一種基于介質阻擋放電和pi納米膜過濾的室內空氣凈化器的制造方法
【專利說明】一種基于介質阻擋放電和Pl納米膜過濾的室內空氣凈化
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技術領域
[0001]本實用新型涉及室內空氣凈化領域，尤其涉及一種基于介質阻擋放電和PI納米膜過濾的室內空氣凈化器。
【背景技術】
[0002]一般情況下，人一天中70%?90%的時間是在室內度過的，室內空氣品質與居住者的工作效率與身心健康狀況均直接相關，而室內空氣污染物中最主要的為可吸入顆粒(PM2.5)及揮發性有機化合物(VOCs)。人體的生理結構決定了對PM2.5沒有任何過濾、阻攔能力，特別的是，粒徑小于I ym的顆粒(PMu)，會直接進入肺泡，其對人體健康影響更大。室內的建筑裝飾材料、家具、裝修制作過程中使用的粘合劑、漆料以及日常生活中使用的洗滌劑、化妝品等化學合成品帶來的揮發性有機化合物(VOCs)，如甲醛、甲苯、氯化物、丙酮、苯酚等將對人的呼吸道、神經系統、肝臟、腎臟和消化系統將造成嚴重傷害。因而開發一種能夠同時凈化室內空氣中PMhtl和VOCs的技術已成為當務之急。
[0003]目前國內外對室內空氣的凈化方法主要有靜電除塵法、濕式除塵法、吸附凈化法、生物過濾法、非平衡態等離子體法和納米光催化氧化法。
[0004]但單獨使用以上技術普遍存在處理效果不佳、經濟性較低等問題。其中，靜電除塵法需要振動擊打集塵級，定期清灰，而且靜電場對VOCs不起作用，基本無脫除效果；濕式除塵法必須建立一套水循環系統，對于小型生活用裝置而言，成本高，維護困難；低溫等離子體法具有裝置簡單、壓降低、啟停方便、設備緊湊和可在常溫常壓下工作等優勢，但在等離子體自由基反應過程中，同時產生03等有害副產物。
[0005]例如公開號為CN102777986A的中國專利文獻公開了一種室內空氣凈化裝置，涉及空氣凈化技術領域，所解決的是提高室內空氣凈化效果的技術問題。該裝置包括箱體，及從下至上依次安裝在箱體內的風機、光觸媒模塊、離子發生器；所述箱體的下部設有進風口，其頂部設有出風口 ；所述風機的排風口向上，吸氣口正對箱體下部的進風口 ；所述光觸媒模塊有多個，從上至下布設，每個光觸媒模塊均設有多塊涂附有光觸媒涂層的玻璃基板，每個光觸媒模塊中均設有紫外線發生器；所述箱體內設有一位于兩個光觸媒模塊之間的空氣加熱艙，空氣加熱艙內設有遠紅外加熱器、溫度感應器；所述箱體下部的進風口上遮蓋有一透氣活性炭濾板。該方案綜合運用了活性炭吸附除塵和紅外線殺菌等技術，對于同時除塵和殺菌起到了一定的效果，但是該方案中依靠活性炭吸附的方法對于微小顆粒物的去除效果不佳，而且依靠活性炭吸附的去除效率太低。
[0006]另外現有工業上用于除塵的空氣凈化裝置，通常設置了多層過濾膜，以達到較高的除塵的效果。但是這些空氣凈化裝置體積龐大，由于進風口和出風口之間壓力差很大，需要大功率的風機，不但耗電大，噪音也大，不適合室內使用。
【實用新型內容】
[0007]為了克服現有技術存在的問題，本實用新型提供了基于介質阻擋放電和PI納米膜過濾的室內空氣凈化器，節能環保、運行成本低、無二次污染、可適用于不同室內工況。
[0008]本實用新型解決問題的技術方案為:一種基于介質阻擋放電和PI納米膜過濾的室內空氣凈化器，包括具有風道的箱體，箱體兩端分別是和風道連通的進口和出口，該進口處安裝有風機，所述風道內安裝有介質阻擋放電裝置；所述箱體的出口安裝有帶凈化氣出口的PI納米膜過濾罩。
[0009]所述介質阻擋放電裝置通過介質阻擋放電產生低溫等離子體，將室內揮發性有機氣體最終降解為C02、H20和其他產物。PI納米膜為納米級過濾膜，可以去除空氣中的PM1.P經過雙重凈化處理可以同時實現對空氣中有機污染物和固體污染物的去除。本實用新型中所述的PI納米膜也叫聚酰亞胺納米膜。
[0010]作為優選，所述PI納米膜過濾罩包括固定框以及以折疊方式安裝在該固定框上的PI納米膜。
[0011]作為優選，PI納米膜的納米纖維平均直徑為50?800nm ;PI納米膜的孔徑為0.1 ?5 μ m，厚度為 0.5 ?100 μ m。
[0012]實用新型人發現這種規格的PI納米膜對PMhtl可達到99%以上的去除效率。本實用新型所采用的PI納米膜的孔徑較小，雖然可以攔截微笑顆粒，但是會增加一定量的氣體阻力，對過濾效率以及風機的功耗都有影響，由于
[0013]其過濾效率較高，增加能耗較少，所以總體上獲得的效益要高于普通過濾材料。
[0014]通常介質阻擋放電在去除氣體中污染物的同時，會產生少量的03，O3可以起到殺菌作用，通常在工業應用領域中少量O3直接排入空氣中，但是對于室內空氣凈化時O 3應當去除，否則會影響人體健康。
[0015]作為優選，
[0016]所述風道中設有位于介質阻擋放電裝置和PI納米膜過濾罩之間的多孔催化板，所述多孔催化板上負載有MnO2。
[0017]所述催化板為蜂窩陶瓷板，蜂窩陶瓷板上負載MnO2催化劑。蜂窩陶瓷板孔隙率高，可以增大MnO2與空氣的接觸面積。
[0018]作為優選，所述PI納米膜過濾罩為六面體，PI納米膜過濾罩的一側面為封閉面，與該封閉面相對的側面與風道連通，剩余四個側面均設有凈化氣出口。
[0019]所述封閉面正對箱體的出口，而凈化氣出口設置在四個側面，各個凈化氣出口均設有PI納米膜，一方面是改變氣體流向，另一方面增大了過濾面積，降低了凈化氣出口壓力，降低氣流速度，增加固體顆粒物沉降速度，提高過濾效率。
[0020]為了對上述方案進行進一步優化，在不增大凈化器的前提下實現過濾面積的最大化，。將PI納米膜疊置后，將PI納米膜的過濾面積增大數倍，進一步增加過濾效率，較少能耗。
[0021]作為進一步優選，所述固定框包括疊置PI納米膜以增大過濾面積的折疊架以及與折疊架配合固定PI納米膜的壓框。
[0022]作為優選，所述折疊架包括相對設置的兩個固定板，以及設置在固定板之間的多個疊膜桿；所述疊膜桿包括平行的兩組，各組疊膜桿間隔布置，兩組疊膜桿之間相互錯位；所述壓框具有排梳狀的壓齒，壓齒的尺寸與同一組相鄰疊膜桿的間距相匹配，壓齒的間距與疊膜桿尺寸匹配。
[0023]所述纏繞PI納米膜的疊膜桿直徑為3?5mm，長度為180?220mm。相鄰疊膜桿之間的配合使PI納米膜有更大的過濾面積，增強捕集顆粒物的效果。
[0024]作為優選，所述介質阻擋放電裝置包括設置在風道里的電極板，所述箱體外壁固定有高壓電極接線柱和接地電極接線柱；所述電極板由電極框及交叉布置的多個電極條組成；所述電極條由電極絲和罩于電極絲之外的介質管構成，相鄰電極絲分別通過高壓電極接線柱和接地電極接線柱連接高壓電源和接地線。
[0025]優選地，所述高壓電極采用直徑為5?15mm，長度為690?2000mm的長直電極棒，高壓電極由上下兩個電極板固定，達到并聯的效果；所述接地電極由寬度為I?10mm，厚度0.8?2.5mm的金屬帶在放電管上纏繞而成。所述高壓電極、接地電極及電極板的材質為不銹鋼、銅或鋁中的一種。
[0026]優選地，所述電極絲采用直徑I?5mm的柱狀金屬絲，高壓電極絲和接地電極絲交替布置，電極絲之間間距選用5?30mmo
[0027]優選地，所述高壓電極與接地電極之間負載電壓為5kV?40kV，頻率為50?5000Hz ο
[0028]優選地，所述PI納米膜過濾罩中的固定框由有機玻璃制成。有機玻璃的厚度為10 ?20mm。
[0029]作為優選，所述箱體外壁設置有伸入風道的兩個氣管接頭，所述兩個氣管接頭分別位于電極板的上游和下游。
[0030]本實用新型的有益效果在于:聯合介質阻擋放電和物理過濾及化學催化三種技術，利用低溫等離子體和化學催化的協同作用，提高定向氧化的能力，將室內揮發性有機氣體最終降解為C02、H2O和其他產物，進一步增強其處理效果，同時降低能耗，減少二次污染，利用物理過濾的篩濾等作用，將室內細小顆粒物脫除。其中，催化劑能改變放電類型并提高加速電子的分布、產生新的反應物質；同時催化劑在等離子體氛圍中活性組分增強，表面吸附過程改善、熱激發增強等。
[0031]本實用新型的另一個優點在于，將電極設計成隔板式，用局部放電代替全程放電，充分利用局部放電產生的等離子體的活性，為活性粒子的反應提供了足夠的空間，避免了反應過程的重復放電造成的電能損失，相比全程放電降低了能耗，也減少了二次污染；設計成窄間隙雙介質阻擋放電，電極間距減小，電離所需的電壓會相應降低，相比間距較大的電極布置形式，對主反應裝置的耐壓降低了要求，能耗也降低；同時氣體經過電極絲密布的放電區域時，氣體分布更均勻，大大提高了活性粒子的產生幾率。
[0032]此外，本實用新型將過濾膜設計成折疊式，通過疊膜桿對PI納米膜進行來回纏繞，實現過濾面積的最大化。采用的PI納米膜對極細顆粒物有高效篩濾、慣性碰撞與攔截等作用，經測試這種新型納米材料聚酰亞胺過濾膜對PM1.^可達到99%以上的去除效率。
【附圖說明】
[0033]圖1為本實用新型的一種基于介質阻擋放電和PI納米膜過濾的室內空氣凈化器結構示意圖。
[0034]圖2為圖1拆解后的示意圖。
[0035]圖3為單塊電極板的結構示意圖。
[0036]圖4為圖3的A-A剖面圖。
[0037]圖5為圖3的B-B剖面圖。
[0038]圖6為電極條排列示意圖。
[0039]圖7為固定框和PI納米膜的示意圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結合具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0041]PI納米膜的制備方法:
[0042]取等摩爾量的均苯四甲酸二酐(PMDA)和對苯二胺(PPD)分別溶解于N，N 二甲基甲酰胺(DMF)溶劑中，在氮氣保護下強力攪拌，同時將PMDA溶液緩慢滴加到PH)溶液中，在15°C下反應lh，然后將反應體系升溫至25°C反應3h，得到聚酰胺酸(PAA)溶液；將所得聚酰胺酸(PAA)溶液移至1ml針筒中，針頭采用16G?24G點膠針頭，之后將針筒加裝在注射泵上，針頭連接直流高壓電源，接收筒加裝鋁箔并接地，在常溫、常濕度條件下進行靜電紡絲；注射泵注射速度為I?2ml/h，電壓為10?15kV，接收距離為10?20cm，接收筒轉速為50r/min ;之后將鋁箔上的薄膜置于室溫下干燥24h，然后以5°C /min的升溫速率在馬弗爐中加熱至300?250°C并保持4h，使聚酰胺酸亞胺化形成聚酰亞胺(PI)納米膜。
[0043]本實用新型的基于介質阻擋放電和PI納米膜過濾的室內空氣凈化器凈化空氣的過程如下:
[0044](I)室內待處理空氣經風機引風，進入箱體的風道；
[0045](2)待處理空氣首先經過介質阻擋放電裝置，高壓電極接線柱