)，正高压金属电极板(3)与覆金属绝缘介质板(1)之间的距离L2为40～60mm。
7.根据权利要求1所述的覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置，其特征是：所述的金属电极板为铝板或不锈钢板，厚度为0.5～1mm，二氧化钛膜(9)为纳米二氧化钛膜。
8.根据权利要求2所述的覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置，其特征是：所述的二氧化钛膜(9)通过溶胶-凝胶法镀到金属电极板的表面。
9.根据权利要求1所述的覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置，其特征是：所述的高压脉冲电源(6)输出的电压波形为正半周高频交流电，电压幅值为4000～6000V，频率为25～50khz。
10.根据权利要求1所述的覆铜介质阻挡电极和光触媒耦合静电除尘装置，其特征是：还包括引风机(5)，引风机(5)设置在平行金属电极板组的出风端。
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2015
- 2015-10-19 CN CN201520809544.2U patent/CN205199731U/zh active Active
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