專(zhuān)利名稱(chēng)：一種等離子體與光催化復(fù)合空氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空氣凈化裝置。更具體地說(shuō)，涉及一種將市政污水處理設(shè)施、工業(yè)生產(chǎn)、商務(wù)娛樂(lè)場(chǎng)所、賓館、辦公樓和居室等場(chǎng)合產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物和其他有害氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)后進(jìn)行排放的裝置。
技術(shù)背景隨著人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高，對(duì)市政設(shè)施、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域排放的有毒有害氣態(tài)污染物(如H2S，SO2，NH3，NOx，VOCs等)進(jìn)行治理是改善環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵，這些污染物既沒(méi)有回收價(jià)值，又危害生態(tài)環(huán)境和人們的身體健康，因此，如何凈化處理這些有毒有害氣體已成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中一個(gè)急需解決的問(wèn)題。
為了改善空氣質(zhì)量，人們已經(jīng)做了大量的工作，比如采用活性炭吸附凈化法、化學(xué)反應(yīng)法、催化凈化法、生物凈化法等，但是這些方法都存在一定的局限性。比如，雖然活性炭吸附凈化法的凈化速度快，并且對(duì)很多污染物有吸附凈化效果，但是活性炭對(duì)污染物的吸附存在一個(gè)飽和吸附量；當(dāng)吸附越接近飽和時(shí)，吸附速度越慢，當(dāng)吸附達(dá)到飽和吸附量時(shí)，就失去凈化效果，此時(shí)須對(duì)活性炭進(jìn)行再生處理，以部分恢復(fù)其吸附性能；從系統(tǒng)環(huán)境污染的觀點(diǎn)分析，活性炭吸附凈化和再生的過(guò)程是將污染轉(zhuǎn)移的過(guò)程，因此可以認(rèn)為它不是一種徹底的空氣凈化方法?；瘜W(xué)反應(yīng)法利用各種化學(xué)物質(zhì)與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)達(dá)到空氣凈化的目的，如用硫酸亞鐵或水合氧化亞鐵除去空氣中的硫化氫，用碘酸等氧化醛類(lèi)物質(zhì)等，這些能與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)(也稱(chēng)為脫臭劑或除臭劑)在凈化過(guò)程中不斷地被消耗掉，并且一種脫臭劑僅對(duì)有限類(lèi)別的污染物才是有效的。催化凈化法通常是采用貴金屬等催化劑于一定溫度下發(fā)生催化作用，將污染物氧化或還原為無(wú)毒害物質(zhì)，通常要附加加熱裝置。生物凈化法是利用微生物來(lái)凈化空氣的，由于空氣中的污染物種類(lèi)繁多，給菌種的培養(yǎng)帶來(lái)困難。
低溫等離子體技術(shù)和光催化技術(shù)是近些年涌現(xiàn)出來(lái)的新型的先進(jìn)空氣凈化技術(shù)。低溫等離子技術(shù)是利用常溫常壓下電暈放電產(chǎn)生的活性基團(tuán)分解空氣中的有害成分來(lái)凈化空氣的(如CN1515840A)，而光催化技術(shù)是利用紫外光或可見(jiàn)光激發(fā)氧化鈦半導(dǎo)體超細(xì)粒子產(chǎn)生空穴和電子，這些空穴和電子遷移到粒子表面，與光催化劑表面的吸附水或羥基作用生成活性基團(tuán)(如羥基自由基·OH和HO2-等)來(lái)分解污染物，以實(shí)現(xiàn)空氣的凈化(如CN1456357A、CN1463754A)。這兩種技術(shù)都具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)徹底、幾乎對(duì)空氣中所有污染物都具有治理能力的優(yōu)點(diǎn)。研究表明，低溫等離子體技術(shù)和光催化技術(shù)之間存在一定的協(xié)同作用，因此如何通過(guò)一些技術(shù)手段將兩者復(fù)合起來(lái)使用，以進(jìn)一步提高凈化效率成為目前一個(gè)研究的熱點(diǎn)。
現(xiàn)有的等離子體一光催化復(fù)合技術(shù)中主要分為兩類(lèi)(1)將光催化劑直接附著在等離子體發(fā)生裝置上，如在等離子體發(fā)生管的管壁涂覆光催化劑膜(CN 2660374、EP1249265)，這種復(fù)合方式存在光催化劑表面積較低和增加等離子體器件制備難度的缺點(diǎn)。(2)以等離子體產(chǎn)生的電磁波為光催化劑的激發(fā)光源(JP 2000325447)，這種復(fù)合方式存在的最大問(wèn)題是等離子體產(chǎn)生的可用于激發(fā)光催化劑的光的強(qiáng)度較弱，不足以引發(fā)大量的光催化降解反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種空氣凈化的裝置，更具體地說(shuō)是充分利用等離子體技術(shù)與光催化技術(shù)各自的凈化作用，同時(shí)兼顧它們之間的協(xié)同作用，提供一種適合大多數(shù)氣態(tài)污染物的空氣凈化裝置，以有效治理市政設(shè)施、工業(yè)生產(chǎn)、商務(wù)娛樂(lè)場(chǎng)所、賓館、辦公樓和居室等場(chǎng)合產(chǎn)生的有毒有害氣體。
本實(shí)用新型提供的空氣凈化裝置，由過(guò)濾網(wǎng)1、一低溫等離子體發(fā)生器組2、一靜電濾網(wǎng)組3、由光催化網(wǎng)4與紫外燈5間隔排列組成的光催化單元以及風(fēng)機(jī)6組成；其結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，過(guò)濾網(wǎng)1位于空氣進(jìn)口處，低溫等離子體發(fā)生器組2置于過(guò)濾網(wǎng)1之后，靜電網(wǎng)組3位于低溫等離子體發(fā)生器組2與由光催化網(wǎng)4與紫外燈5間隔排列組成的光催化單元之間，風(fēng)機(jī)6位于裝置的出口處。
本裝置中，所述低溫等離子體發(fā)生器組2中等離子發(fā)生器一般可有3-10個(gè)，其在空間上錯(cuò)位排列，例如成“品”字形排列，以便使裝置中的等離子體濃度分布比較均勻。上述低溫等離子體發(fā)生器一般可采用基壓為4-15kv，高壓為30-50kv的脈沖電暈放電。
本裝置中，所述靜電網(wǎng)組3一般可由3-5個(gè)平行排列的不銹鋼組成，網(wǎng)孔為40-120目，兩個(gè)網(wǎng)之間的距離為10-40cm。
本裝置中，所述光催化網(wǎng)4為由聚酯泡沫網(wǎng)、活性炭顆粒、納米氧化鈦光催化劑組成的多層結(jié)構(gòu)。其中，納米氧化鈦的粒徑為20-100納米，聚酯泡沫網(wǎng)的孔隙率為10-40pis，活性炭為顆粒碳，具體為粒徑為60-400目的高碘值椰殼炭或果殼炭。其制備方法可參見(jiàn)CN116211專(zhuān)利，具體步驟是，先在聚酯泡沫網(wǎng)上粘接顆?；钚蕴浚缓笸ㄟ^(guò)噴涂等工藝負(fù)載納米氧化鈦光催化劑。所述紫外燈5的功率為20-40w；光催化網(wǎng)4與紫外燈5相互間隔排列。一般地，光催化單元由2-5組光催化網(wǎng)4與紫外燈5組成。
本裝置中，風(fēng)機(jī)6的風(fēng)量一般為200-8000m3/h。
利用上述空氣凈化裝置凈化空氣的步驟如下(1)借助風(fēng)機(jī)6，使待凈化的空氣通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)1，去除其中的顆粒物；(2)過(guò)濾后的空氣通過(guò)低溫等離子發(fā)生器組2，利用等離子發(fā)生器產(chǎn)生的活性基團(tuán)(·OH、HO2-、O-)和臭氧等消除空氣中的有毒有害物質(zhì)；(3)通過(guò)等離子發(fā)生器的空氣，通過(guò)一靜電濾網(wǎng)組3，一方面過(guò)濾在等離子體單元中帶上電荷的塵埃，同時(shí)湮滅等離子發(fā)生器產(chǎn)生的帶電物質(zhì)尤其是能與正電性空穴作用的負(fù)離子，以消除其對(duì)下一步光催化單元的負(fù)面影響；(4)通過(guò)靜電濾網(wǎng)的空氣再經(jīng)過(guò)由負(fù)載納米氧化鈦的光催化網(wǎng)4與紫外燈5間隔排列組成的光催化單元，利用氧化鈦的光催化作用進(jìn)一步凈化空氣中的污染物；(5)利用風(fēng)機(jī)6排出凈化的空氣。
本實(shí)用新型將等離子技術(shù)與光催化技術(shù)復(fù)合在一起，通過(guò)合理安排等離子發(fā)生單元與光催化單元的排布，既充分利用了兩者各自的凈化作用，同時(shí)也兼顧了兩者之間的協(xié)同作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果(1)低溫等離子體凈化技術(shù)與光催化凈化技術(shù)之間存在一定的協(xié)同作用，等離子體可促進(jìn)光催化反應(yīng)；本實(shí)用新型通過(guò)合理安排等離子發(fā)生單元與光催化單元的排布，既充分利用了兩者各自的凈化作用，同時(shí)也兼顧了兩者之間的協(xié)同作用，凈化效率更高；(2)等離子體中的紫外光可以激發(fā)光催化劑，等離子體中的臭氧等物質(zhì)本身可以促進(jìn)光催化反應(yīng)，但其產(chǎn)生的負(fù)離子會(huì)與光催化劑表面具有反應(yīng)活性的空穴結(jié)合，從而抑制光催化作用；本實(shí)用新型通過(guò)調(diào)節(jié)等離子單元與光催化單元的距離，并在兩者之間放置過(guò)濾網(wǎng)材料，以充分淹滅等離子體單元產(chǎn)生的負(fù)離子，消除其對(duì)光催化單元的負(fù)面影響；(3)該方法及裝置具有廣譜性，幾乎對(duì)常見(jiàn)的有毒有害氣體都具有較好的凈化效果，使其能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。


圖1為本實(shí)用新型所提供的空氣凈化方法的裝置示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)1為過(guò)濾網(wǎng)，2為低溫等離子體發(fā)生器組，3為靜電網(wǎng)組，4為光催化網(wǎng)，5為紫外燈，6為風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)用新型提供的空氣凈化方法，充分利用低溫等離子體技術(shù)和光催化技術(shù)各自的凈化作用，并兼顧兩者之間的協(xié)同作用降解污水處理市政設(shè)施、工業(yè)生產(chǎn)、商務(wù)娛樂(lè)場(chǎng)所、賓館、辦公樓和居室等場(chǎng)合產(chǎn)生的有毒有害氣體，以達(dá)到凈化空氣的目的，其步驟如下
(1)借助風(fēng)機(jī)6，使待凈化的空氣通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)1，去除其中的粗顆粒；(2)過(guò)濾后的空氣通過(guò)低溫等離子發(fā)生器2，利用等離子發(fā)生器產(chǎn)生的活性基團(tuán)(·OH、HO2-、O-)和臭氧等分解空氣中的有毒有害物質(zhì)；(3)通過(guò)等離子發(fā)生器的空氣，通過(guò)一組不銹鋼網(wǎng)3，以淹滅等離子發(fā)生器產(chǎn)生的正離子，以消除其對(duì)下一步光催化單元的負(fù)面影響；(4)通過(guò)不銹鋼網(wǎng)的空氣再經(jīng)過(guò)由負(fù)載納米氧化鈦的光催化網(wǎng)4與紫外燈5間隔排列組成的光催化單元，利用氧化鈦的光催化作用進(jìn)一步凈化空氣；(5)利用風(fēng)機(jī)6，排出凈化的空氣。
上述的低溫等離子體發(fā)生器2采用基壓為4kV～15kV，高壓為30kV～50kV的脈沖電暈放電；低溫等離子體發(fā)生器有若干組，為了使凈化裝置中的等離子體濃度分布較均勻，等離子體發(fā)生器組之間在空間上按“品”字形排列。
上述的不銹鋼網(wǎng)3為40～120目，為了使等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的正離子充分淹滅，不銹鋼網(wǎng)可安裝3～5組，兩組之間間隔10～40cm。
上述的光催化網(wǎng)4是按專(zhuān)利CN162211所述的方法制備而成的，該網(wǎng)為由聚酯泡沫、活性炭顆粒、納米氧化鈦組成的多層結(jié)構(gòu)，納米氧化鈦的粒度為20～100納米。
上述的紫外燈管5每根功率20～40W，每?jī)山M催化網(wǎng)之間放置一組紫外燈管。
上述風(fēng)機(jī)6的風(fēng)量為200～8000m3/h。
實(shí)施例在某污水處理廠泵站采用該裝置，風(fēng)量3000m3/h，低溫等離子發(fā)生器組2由4個(gè)發(fā)生器組成，不銹鋼網(wǎng)組由3個(gè)網(wǎng)組成(間距30cm)，光催化網(wǎng)2組，紫外燈1組，共2根，經(jīng)測(cè)量硫化氫進(jìn)口濃度0.21mg/m3，出口濃度0.03mg/m3，達(dá)到國(guó)家1級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，降解率81％。
權(quán)利要求1.一種空氣凈化裝置，其特征是由過(guò)濾網(wǎng)(1)一低溫等離子體發(fā)生器組(2)、一靜電濾網(wǎng)組(3)、由光催化網(wǎng)(4)與紫外燈(5)間隔排列組成的光催化單元以及風(fēng)機(jī)(6)組成；其中，過(guò)濾網(wǎng)(1)位于空氣進(jìn)口處，低溫等離子體發(fā)生器組(2)置于過(guò)濾網(wǎng)(1)之后，靜電網(wǎng)組(3)位于低溫等離子體發(fā)生器組(2)與由光催化網(wǎng)(4)與紫外燈(5)間隔排列組成的光催化單元之間，風(fēng)機(jī)(6)位于裝置的出口處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣凈化裝置，其特征是所述低溫等離子體發(fā)生器組2中的低溫等離子發(fā)生器有3-10個(gè)，在空間上成錯(cuò)位排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣凈化裝置，其特征是所述的靜電濾網(wǎng)組(3)由3-5個(gè)平行排列的不銹鋼網(wǎng)組成，網(wǎng)孔為40-120目，兩個(gè)不銹鋼網(wǎng)之間的距離為10-40cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣凈化裝置，其特征在于所述光催化單元由2-5組光催化網(wǎng)(4)與紫外燈(5)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣凈化裝置，其特征是光催化網(wǎng)(4)由聚酯泡沫網(wǎng)、在泡沫網(wǎng)上粘接的活性炭顆粒，負(fù)載的納米二氧化鈦光催化劑組成；泡沫網(wǎng)的孔隙率10-40pis，活性炭為粒徑在60-400目的高碘值椰殼炭或果殼炭，納米氧化鈦的粒徑為20～100納米。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種空氣凈化裝置。該方法利用等離子體凈化技術(shù)與光催化凈化技術(shù)的協(xié)同作用消除有毒有害氣體，達(dá)到凈化空氣的目的。該裝置主要由過(guò)濾網(wǎng)(1)、一低溫等離子體發(fā)生器組(2)、一靜電濾網(wǎng)組(3)、由光催化網(wǎng)(4)與紫外燈(5)間隔排列組成的光催化單元以及風(fēng)機(jī)(6)組成。本實(shí)用新型能夠有效凈化市政污水處理設(shè)施、工業(yè)生產(chǎn)、商務(wù)場(chǎng)所、娛樂(lè)場(chǎng)所、賓館、辦公樓和居室等場(chǎng)合產(chǎn)生的有毒有害氣體，具有廣譜高效的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61L9/00GK2778371SQ200520040198
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日
發(fā)明者陳剛, 牛炳曄, 崔黎明, 郤國(guó)良 申請(qǐng)人:上海錦惠復(fù)潔環(huán)境工程有限公司