CN212390528U - 一种室内空气净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种室内空气净化装置，所述室内空气净化装置包括封闭的空腔，所述空腔设有进气口和出气口；还包括位于所述空腔之外的电源；气体分析单元、空压机、气体净化单元和温湿控制器分散地设置在所述空腔内部，其中，所述空压机与所述进气口相连，将待净化空气引入所述空腔；所述温湿控制器与所述出气口相连，被净化的空气经所述温湿控制器后从所述出气口导出所述空腔。该装置将室内空腔引入封闭腔体，利用腔体中的气体净化单元对停留的气体进行处理，具有较好的净化效果。

Description

一种室内空气净化装置

技术领域

本实用新型涉及空气治理技术，尤其是一种室内空气净化装置。

背景技术

目前，中国已经从传统的烟尘型污染转变为以细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O₃) 为特征的大气复合污染。VOCs是形成O₃和PM2.5污染的重要前体。苯和甲醛的大量产生和排放是导致中国O₃浓度快速增长的主要原因。与传统的SO₂、NO₂、烟粉尘不同的是，我国苯系物和甲醛污染防治工作起步较晚，且排放来源非常复杂，因此迫切需要室内空气污染的净化方法、影响因素及其控制方案。

空气净化方法大致可分为三类：物理净化，化学净化和生物净化。其中，物理吸附技术已广泛应用于室内空气净化领域。低温等离子体，臭氧氧化和光催化氧化技术主要应用于工业领域。由于单一纯化技术或多或少存在不足，预计联合两种或更多种空气净化方法可以实现良好的净化效率。目前主要有物理吸附和光催化氧化联合净化技术以及物理吸附和等离子体联合净化技术。物理吸附剂通常具有吸附饱和的问题，如果不及时更换，很容易滋生细菌，造成二次污染。为了弥补这一缺陷，物理吸附技术通常与光催化净化技术协同净化室内VOC。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种室内空气净化装置，可实现封闭空间内甲醛、苯、间二甲苯的较高去除率。

本实用新型的作用机理如下：臭氧发生器主要用于消毒和除味。臭氧本身就是一种强氧化剂。它利用自身分解产生·O氧化有机污染物，降解成二氧化碳和水。也可用于空气消毒，具有全面、长效、无残留的优点。然而，当臭氧降解有机物质时，反应速率慢，这导致在实际应用中气体流速过快，去除率低。大多数研究表明，当臭氧浓度为0.05～0.1ppm时，其对VOCs的净化效果很弱，甚至低于一般通风效果。

光催化氧化的实质是在光电转换中进行氧化还原反应，从而达到空气净化的效果。光催化氧化不仅可用于去除VOCs，还可用于灭菌。

紫外线和光催化剂是两个重要的因素。研究表明，光催化氧化剂的净化效率与光触媒负载技术，VOCs的初始浓度，相对湿度，温度，UV波长和强度，等密切相关。通常，吸附在光催化剂的表面上的污染物更易于氧化降解，但如果污染物的浓度太高时，催化剂可能失活。虽然光催化氧化技术具有许多优点，但其在室内空气净化领域的应用仍存在一些问题。例如，较低的初始浓度将使光催化氧化反应的效率大大降低。

对于污染物浓度低、类别单一的待净化气体，可单独使用臭氧发生器或者紫外发生器进行处理。当待净化空气中有机污染物浓度偏高，种类较多时，建议将臭氧和紫外光照结合起来，此时的作用机理为：当能量大于光触媒禁带(VB) 宽度的光照射催化剂载体时，光激发电子跃迁到导带(CB)形成导带电子e^-，臭氧吸收光能生成氧自由基(O·)，空气中的水分(H₂O)与氧自由基(O·)结合生成2 分子的羟基自由基(HO·)。羟基自由基(HO·)可以无选择地氧化常见有机污染物使之矿化，从而实现高效降解转化空气中有机污染物的目的。其过程如图3所所示：

反应方程式如下：

O₃+uv→O₂+O·

O·+H₂O→2HO·

具体方案如下：

一种室内空气净化装置，所述室内空气净化装置包括封闭的空腔，所述空腔设有进气口和出气口，所述室内空气净化装置还包括气体分析单元、电源、空压机、气体净化单元和温湿控制器，所述气体分析单元与所述进气口相连，对经过所述进气口进入的待净化空气进行分析，识别待净化空气中的污染源类别；所述电源位于所述空腔之外，通过导线接入所述空腔，为用电设备提供电量；所述空压机、所述气体净化单元和所述温湿控制器分散地设置在所述空腔内部，其中，所述空压机与所述进气口相连，将待净化空气引入所述空腔；所述温湿控制器与所述出气口相连，被净化的空气经所述温湿控制器后从所述出气口导出所述空腔。

进一步的，所述气体净化单元为紫外发生器，或臭氧发生器，或紫外发生器和臭氧发生器。

进一步的，所述气体净化单元连接控制面板，通过所述控制面板控制所述气体净化单元的开启与关闭。

进一步的，所述气体净化单元为紫外发生器和臭氧发生器，所述紫外发生器位于所述臭氧发生器对侧。

进一步的，所述温湿控制器包括导气管和不锈钢管，所述导气管位于所述不锈钢管内部，二者形成的夹层空间填充隔热材料，所述隔热材料内置电热丝；所述不锈钢管外壁设置温度传感器，所述温度传感器连接控制器，所述控制器连接到所述不锈钢管内部的夹层空间中的所述电热丝，通过控制电热丝从而控制所述导气管中的空气温度；所述控制器还连接湿度传感器，所述湿度传感器的探头位于所述空腔内。

进一步的，所述室内空气净化装置还包括风扇，所述风扇设置在室内空气净化装置的内壁上，用于加强装置内空气流动，增加净化效率。

进一步的，所述出气口连接臭氧分解装置，所述臭氧分解装置位于所述空腔之外，用于对未反应完的臭氧进行分解。

进一步的，所述出气口连接加热装置，所述加热装置位于所述空腔之外，用于加热未反应完的臭氧，使其衰减到安全浓度范围后排放。

有益效果：

本实用新型提供的室内空气净化装置具有较好的净化效果，通过气体分析单元对待净化气体中的污染源进行识别，借助控制面板选择气体净化单元的控制参数，操作方便，且去除率高。

进一步的，当待净化空气的污染物浓度较大、种类较多时，选择臭氧发生器和紫外发生器同时工作，利用O₃-UV-H₂O协同作用，当设置臭氧浓度30ppm、紫外辐照186μw/cm²、空气湿度50％、停留时间240s，此条件下，甲醛、苯、间二甲苯的去除率分别为97.47％，63.89％，100％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1是本实用新型一个实施例1提供的室内空气净化装置结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例1提供的温湿控制器结构示意图。

图3是降解转化空气中有机污染物的过程图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。

实施例1

参考图1，室内空气净化装置包括电源0和封闭的空腔1，空腔1设有进气口10和出气口11，电源0位于空腔1之外，通过导线接入空腔1，为用电设备提供电量。室内空气净化装置还包括气体分析单元12、空压机2、紫外发生器3、臭氧发生器4、温湿控制器5、风扇6，气体分析单元12、空压机2、紫外发生器3、臭氧发生器4、温湿控制器5和风扇6分散地设置在空腔1内部，其中，空压机2与进气口10相连，将待净化空气引入空腔1；气体分析单元12与进气口10相连，对经过进气口10进入的待净化空气进行分析，识别待净化空气中的污染源类别，以指导操作人员通过控制面板调节空气净化单元(紫外发生器3 和臭氧发生器4)的操作参数；温湿控制器5与出气口11相连，被净化的空气经温湿控制器5后从出气口11导出空腔1。风扇6设置在室内空气净化装置的内壁上，位于出气口11的一侧，用于加强装置内空气流动，增加净化效率。

其中，紫外发生器3由5根紫外灯组成，分别为3根8W，1根10W和一根 20W规格，灯管全部置入所述室内空气净化装置内，开关引到所述室内空气净化装置外。

参考图2，温湿控制器5包括不锈钢管51和导气管52，导气管52位于不锈钢管51内部，二者形成的夹层空间填充隔热材料54，隔热材料54内置电热丝53，电热丝缠绕在导气管52外壁上；不锈钢管51外壁设置温度传感器55，温度传感器55连接控制器56，本实施例中控制器56位于空腔1内部，其也可以设置在空腔1外部，例如整套装置的外壁上。控制器56连接到不锈钢管51 内部的夹层空间中的电热丝53，通过控制电热丝53从而控制导气管52中的空气温度；控制器56还连接湿度传感器57，湿度传感器57的探头位于空腔1内，用于检测空腔1内的湿度。

该装置利用O₃-UV-H₂O协同作用，当设置臭氧浓度30ppm、紫外辐照186 μw/cm²、空气湿度50％、停留时间240s，此条件下，甲醛、苯、间二甲苯的去除率分别为97.47％，63.89％，100％。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上增加臭氧分解装置8，位于室内空气净化装置空腔1之外，与出气口11连接，臭氧分解装置8用于对未反应完的臭氧进行分解。

由于降解甲醛、苯、间二甲苯的优化条件中最优臭氧浓度为30ppm，远超出国标规定的工作区容许浓度值0.16mg/m³，即0.07ppm，对人体健康有害，故应对O₃-UV-H₂O协同作用降解甲醛、苯、间二甲苯的剩余臭氧进行分解。本实施例利用臭氧分解装置8分解剩余的臭氧，待满足排放要求后再将净化后的空气排出。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上增加加热装置9，位于室内空气净化装置空腔 1之外，与出气口11连接，加热装置9用于加热已经完成净化的空气，从而加速剩余臭氧的衰减。

由于降解甲醛、苯、间二甲苯的优化条件中最优臭氧浓度为30ppm，远超出国标规定的工作区容许浓度值0.16mg/m³，即0.07ppm，对人体健康有害，故应对O₃-UV-H₂O协同作用降解甲醛、苯、间二甲苯的剩余臭氧进行衰减。常压臭氧化空气(初始臭氧浓度21～29mg/m³)在不同温度下，臭氧的衰减半衰期不同。具体来说，相同初始臭氧浓度下，随着温度的升高，臭氧半衰期明显缩短；相同温度下，随着初始臭氧浓度的升高，臭氧半衰期明显增长。O₃-UV-H₂O 协同作用降解甲醛、苯、间二甲苯的剩余臭氧浓度普遍较低，常温下8小时内便可衰减至安全值内，若特殊情况下剩余臭氧浓度较高或因冬季温度太低，可通过加热装置8来加速臭氧的衰减，待满足排放要求后再将净化后的空气排出。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (8)

1.一种室内空气净化装置，其特征在于：所述室内空气净化装置包括封闭的空腔，所述空腔设有进气口和出气口，所述室内空气净化装置还包括气体分析单元、电源、空压机、气体净化单元和温湿控制器，所述气体分析单元与所述进气口相连，对经过所述进气口进入的待净化空气进行分析，识别待净化空气中的污染源类别；所述电源位于所述空腔之外，通过导线接入所述空腔，为用电设备提供电量；所述空压机、所述气体净化单元和所述温湿控制器分散地设置在所述空腔内部，其中，所述空压机与所述进气口相连，将待净化空气引入所述空腔；所述温湿控制器与所述出气口相连，被净化的空气经所述温湿控制器后从所述出气口导出所述空腔。

2.根据权利要求1所述室内空气净化装置，其特征在于：所述气体净化单元为紫外发生器，或臭氧发生器，或紫外发生器和臭氧发生器。

3.根据权利要求2所述室内空气净化装置，其特征在于：所述气体净化单元连接控制面板，通过所述控制面板控制所述气体净化单元的开启与关闭。

4.根据权利要求2所述室内空气净化装置，其特征在于：所述气体净化单元为紫外发生器和臭氧发生器，所述紫外发生器位于所述臭氧发生器对侧。

5.根据权利要求1-4中任一项所述室内空气净化装置，其特征在于：所述温湿控制器包括导气管和不锈钢管，所述导气管位于所述不锈钢管内部，二者形成的夹层空间填充隔热材料，所述隔热材料内置电热丝；所述不锈钢管外壁设置温度传感器，所述温度传感器连接控制器，所述控制器连接到所述不锈钢管内部的夹层空间中的所述电热丝，通过控制电热丝从而控制所述导气管中的空气温度；所述控制器还连接湿度传感器，所述湿度传感器的探头位于所述空腔内。

6.根据权利要求1-4中任一项所述室内空气净化装置，其特征在于：所述室内空气净化装置还包括风扇，所述风扇设置在室内空气净化装置的内壁上，用于加强装置内空气流动，增加净化效率。

7.根据权利要求4所述室内空气净化装置，其特征在于：所述出气口连接臭氧分解装置，所述臭氧分解装置位于所述空腔之外，用于对未反应完的臭氧进行分解。

8.根据权利要求4所述室内空气净化装置，其特征在于：所述出气口连接加热装置，所述加热装置位于所述空腔之外，用于加热未反应完的臭氧，使其衰减到安全浓度范围后排放。

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