CN206746815U - 一种电磁过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁过滤装置，用于对经过该装置的气体进行过滤，该装置包括：金属网，其带有正电荷或者负电荷，使经过的气体中的颗粒物质带上正电荷或者负电荷；吸附体，带有与洁净金属网相反的电荷，对经过洁净金属网的带电颗粒物质进行吸附。通过该电磁过滤装置，可以对例如汽车尾气进行处理，减少尾气对空气的污染。

Description

一种电磁过滤装置

技术领域

本实用新型专利涉及物理电学领域，尤其是涉及一种电磁过滤装置。

背景技术

近年来，我国多地出现持续雾霾天气似乎已经常态化，特别是在华北、华东和华中等地区尤为如此。通常，雾是指在相对高的空气湿度情况下，在贴近地面的空气中形成的微小水滴(或冰晶)的悬浮体，或者说，雾就是接近地面的云，是一种自然的天气现象。霾是指悬浮在大气中的大量细小颗粒物的结合体，是由空气中大量的细颗粒物质构成的。气象上区分雾霾天气时通常以湿度为参数，当湿度大于90％时把低能见度天气称为雾天，湿度小于80％时称为霾天，湿度在80-90％之间则称为雾霾天。另外，我们也可以从颜色上来简单区分空气中雾和霾，当出现雾时，空气一般呈现乳白色；而当出现霾时，空气往往看上去较浑浊，呈现灰色、黄色或红色。可见，霾的出现与空气的污染程度有密切关系。

眼下，不经意间PM2.5(particulate matter颗粒物单位为每立方米空气中的含量)已成为人们口中的热词，人们在雾霾天的直接感受是水平能见度下降。PM2.5是大气中直径小于等于2.5μm、即小于等于2.5×10-6m的颗粒悬浮物，能被肺泡吸收并进入血液。WHO认为，每立方米PM2.5小于10微克是安全值，而我国有的地区达到50微克以上，有的甚至接近80微克，比撒哈拉沙漠还要高。

空气中的颗粒物在漂移过程中会吸附空气中各种其他物质，并可能在颗粒物表面进行物理化学反应，这就进一步增加了颗粒物构成的复杂性，特别是城市污染空气中颗粒物的成分更为复杂。有研究结果表明，城市污染空气颗粒物中包括几十种微量金属和非金属元素。通常认为，有的研究认为，PM2.5的主要物质有元素碳、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐等等，这些物质约占70—80％，还有钠、镁、钙、铝、铁等各种元素，也有铅、锌、砷、镉、铜等主要源自人类污染的重金属元素。此外，空气中的多种微生物、细菌、病毒以及某些致癌物成分。由于PM2.5属于细颗粒物，而且在大气中的滞留时间长、输送距离远，因此会成为空气中诸多有毒、有害物质的载体，其中包括多环芳烃(PAHs)类化合物等强致癌有机污染物(POPs)。

有报道指出，PM直径大于10微米的颗粒物一般会被呼吸器官拦下，如PM10及以上的粗颗粒物大部分会会被滞留在人的口腔、鼻腔和咽喉部，而PM2.5及以下的细颗粒物则会通过呼吸道，到达人的肺部，直接影响肺的通气功能，诱发肺部疾病，甚至导致心血管疾病。更重要的是由于PM2.5中吸附了很多有害和有毒物质，无疑这会对人的呼吸系统、心血管系统、免疫系统、生育能力、神经系统和遗传等会产生影响。世界卫生组织在2005年版《空气质量准则》中也指出：当PM2.5年均浓度达到每立方米35微克时，人的死亡风险比每立方米10微克的情形约增加15％。一份来自联合国环境规划署的报告称，PM2.5每立方米的浓度上升20毫克，中国和印度每年会有约34万人死亡。

空气中的PM来源于自然界和人类行为两个方面，源自自然界的主要有土壤粒子、森林火灾和火山爆发以及漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌等。源自人类行为的主要有工业生产、煤炭燃烧、石油燃烧、垃圾燃烧、生物质燃烧以及农业废物等。此外，排放到大气中的某些气体，可以通过复杂的物理化学过程转化成粒子，成为PM2.5中的二次粒子。例如，由H2S生成的硫酸盐，由SO2生成的硫酸盐，由NOx生成的硝酸盐，由NH2生成的铵盐等等。虽然自然过程也会产生PM2.5，但空气中PM2.5的主要来源还是人为排放。

有研究结果认为，空气中PM2.5的本地来源中，机动车尾气排放是第一大来源，大约占比为22％；煤炭燃烧是第二大本地来源，占比为17％左右；工业生产(如：水泥、化工、工业喷涂等)是第三大本地来源，约占总量的16％左右。此外，还有异地PM2.5漂移等因素。

我国环保部门于1996年公布了对PM10监测的国家标准(即GB-1996)，明确将PM10纳入了空气质量监测指标，并自1998开始发布空气中PM10的监测数据。

2012年3月2日我国发布了新的《环境空气质量标准》，首次将PM2.5纳入国家环境空气质量标准(限值与WHO(世界卫生组织)过渡期目标-1一致)，并拟于2016年生效。自从1997年美国率先将PM2.5列为检测空气质量的一个重要指标后，实施PM2.5标准的国家已有加拿大、美国、澳大利亚、新西兰、墨西哥、欧盟、英国以及日本、泰国印度和香港等国家和地区。下表是世界卫生组织和一些国家环境空气中PM2.5标准的限值。

环境空气中PM2.5的标准限值(微克/立方米)

国家/组织	年均限值	日均限值
			世界卫生组织---指导值	10	25
世界卫生组织过度期目标--1	35	75
			世界卫生组织过度期目标--2	25	50
世界卫生组织过度期目标--3	15	37.5
			加拿大	8	25
澳大利亚	8	24
			美国	15	35
日本	15	无
			欧盟	25	35
中国	35	75

由此可见，空气中汽车尾气对PM2.5的贡献率至少达到了22％以上，已经到了刻不容缓的程度，研究汽车尾气过滤问题既有现实意义又有使用价值。

对汽车尾气的过滤方法会同样适用于其他方式排放的气体，因此，对含有颗粒物的气体进行有效处理将对改进环境有重大意义。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种电磁过滤装置，能够有效滤除各种被排放气体中的有害颗粒物质。

(二)技术方案

一种电磁过滤装置，用于对经过该装置的气体进行过滤，该装置包括：金属网，其带有正电荷或者负电荷，使经过的气体中的颗粒物质带上正电荷或者负电荷；吸附体，带有与金属网相反的电荷，对经过金属网的带电颗粒物质进行吸附。

优选地，该装置还包括：偏转线圈，其产生电磁场，使得被金属网排 斥的带电颗粒物质在经过该电磁场时，朝着吸附体的位置进行偏转。

优选地，该装置还包括：静电发生器，其产生静电，有两个输出，分别输出正电和负电，一个输出连接金属网，另一个输出连接吸附体。

优选地，所述吸附体为棉芯。

优选地，该装置还包括入气口和出气口，入气口接收待处理的气体，气体中的颗粒物质被吸附体吸附之后，气体通过出气口被排放。

优选地，从入气口向出气口方向，依次设置金属网、偏转线圈和吸附体。

(三)有益效果

根据本实用新型的方案，能够有效降低例如汽车尾气排出时PM2.5的浓度，从而实现保护环境，绿色出行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是汽车尾气电磁过滤装置总体设计图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

根据本实用新型提出的电磁过滤装置，可用于过滤气体中的颗粒物质，例如处理汽车尾气，抽油烟机排出的烟气等。

图1示出了该电磁过滤装置的结构示意图，如图1所示，该电磁过滤 装置包括：入气口1、金属网2、静电发生器3、偏转线圈4、吸附体5、出气口6以及外壳，在从入气口1向出气口6的方向上，依次设置有金属网2、偏转线圈4、吸附体5。

该电磁过滤装置的外壳形状可根据其应用环境进行不同的设计。例如当应用于处理汽车尾气时，外壳形状优选为圆柱形管状，以方便与汽车排气管很好的结合，管状的两端开口，以方便进气和排气。该装置可以独立安装到汽车排气管上，也可以与排气管设计为一体，将排气管的外壳作为电磁过滤装置的外壳。当应用于处理餐厅抽油烟机排出的烟气时，可根据排气管道的形状进行合理设计。电磁过滤装置的外壳的设计只要符合能够将排气管道排出的气体全部进入该电磁过滤装置的入气口1就可以。

下面的实施例是以该电磁过滤装置应用于处理汽车尾气为例进行描述。

所述电磁过滤装置的一端是入气口1，汽车排气管排出的尾气直接从入气口1进入到电磁过滤装置。

尾气从入气口1进入后，首先经过带负电荷的金属网2。金属网2与电磁过滤装置的外壳(例如管状)横截面平行设置，且与横截面大小形状相同，以保证尾气能够全部被该金属网2吸附。该带负电荷的金属网2与静电发生器3的负极相连，当静电发生器3在工作状态时，该金属网2带有负电荷。当尾气从入气口1进入后，尾气中的颗粒物接近带有负电荷的金属网2时，会受到强烈的吸引力，因为带电体具有吸引轻小物体的性质，但是当颗粒物到达洁净金属网2带上负电后，基于同性相斥原理，很快又受到金属网2对它的排斥力，带负电的颗粒物会离开金属网2。该金属网 2可以由不锈钢或铝等易带电金属制成，网孔细密，以保证从汽车排气口排出的细小颗粒状物质都能够经过该金属网而带上负电。

在此通过举例的方式说明了金属网2带有负电荷，金属网2也可以带有正电荷，与其带有负电荷的工作原理完全相同，其所带电荷只要与吸附体5相反就可以。金属网2是洁净的，在使用过程中不需要更换。

静电发生器3用于产生静电，输出即有正也有负。根据本实用新型实施例，静电发生器3是由静电发射棒和直流高压电源组成。直流高压电源提供给静电发射棒负(或正)高压，使静电发射击棒发射负离子(或正离子)然后使物体(工件)带上电荷(人工荷电)。电压越高，有效范围越大。静电发生器3的负极连接到金属网2，使金属网2带上负电荷。所述静电发生器3的正极连接到吸附体5，使吸附体5带上正电荷。或者正极连接到金属网2，负极连接到吸附体5。

偏转线圈4设置在电磁过滤装置的外壳壁上，优选设置在内壁上。偏转线圈4由行偏转线圈和场偏转线圈组成，其中行偏转线圈通有由行扫描电路提供的锯齿波电流，产生垂直方向上线性变化的磁场，对带电颗粒物质产生水平方向的作用力。场偏转线圈通有由场扫描电路提供的锯齿波电流，产生一个水平方向线性变化的磁场，对带电颗粒物质产生垂直方向的作用力。行偏转线圈和场偏转线圈分别设置在电磁过滤装置的壁上，例如设置在正相对的位置。带电颗粒物质在经过偏转线圈4产生的磁场时，会在洛伦磁力的作用下发生偏转(水平方向的磁场会使电子颗粒物束在竖直方向偏转，而竖直方向的磁场则会使电子束在水平方向旋转)，通过控制磁场的大小和方向就能使经过该磁场的带负电的颗粒物朝着预定的方向 运动。其中磁场的大小可通过控制通过线圈的电流来控制，磁场的方向可通过设置行偏转线圈和场偏转线圈的位置来控制。

吸附体5与静电发生器3的正极相连，吸附体的大小比电磁过滤装置的横截面小。当吸附体5带有正电荷之后，只要设定好偏转线圈4的磁场的大小和方向就能使带负电荷的颗粒物准确打在该带有正电荷的吸附体5上，并被牢牢吸引(异性相吸)。尾气中没有颗粒物的气体，可以通过吸附体5外的空间排除，例如当吸附体5设置在电磁过滤装置的下方时，尾气中没有颗粒物的气体则通过吸附体5的上方排除，不会影响正常排气。吸附体5优选使用棉芯，并需要定期更换。该吸附体5可以是任何吸附能力强的软质物质。本实用新型具有上述结构的基于汽车尾气处理的装置形成汽车尾气电磁过滤器，当尾气通过排烟管道，即汽车排气管，进入过滤器入口后，尾气中的颗粒物接近带有负电荷或正电荷的金属网2时会受到强烈的吸引力，之后很快又受到洁净金属网2对它的排斥力。带电的颗粒物离开金属网后，经过偏转线圈产生的磁场时，会在洛伦磁力的作用下发生偏转，通过控制磁场的大小和方向，使带电荷的颗粒物准确打在带有正电荷或负电荷的吸附体上，并被牢牢吸引，尾气中没有颗粒物的气体正常排出，起到净化汽车尾气的作用，该装置可以有效降低汽车尾气排出时PM2.5的浓度，从而实现保护环境。

虽然上述实施例是以处理汽车尾气为例进行说明，但本实用新型的电磁过滤装置并不仅仅可以应用于处理汽车尾气，还可以应用于处理各种环境下排放的废气。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果 进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种电磁过滤装置，用于对经过该装置的气体进行过滤，该装置包括：

金属网，其带有正电荷或者负电荷，使经过的气体中的颗粒物质带上正电荷或者负电荷；

吸附体，带有与金属网相反的电荷，对经过金属网的带电颗粒物质进行吸附；

偏转线圈，其产生电磁场，使得被金属网排斥的带电颗粒物质在经过该电磁场时，朝着吸附体的位置进行偏转；

静电发生器，其产生静电，有两个输出，分别输出正电和负电，一个输出连接金属网，另一个输出连接吸附体；

入气口和出气口，入气口接收待处理的气体，气体中的颗粒物质被吸附体吸附之后，气体通过出气口被排放；

其中，从入气口向出气口方向，依次设置金属网、偏转线圈和吸附体。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述吸附体为棉芯。