CN211625537U

CN211625537U - 组合式处理多种空气污染物的净化装置

Info

Publication number: CN211625537U
Application number: CN202020193291.1U
Authority: CN
Inventors: 贾瑛; 刘渊; 侯立安; 尚鸣; 王莹; 吕晓猛; 沈可可
Original assignee: Rocket Force University of Engineering of PLA
Current assignee: Rocket Force University of Engineering of PLA
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2030-02-21

Abstract

本申请实施例提供一种组合式处理多种空气污染物的净化装置，包括：除尘降氡模块，其用于过滤空气，去除空气中的颗粒物及气溶胶；除VOCs/肼类污染物模块，其用于去除空气中的VOCs、霉菌、肼类污染物及病毒；除NOx模块，其用于去除空气中NOx；空气循环模块，其用于驱动空气依次通过所述除尘降氡模块、所述除VOCs/肼类污染物模块和所述除除NOx模块。本申请实施例的净化装置净化效果好。

Description

组合式处理多种空气污染物的净化装置

技术领域

本申请属于空气净化技术领域，尤其涉及一种组合式处理多种空气污染物的净化装置。

背景技术

室内环境是指人们居住和工作的建筑室内环境。随着生活水平的提高，健康意识的逐渐增强，人们对居住和工作的室内环境要求也越来越高，其中室内空气质量是衡量室内环境的重要指标。

统计和研究数据表明：室内空气质量不仅影响人体舒适和健康，而且对室内人员工作效率有显著影响。城市居民平均每天在室内度过的时间超过19h。一个成年人每天呼吸在2万次以上，吸入空气量达到15～20m³。因此，室内的空气质量对人体健康关系重大。也有研究表明，一般民用建筑室内空气污染程度是室外的2～3倍，室内有11种有毒化学物质浓度高于室外，其中6种是致癌物质。世界卫生组织和联合国计划开发署联合声明：在发展中国家每年有160万人死于室内空气污染，发展中国家的室内空气污染状况要比发达国家严重。

一般的空气净化装置主要通过过滤去除空气中的颗粒污染物。而实际的室内空气污染的情况较为复杂，这就导致不能有效实现空气净化。室内空气质量不能达到相关标准的要求。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种组合式处理多种空气污染物的净化装置，具有净化效果好的特点。

本申请实施例提供一种组合式处理多种空气污染物的净化装置，包括：

除尘降氡模块，其用于过滤空气，去除空气中的颗粒物及气溶胶；

除VOCs(挥发性有机物)/肼类污染物模块，其用于去除空气中的VOCs、霉菌及肼类污染物及病毒；

除NOx(氮氧化物)模块，其用于去除空气中NOx；

空气循环模块，其用于驱动空气依次通过所述除尘降氡模块、所述除VOCs/肼类污染物模块和所述除VOCs/肼类污染物模块。

可选的，所述空气循环模块设于所述净化装置的进风一侧。

可选的，所述除尘降氡模块包括预过滤模块和高效过滤模块；

所述预过滤模块的滤芯包括玻璃纤维；

所述高效过滤模块的滤芯包括石墨烯纤维。

可选的，所述预过滤模块的滤芯还包括滤纸，所述玻璃纤维与所述滤纸形成复合层结构，所述复合层结构往复折叠设置。

可选的，所述除VOCs/肼类污染物模块包括除VOCs模块和除肼类污染物模块；

所述除VOCs模块采用TiO₂光催化滤芯；

所述除肼类污染物模块采用ACF(活性碳纤维)/MnOx光催化滤芯，以真空紫外线为光源。

可选的，所述除NOx模块包括物理吸附单元和化学吸附单元，所述物理吸附单元相对于所述化学吸附单元位于空气循环的上游。

可选的，所述物理吸附单元采用活性炭吸附NOx。

可选的，还包括湿法处理模块，所述湿法处理模块用于喷雾降尘。

可选的，所述净化装置包括箱体，所述箱体内具有模块安装框架。

可选的，所述模块安装框架和所述箱体之连接采用密封焊接，以防污杂物在框架和箱体壁之间的泄漏。

可选的，所述箱体底部设有万向轮。

本申请实施例的组合式处理多种空气污染物的净化装置不但能够去除空气中的颗粒污染物及气溶胶，去除空气的肼类污染物和氮氧化物，而且能够对空气进行消毒杀菌，能够较为全面地去除空气中的各类污染物，具有净化效果好的特点。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本申请。

本申请中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对本申请的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1示出了本申请实施例的组合式处理多种空气污染物的净化装置的一实施例的立体结构示意图；

图2示出了本申请实施例的组合式处理多种空气污染物的净化装置的一实施例的侧面结构示意图；

图3示出了本申请实施例的组合式处理多种空气污染物的净化装置的预过滤模块的一实施例的结构示意图；

图4a至图4d不同条件下静态去除UDMH(Unsymmetrical Dimethyl Hydrazine，不对称二甲肼)气体的去除率的线条图。

具体实施方式

为了使得本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本申请实施例的以下说明清楚且简明，本申请省略了已知功能和已知部件的详细说明。

图1示出了本申请实施例的组合式处理多种空气污染物的净化装置的一实施例的结构示意图。图2示出了本申请实施例的组合式处理多种空气污染物的净化装置的一实施例的侧面结构示意图。参见图1和图2，一种组合式处理多种空气污染物的净化装置，包括：

除尘降氡模块10，其用于过滤空气，去除空气中的颗粒物及气溶胶；

除VOCs/肼类污染物模块20，其用于去除空气中的VOCs、霉菌、肼类污染物及病毒；

除NOx模块30，其用于去除空气中NOx；

空气循环模块40，其用于驱动空气依次通过除尘降氡模块10、除VOCs/肼类污染物模块20和除NOx模块30。

本申请实施例的组合式处理多种空气污染物的净化装置包括多种过滤净化模块，例如除尘降氡模块10、除VOCs/肼类污染物模块20和除NOx模块30。其中，空气循环模块40驱动空气依次通过除尘降氡模块10、除VOCs/肼类污染物模块20和除NOx模块30。空气在循环过程中，除尘降氡模块10能够去除空气中的颗粒污染物及气溶胶，除VOCs/肼类污染物模块20能够去除空气中的VOCs、霉菌、肼类污染物及病毒，除NOx模块30能够去除空气中NOx污染物。本申请实施例的组合式处理多种空气污染物的净化装置能够较为全面地去除空气中的各类污染物，具有净化效果好的特点。

本申请实施例中，空气循环模块40用于驱动空气循环进行净化。空气循环模块40可以是包括风机410。本申请实施例中，对于空气循环模块40的设置位置并未具体限定。

一些实施例中，空气循环模块40可以设于净化装置的进风一侧。空气循环模块40设置在除尘降氡模块10的前侧，使空气依次通过除尘降氡模块10、除VOCs/肼类污染物模块20和除NOx模块30，实现循环净化。空气循环模块40可以包括风机410。通过风机410驱动空气循环净化。空气循环模块40还可以包括布风器420，布风器420与风机410的出风口连接。布风器420用于将循环空气在过滤面上均匀分布。空气循环模块40还可以包括过滤头430，过滤头430与风机410的进风口连接。

另外一些实施例中，空气循环模块40也可以是设置在除尘降氡模块10后侧的任意位置。例如，空气循环模块40可以是设置在除尘降氡模块10与除VOCs/肼类污染物模块20之间。或者，空气循环模块40可以是设置在除VOCs/肼类污染物模块20和除NOx模块30之间。再例如，空气循环模块40可以设于净化装置的出风一侧，即空气循环模块40设置在除NOx模块30后侧。空气循环模块40也可以是设置在除尘降氡模块10后侧，可以使除尘降氡模块10去除空气中的颗粒物，避免颗粒物粘附到空气循环模块40上。

本申请实施例中，除尘降氡模块10用于过滤空气，以去除空气中的颗粒物及气溶胶。除尘降氡模块10去除颗粒物和气溶胶可以是采用单一模块，也可以是采用组合模块。

一些实施例中，除尘降氡模块10包括预过滤模块110和高效过滤模块120。预过滤模块110对空气进行预处理，去除大部分颗粒物及气溶胶，特别是粒径较大的颗粒物及气溶胶。例如，预过滤模块110用于去除粒径大于5微米的颗粒物及气溶胶。高效过滤模块120对空气进一步过滤，使空气中的颗粒物含量符合相关标准的要求。高效过滤模块120可以对粒径较小的颗粒物及气溶胶进一步去除。例如，高效过滤模块120能够去除粒径大于1微米的颗粒物及气溶胶。

一些实施例中，预过滤模块110的滤芯包括玻璃纤维。玻璃纤维作为滤芯，具有过滤效率高、阻力低、容尘量大等特点。玻璃纤维的直径可以是3微米～30微米。

一些实施例中，预过滤模块110的滤芯还包括滤纸，玻璃纤维与滤纸形成复合层结构。上述复合层结构可以是一层滤纸和一层玻璃纤维形成复合层结构。也可以是滤纸和玻璃纤维层间隔设置形成复合层结构。例如，两层滤纸之间夹有一层玻璃纤维层形成复合层结构。或者两层玻璃纤维层之间夹有一层滤纸形成复合层结构。再或者，多层滤纸和多层玻璃纤维层间隔设置形成复合层结构。

一些实施例中，上述复合层结构往复折叠设置。往复折叠设置的复合层结构构成预过滤模块110的滤芯。本实施例中，采用玻璃纤维复合滤纸折叠设置作滤芯，往复折叠结构可以大幅增大滤芯面积，使过滤器的滤芯面积与其迎风横断面之比比较大，体积紧凑，压力损失低。

一些实施例中，预过滤模块110可以是规格定制产品。从而实现预过滤模块110的独立生产、销售及更换。参见附图3，示例性实施例中，预过滤模块110包括边框111、嵌设于边框内的滤芯112及固定于边框表面的密封垫113。密封垫113可以避免预过滤模块110装配后形成边缝，造成漏风影响净化效果。密封垫采用PVC材料模压成型。示例性实施例中，边框为金属制成。例如边框由铝板制成。滤芯采用不易燃的、防水、防菌、防霉处理的玻璃纤维复合折叠设置的滤纸制成，具有低阻力，大风量，高容尘量的特点。示例性实施例中，预过滤模块110的滤芯的厚度可以是0.9mm。滤芯和金属边框之间用合成树脂进行密封。

一些实施例中，高效过滤模块120的滤芯包括石墨烯纤维。高效过滤模块120的滤芯采用不易燃的、防水、防菌、防霉处理的石墨烯纤维制成，具有低阻力，大风量，高容尘量的特点。石墨烯纤维的厚度可以为0.9mm。

一些实施例中，高效过滤模块120可以是规格定制产品，从而实现预过滤模块110的独立生产、销售及更换。参见预过滤模块110结构的附图3，示例性实施例中，高效过滤模块120包括边框、嵌设于边框内的滤芯及固定于边框表面的密封垫。密封垫可以避免高效过滤模块120装配后形成边缝，造成漏风影响净化效果。密封垫采用PVC材料模压成型。密封垫采用闭孔氯丁海绵橡胶(耐温性)材料制作。边框可以是金属制成。例如边框由铝板制成。石墨烯纤维滤芯和金属边框之间用合成树脂进行密封。

一些实施例中，除VOCs/肼类污染物模块20包括除VOCs模块210和除肼类污染物模块220。除VOCs模块210用于去除空气中的VOCs污染物、霉菌和病毒。除肼类污染物模块220用于去除空气中的肼类污染物。除VOCs模块210相对于除肼类污染物模块220可以是位于循环空气的上游。

一些实施例中，除VOCs模块210采用TiO₂光催化滤芯。TiO₂催化剂可高效催化氧化空气中的VOCs，去除霉菌及病毒。在可见光照射下，TiO₂的价带电子发生跃迁，即电子从价带跃迁到导带产生光生电子(e－)和光生空穴(h⁺)。光生电子(e－)和光生空穴(h⁺)在电场的作用下迁移到纳米TiO₂粒子的表面，吸附在纳米TiO₂粒子表面的溶解氧俘获光生电子形成氧负离子(O₂ ^－)。而光生空穴将吸附在TiO₂表面的水氧化成羟基自由基(·OH)，氧负离子(O₂ ^－)和羟基自由基(·OH)具有很强的氧化性，可将甲醛、苯、二甲苯等绝大多数挥发性有机物氧化分解成无害的CO₂和H₂O，达到净化室内空气、分解挥发性有机物、杀菌防菌、除味的目的。在太阳光及灯光的光照下，纳米TiO₂能持续释放自由基，具有无与伦比的空气净化功能；纳米TiO₂光催化材料能对挥发性有机物氧化分解，自己不发生变化，具有长期活性。

同时，霉菌是真核生物的一种，其主要成分为蛋白质，所以通过光催化作用可将霉菌杀死，并且不遗留霉菌的残骸。

一些实施例中，除肼类污染物模块220采用ACF/MnOx光催化滤芯。除VOCs模块210和除肼类污染物模块220均可以采用真空紫外线(VUV)为光源。ACF/MnOx催化剂可高效催化氧化空气中的肼类污染物。真空紫外线(VUV)+ACF/MnOx条件下，ACF吸附及VUV+MnOx催化氧化协同可降解肼类污染物，其可能的反应机理如下：

ACF+UDMH(g)→UDMH(s)

H₂O+hμ(185nm)→H+·OH

O₂+hμ(185nm)→O(¹D)+O(³P)

O(¹D)+M→O(³P)+M(M＝O₂/N₂)

O(³P)+O₂+M→O₃+M

O₃+UDMH→products

O(¹D)+H₂O→2·OH

·OH+UDMH→COx+H₂O

MnOx-O(s)+UDMH→MnOx-O(v)+products

O₂/O₃+MnOx-O(v)→MnOx-O(s)

其中，VUV光与空气中的H₂O和O₂反应可生产强氧化性的·OH和O₃可有效去除肼类污染物。MnOx上的晶格氧MnOx-O(s)可与肼类污染物发生氧化反应，ACF多孔吸附的肼类污染物可加快ACF负载的MnOx对肼类污染物的降解。O₃又可以和MnOx上的氧空位反应重新生成晶格氧结构，这样形成消耗-供给的循环过程，同时又可将有害的O₃去除。整个过程表现出良好的协同作用。

一些实施例中，除VOCs/肼类污染物模块20还包括光源230。示例性实施例中，光源包括真空紫外灯。真空紫外灯可以是185nm真空紫外灯。一些实施例中，可以是除VOCs模块210和除肼类污染物模块220分别配置有相应的真空紫外灯作为光源。

图4a至图4d不同条件下静态去除UDMH(Unsymmetrical Dimethyl Hydrazine，不对称二甲肼)气体的去除率的线条图。其中，图4a为UV与VUV条件下静态去除UDMH气体的去除率对比的线条图。图4b为VUV/ACF循环3次静态去除UDMH气体的去除率的线条图。图4c为VUV与VUV/ACF静态去除UDMH气体的去除率对比的线条图。图4d为VUV+ACF/MnOx循环5次静态去除UDMH气体的去除率的线条图。

综上，可以看出，ACF/MnOx光催化滤芯通过光催化可有效去除肼类污染物，还可有效去除TiO₂光催化反应产生的O₃。

本申请实施例的除VOCs/肼类污染物模块20可持续高效分解污染物，无需更换。

一些实施例中，除NOx模块30包括物理吸附单元和化学吸附单元。物理吸附单元相对于化学吸附单元位于空气循环的上游。除NOx模块采用是化学吸附与物理吸附相结合的方式进行。首先通过物理吸附能力将NOx吸附在滤芯表面，随后化学药剂与NO进行反应，从而达到去除NOx的目的。经过实验室测试，针对NOx，每分钟去除率≥30％。

一些实施例中，物理吸附单元采用活性炭吸附NOx。活性炭的物理吸附能力较强，可以将NOx吸附在活性炭表面。再通过随后的化学药剂与NO进行反应，可以达到去除NOx的目的。

除VOCs模块210、除肼类污染物模块220以及除NOx模块30等过滤净化模块的结构均可参考预过滤模块110的结构说明部分。例如，包括边框、嵌设于边框内的滤芯及固定于边框表面的密封垫。

一些实施例中，净化装置还包括湿法处理模块50，湿法处理模块50用于喷雾降尘。湿法处理模块50能够有效降低扬尘，增加空气湿度，改善空气质量。

一些实施例中，湿法处理模块50可以包括用于容纳喷淋液体的容器和与容器连通的喷头。湿法处理模块50可以采用虹吸雾化的原理，分离的液体和气体在特制的蓬头处汇合，获得最佳的喷雾效果，喷雾颗粒直径在5-10μm。当然，湿法处理模块50可以采用任何可以雾化液体的适当的构造。

湿法处理模块50先利用超细雾化技术将液态水雾化成微米级雾粒(5-10μ)，形成相对湿度过饱和环境，这类似于云雾形成条件。在扰动的流场中，细颗粒物与饱和水蒸汽充分混合，细颗粒作为凝结核，饱和水蒸汽在其表面附着并液化，发生凝并、团聚等物理过程，使颗粒粒径不断增加。该过程不仅改善了细颗粒的亲水性能，而且增大了颗粒的体积与重量，降低了细颗粒所受到的流体曳力，有利于其被收集；随后，挟裹着细颗粒物的雾滴随气流进入净化装置中，特殊的超重力场设计使“长大”后的粉尘颗粒能够在净化装置中内部快速凝并降落，高效脱除。

本申请的净化装置在室内空间尤其是密闭空间中超细污染物(微纳米级)及其他常规污染物治理净化具有良好的效果，对于净化飞沫及气溶胶传播的病毒(例如新型冠状病毒)具有很好的处理净化能力。

本申请的净化装置中，空气循环模块40的风机410运转带动室内空气循环。空气循环过程中，污染的空气先通过除尘降氡模块10，高效过滤空气(吸附气溶胶、微纳米级颗粒物)；随后通除VOCs/肼类污染物模块20，进入紫外光催化杀菌消毒、除VOCs污染物、对细菌病毒进行消杀；最后通过除NOx模块30，催化还原空气中NOx。当空气中粉尘含量较高时，可开启湿法处理模块50，进行喷雾，促进空气中气溶胶及颗粒物凝结，提高后续治理空气中气溶胶及颗粒物的效率。

一些实施例中，净化装置包括箱体60，箱体60内具有模块安装框架。模块安装框架与各过滤净化模块(包括除尘降氡模块10、除VOCs/肼类污染物模块20和除NOx模块30)相适配，各过滤净化模块可拆卸地装配于模块安装框架。可以根据需要选用，或更换各过滤净化模块。

一些实施例中，箱体60可以是采用304材质。箱体60为可拆卸结构。各过滤净化模块可以进行更换。例如除尘降氡模块10使用一段时间其功效会因饱和而减弱，所以应当定期对除尘模块更换或清洗，因而设计可拆卸的箱体60，方便拆卸。

一些实施例中，模块安装框架和箱体之连接采用密封焊接，以防污杂物在框架和箱体壁之间的泄漏。所有过滤净化模块的模块安装框架为全焊结构。模块安装框架和箱体之连接采用密封焊接，以有效防止污杂物在框架和箱体壁之间的泄漏。模块安装框架可以采用不锈钢。

过滤器采用垫片压紧使其与框架之间形成密封。压紧装置使用不锈钢。

箱体60底部配置有万向轮，可自由移动。

为了保证精度，箱体60采用激光切割机下料，数控折弯机进行成型，在专门的焊接工装夹具上组对焊接；为了控制焊接变形，采用氩弧焊进行焊接，所有焊缝进行连续焊接和致密底焊，以保证密封性。

本申请实施例的净化装置可以通过开关按钮手动控制。

本申请实施例的净化装置还可以包括环境传感器。环境传感器用于探测环境指标。例如环境传感器可以包括激光传感器，温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、VOCs传感器。

本申请实施例的净化装置还可以包括显示系统。显示系统可以显示激光传感器，温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、VOCs传感器等传感器探测的数据。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本申请的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

Claims

1.一种组合式处理多种空气污染物的净化装置，其特征在于，包括：

除VOCs/肼类污染物模块，其用于去除空气中的VOCs、霉菌、肼类污染物及病毒；

除NOx模块，其用于去除空气中NOx；

空气循环模块，其用于驱动空气依次通过所述除尘降氡模块、所述除VOCs/肼类污染物模块和所述除NOx模块。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空气循环模块设于所述净化装置的进风一侧。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述除尘降氡模块包括预过滤模块和高效过滤模块；

所述预过滤模块的滤芯包括玻璃纤维；

所述高效过滤模块的滤芯包括石墨烯纤维。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述预过滤模块的滤芯还包括滤纸，所述玻璃纤维与所述滤纸形成复合层结构，所述复合层结构往复折叠设置。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述除VOCs/肼类污染物模块包括除VOCs模块和除肼类污染物模块；

所述除VOCs模块采用TiO₂光催化滤芯；

所述除肼类污染物模块采用ACF/MnOx光催化滤芯，以真空紫外线为光源。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述除NOx模块包括物理吸附单元和化学吸附单元，所述物理吸附单元相对于所述化学吸附单元位于空气循环的上游。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述物理吸附单元采用活性炭吸附NOx。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括湿法处理模块，所述湿法处理模块用于喷雾降尘。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述净化装置包括箱体，所述箱体内具有模块安装框架。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述模块安装框架和所述箱体之连接采用密封焊接，以防污杂物在框架和箱体壁之间的泄漏。