專(zhuān)利名稱(chēng)：微波輔助的等離子體催化空氣凈化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種等離子體催化空氣凈化器，特別涉及一種微波輔助的等離子體催化空氣凈化器。
背景技術(shù)：
因室內(nèi)裝修及(中央)空調(diào)器等使用的普及造成的室內(nèi)空氣污染，已被國(guó)際社會(huì)歸結(jié)為危害公共健康的環(huán)境因素之一。為凈化室內(nèi)空氣，目前已經(jīng)發(fā)展了各式各樣的室內(nèi)空氣凈化裝置和技術(shù)，包括物理過(guò)濾、靜電除塵、負(fù)離子、臭氧或紫外等，這些凈化技術(shù)都不能徹底消除氣態(tài)污染物，使其無(wú)害化。近年來(lái)，等離子體催化及納米光催化等可降解有機(jī)物的新技術(shù)已相繼被應(yīng)用到了空氣凈化領(lǐng)域。等離子體催化凈化空氣的技術(shù)，在中國(guó)專(zhuān)利CN94247975.0、CN02262150.4、CN02205468.5、CN200320109667.2中已經(jīng)有披露。不過(guò)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，等離子體催化類(lèi)凈化技術(shù)及裝置還存在著很多不足，集中表現(xiàn)在1、運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生臭氧和NOx等副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物的產(chǎn)量有時(shí)候甚至超過(guò)了未凈化前的有害氣體含量，而且，對(duì)于室內(nèi)原有的NOx，現(xiàn)有的單純吸附類(lèi)、光催化類(lèi)、等離子體類(lèi)空氣凈化器，均不具備降解能力；2、單位時(shí)間內(nèi)的處理量有限，凈化裝置的空氣流速高，通過(guò)時(shí)間短時(shí)，其降解效率過(guò)低，無(wú)法滿足短時(shí)間內(nèi)處理大流量空氣的要求。
因此，迫切需要開(kāi)發(fā)出一種新型的等離子體催化室內(nèi)空氣凈化器，它既能夠在短時(shí)間內(nèi)處理大量空氣，而且不產(chǎn)生臭氧和氮氧化物等副產(chǎn)物，或者產(chǎn)生的副產(chǎn)物的含量很低，能夠符合國(guó)家的環(huán)保技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種微波輔助的等離子體催化空氣凈化器，既能有效降解空氣中的有害氣體，并消除等離子體催化作用產(chǎn)生的臭氧、NOx副產(chǎn)物，還能在單位時(shí)間內(nèi)處理較大空氣流量。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種微波輔助的等離子體催化空氣凈化器，該凈化器包括有過(guò)濾段，紫外殺菌段，含等離子體催化反應(yīng)單元的凈化降解段，其不同之處在于，安設(shè)在相對(duì)封閉的殼體內(nèi)的凈化降解段還包括有吸附單元、微波發(fā)生單元、碳還原單元；吸附單元、等離子體催化反應(yīng)單元分別位于降解凈化段的下部和上部。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，在本實(shí)用新型的凈化降解段的殼體內(nèi)可以安設(shè)負(fù)離子網(wǎng)4。
本實(shí)用新型提供的空氣凈化技術(shù)，在等離子體催化處理過(guò)程中，加入了微波場(chǎng)。由于在微波輻射條件下，由高電壓所激發(fā)產(chǎn)生的高能電子及高能電子轟擊所產(chǎn)生的自由基的產(chǎn)率和能量有明顯提高，同時(shí)，微波可以有效的提高催化劑如納米二氧化鈦的催化性能，包括光催化和熱催化，能夠有效提高等離子體催化反應(yīng)器降解有機(jī)物的降解率。
由于本實(shí)用新型在等離子體催化處理過(guò)程中，增加了碳還原單元，在微波作用下，利用碳還原的機(jī)理，可以把從空氣中濃縮后被解析出的NOx及在等離子體催化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物NOx還原為無(wú)害的氮?dú)夂退?br>
而且，由于本實(shí)用新型采用在封閉空間內(nèi)處理的方式，等離子體催化產(chǎn)生的少量臭氧在相對(duì)封閉的空間內(nèi)也會(huì)通過(guò)參與降解有機(jī)物和氧化CO的方式自動(dòng)消耗，通過(guò)這樣的過(guò)程，NOx、CO、臭氧均被最終消除。
由于本實(shí)用新型采用了先吸附后降解的間歇式循環(huán)處理方式，吸附過(guò)程保證了在高空氣流速條件下有害氣體有效捕集，而隨后的降解處理則保證了有害氣體在處理區(qū)有充足的時(shí)間停留并被處理，從而既保證了對(duì)有害氣體的良好降解效果，又實(shí)現(xiàn)了大流量的空氣凈化。
圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中部件1的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。
如圖1所示，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例為一長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，底部為空氣入口及空氣過(guò)濾段，中部為紫外殺菌段，上部為凈化降解段及凈化空氣出口，在空氣出口處安設(shè)有封閉門(mén)2和風(fēng)扇3，凈化降解段內(nèi)的吸附單元、微波發(fā)生單元、等離子體催化反應(yīng)單元、碳還原單元均處于一個(gè)由金屬薄板和網(wǎng)圍成的殼體7內(nèi)，吸附單元位于降解凈化段的下部，等離子體催化反應(yīng)單元位于該殼體7的上部。
本實(shí)用新型實(shí)施例中，底部空氣進(jìn)口處設(shè)置的空氣過(guò)濾段主要對(duì)空氣做除塵處理，同時(shí)過(guò)濾網(wǎng)上的酶也能殺死附著在其上的細(xì)菌，中部的紫外殺菌燈將過(guò)濾器不能去除的小于0.5μm的病毒、孢子等在強(qiáng)紫外線照射作用下殺死。
空氣過(guò)濾段采用了初、中、高三級(jí)過(guò)濾器9依次排列方式，其中高效過(guò)濾器采用了HEPA過(guò)濾器。
紫外殺菌段安設(shè)有一只紫外燈管8，當(dāng)然，也可以采取安設(shè)多只紫外燈管的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)殺菌目的。
本實(shí)用新型實(shí)施例中，吸附單元采用吸附床6的形式，吸附介質(zhì)為多孔炭質(zhì)吸附劑，也可以采用聚合吸附劑等其他吸附力較強(qiáng)的吸附介質(zhì)。其主要目的是對(duì)有害氣體進(jìn)行有效捕集。
本實(shí)用新型中，微波的作用主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面首先是增強(qiáng)等離子體單元的處理有害氣體、降解有機(jī)物的能力；其次是實(shí)現(xiàn)碳還原能力，將等離子體催化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物NOx還原為氮?dú)夂退辉僬?，在微波作用下，可以解析出吸附單元捕捉的有害氣體，同時(shí)使吸附單元再生。
所以，微波發(fā)生單元可以分為各自獨(dú)立的三部分，分別作用于碳還原單元、吸附單元、等離子體催化反應(yīng)單元，也可以采用組合方式，集中作用于上述處理單元。在本實(shí)用新型提供的空氣凈化裝置實(shí)施例中，采用的是組合方式，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述目的。如圖1所示，微波發(fā)生單元采用常規(guī)的微波發(fā)生裝置5，微波發(fā)生裝置5直接安設(shè)在空氣凈化段封閉殼體7與空氣出口相對(duì)的后壁上，釋放出的微波將集中進(jìn)入殼體7內(nèi)。
本實(shí)用新型實(shí)施例中，碳還原單元可以單獨(dú)設(shè)置，也可以與其他的處理單元組合設(shè)置。在本實(shí)用新型提供的空氣凈化裝置實(shí)施例中，采用了與等離子體催化反應(yīng)單元組合設(shè)置的方式，組合在等離子體催化反應(yīng)器1中。
本實(shí)用新型實(shí)施例中，等離子體催化反應(yīng)單元選用了高電壓激發(fā)的介電阻擋填充床式反應(yīng)器1，當(dāng)然，也可以選用其他形式的等離子體催化反應(yīng)器。如圖2所示，介電阻擋填充床式反應(yīng)器1的反應(yīng)管包含有兩段，管內(nèi)前段是等離子體催化反應(yīng)單元，管內(nèi)填充有涂覆納米二氧化鈦催化劑的多孔氧化鋁小球12，該反應(yīng)段主要是在微波強(qiáng)化作用下通過(guò)等離子體激發(fā)的等離子體光催化分解有害氣體，管內(nèi)填充的材料也可以是其它，如鈦酸鋇等高介電材料；管內(nèi)后段是組合的碳還原單元，管內(nèi)填充有顆粒狀多孔炭質(zhì)材料13，其作用是在微波輔助的作用下，將殘余的氮氧化物以及臭氧徹底凈化消除。介電阻擋填充床式反應(yīng)器1由高電壓激發(fā)裝置14激發(fā)，內(nèi)部為內(nèi)部線電極11，外部特別設(shè)計(jì)為長(zhǎng)條網(wǎng)格孔狀的外電極10，或者設(shè)計(jì)為能夠允許微波能輻射能進(jìn)入的繞線電極。
本實(shí)用新型實(shí)施例中，吸附床6、等離子體催化反應(yīng)器1分別位于降解凈化段的下部和上部，解吸后的有害氣體由于吸收了熱量溫度上升，通過(guò)自然對(duì)流也向凈化降解段上部匯集，這樣便于收集。如果空氣凈化裝置的出口，直接布置在降解凈化段的前上方，有害氣體容易泄漏到室內(nèi)空間，所以在本實(shí)用新型提供的空氣凈化裝置實(shí)施例中，在空氣出口處安設(shè)了一封閉門(mén)2，如圖1所示，在等離子體反應(yīng)器及微波發(fā)生裝置工作時(shí)將關(guān)閉，這樣整個(gè)殼體的上部將完全封閉，吸附床吸附而后又被解析出的有害氣體將處于封閉空間內(nèi)，而不會(huì)泄漏至室內(nèi)。當(dāng)然，如果空氣凈化裝置的出口，直接布置在降解凈化段的前下方，也就是靠近空氣凈化裝置的中部段，就可以去掉封閉門(mén)，同樣可以有效的防止處理過(guò)程中解吸出的有害氣體泄漏到室內(nèi)。
本實(shí)用新型實(shí)施例在使用過(guò)程中，經(jīng)除塵處理、消毒處理的空氣經(jīng)過(guò)吸附床6后，其中的有害氣體將被吸附，從出口排出的便是凈化后的空氣了。吸附床6工作一定的時(shí)間，其吸附效果將會(huì)弱化，甚至喪失。于是，微波發(fā)生裝置5將啟動(dòng)，把有害氣體從吸附床6解析出來(lái)，釋放至封閉的空間內(nèi)進(jìn)行集中處理，同時(shí)使吸附床6再生，這樣可以保證空氣凈化裝置能夠?qū)諝庵械挠泻怏w不斷進(jìn)行吸附處理。同時(shí)，由于微波發(fā)生裝置5啟動(dòng)后，封閉門(mén)2將關(guān)閉，等離子體催化反應(yīng)器1也將啟動(dòng)，解析出并進(jìn)入封閉空間的有害氣體將在微波作用下，與等離子體催化反應(yīng)器1的氧化段(涂覆納米二氧化鈦催化劑的多孔氧化鋁小球12)充分接觸，有機(jī)物將被降解，由于等離子體催化反應(yīng)器1管內(nèi)的高介電材料可以非常有效的吸收微波能，能有效提高小球表面納米二氧化鈦的催化性能(包括光催化和熱催化)，而且能使高電壓所激發(fā)產(chǎn)生的高能電子及高能電子轟擊所產(chǎn)生的自由基的產(chǎn)率和能量明顯提高，提高了對(duì)有機(jī)物的降解率。而在降解過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物NOx、以及室內(nèi)空氣中先被吸附后被解析出的NOx，因與碳還原段(顆粒狀多孔炭質(zhì)材料13)充分接觸，在微波作用下將被還原為氮?dú)夂退?。采用多孔炭質(zhì)材料13作為碳還原單元，在還原過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生少量的CO，通過(guò)控制微波功率穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，可以控制還原段產(chǎn)生的CO量至非常的少。而且，由于采用了間歇式的循環(huán)處理方式，降解過(guò)程中等離子體反應(yīng)器1的氧化段產(chǎn)生的少量副產(chǎn)物臭氧，在相對(duì)封閉的空間內(nèi)，會(huì)通過(guò)降解有機(jī)物和氧化CO的方式自動(dòng)消耗。通過(guò)這樣的過(guò)程，NOx、CO、臭氧均被最終消除。
本實(shí)用新型實(shí)施例中，殼體7內(nèi)安設(shè)有負(fù)離子網(wǎng)4，通過(guò)微波本身以及微波引發(fā)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)作用于負(fù)離子網(wǎng)4，可以產(chǎn)生大量負(fù)離子。凈化器中的吸附床下一次工作時(shí)，封閉門(mén)2開(kāi)啟，這些負(fù)離子將被釋放到室內(nèi)，達(dá)到近一步改良室內(nèi)空氣的效果。當(dāng)然，也可以采用安設(shè)高電壓激發(fā)的負(fù)離子裝置的方式，達(dá)到制造負(fù)離子的效果。
以上為本實(shí)用新型的空氣凈化裝置的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見(jiàn)地想到的一些雷同、替代方案，均落入本實(shí)用新型空氣凈化裝置的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種微波輔助的等離子體催化空氣凈化器，包括有過(guò)濾段，紫外殺菌段，含等離子體催化反應(yīng)單元的凈化降解段，其特征在于，安設(shè)在相對(duì)封閉的殼體(7)內(nèi)的凈化降解段還包括有吸附單元、微波發(fā)生單元、碳還原單元；吸附單元、等離子體催化反應(yīng)單元分別位于降解凈化段的下部和上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助的等離子體催化空氣凈化器，其特征在于，所述吸附單元采用多孔炭質(zhì)或聚合吸附劑(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助的等離子體催化空氣凈化器，其特征在于，所述等離子體催化反應(yīng)單元選用介電阻擋填充床式反應(yīng)器(1)，所述反應(yīng)器(1)的反應(yīng)管包含有兩段，管內(nèi)前段填充涂覆納米二氧化鈦催化劑的多孔氧化鋁或鈦酸鋇小球(12)，其管內(nèi)后段填充顆粒狀炭質(zhì)材料(13)；所述反應(yīng)器(1)外部特別設(shè)計(jì)為長(zhǎng)條網(wǎng)格孔狀的外電極(10)或繞線電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助的等離子體催化空氣凈化器，其特征在于，所述過(guò)濾段可以采用初、中、高三級(jí)過(guò)濾器依次排列方式，所述高效過(guò)濾器采用HEPA過(guò)濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的微波輔助的等離子體催化空氣凈化器，其特征在于，所述凈化降解段的殼體(7)內(nèi)可以安設(shè)負(fù)離子網(wǎng)(4)，或安設(shè)高電壓激發(fā)的負(fù)離子發(fā)生單元。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種等離子體催化空氣凈化器，特別涉及一種微波輔助的等離子體催化空氣凈化器，包括有過(guò)濾段，紫外殺菌段，含等離子體催化反應(yīng)單元的凈化降解段，其不同之處在于，安設(shè)在相對(duì)封閉的殼體內(nèi)的凈化降解段還包括有吸附單元、微波發(fā)生單元、碳還原單元；吸附單元、等離子體催化反應(yīng)單元分別位于降解凈化段的下部和上部。在微波場(chǎng)的作用下，既能有效降解空氣中的有害氣體，消除等離子體催化作用產(chǎn)生的臭氧、NOx副產(chǎn)物，同時(shí)，能在單位時(shí)間內(nèi)處理較大空氣流量。
文檔編號(hào)B01D53/86GK2847126SQ20052006684
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者王建偉, 楊建 , 李榮先 申請(qǐng)人:深圳清華大學(xué)研究院