專利名稱：一種長(zhǎng)效凈化室內(nèi)空氣復(fù)合污染的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于室內(nèi)空氣治理技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種長(zhǎng)效凈化室內(nèi)空氣復(fù)合污 染的裝置，尤指采用靜電-臭氧-光催化-免維護(hù)活性炭工藝聯(lián)合去除室內(nèi)空氣 復(fù)合污染的裝置。
背景技術(shù)：
人們平均大約有80%以上的時(shí)間在室內(nèi)(居室、辦公室、交通工具、商 場(chǎng)、醫(yī)院等密閉空間)度過，而隨著生產(chǎn)和生活方式的更加現(xiàn)代化，尤其是 信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們更多的工作和文娛體育活動(dòng)都可在室內(nèi)進(jìn)行，室內(nèi)活 動(dòng)時(shí)間甚至高達(dá)93%以上，室內(nèi)空氣質(zhì)量直接影響了人們的身體健康。室內(nèi) 空氣污染主要特點(diǎn)有(l)室內(nèi)空氣污染污染成分復(fù)雜；(2)室內(nèi)空氣污染物濃 度相對(duì)低，即與工業(yè)廢氣的排放濃度相比是很低的；(3)室內(nèi)空氣中存在大量 的致病微生物；(4)室內(nèi)空氣污染物的凈化技術(shù)要求是無二次污染的。通常的室內(nèi)污染物大致分為三類第一類為有機(jī)和無機(jī)有害氣體污染物， 無機(jī)的包括一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、硫化氫、臭氧、氡 氣等；有機(jī)的揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)有甲醛、苯系物、四氯化碳、三氯乙烯、 四氯乙烯、甲苯二異氰酸脂(TDI)等。第二類為可吸入顆粒物，主要是粉塵、 煙霧、花粉等。第三類為微生物，主要是細(xì)菌、病毒等。室內(nèi)空氣污染物主 要來自于燃料燃燒、吸煙等人類活動(dòng)、建筑裝飾材料揮發(fā)以及室外污染物的 擴(kuò)散等。針對(duì)種類繁多的室內(nèi)污染物，人們開發(fā)了許多治理工藝，并針對(duì)其中的 一些工藝開發(fā)了室內(nèi)空氣凈化裝置。比如(1)通風(fēng)換氣裝置采用通風(fēng)換 氣設(shè)施，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外空氣的交換。該技術(shù)經(jīng)濟(jì)方便，但僅僅實(shí)現(xiàn)了污染物的 轉(zhuǎn)移，同時(shí)該技術(shù)以消耗室內(nèi)溫度為代價(jià)，增大了室內(nèi)保溫的能耗。(2)污 染物吸附裝置主要是用樹脂、分子篩、硅膠、活性鋁、沸石、活性碳等吸 附材料吸附氣相污染物以達(dá)到去除目的，是目前室內(nèi)空氣污染控制較為常用 和有效的控制技術(shù)。吸附法通過吸附污染物而不能破壞污染物的成分，它使 污染物從空氣中轉(zhuǎn)移到吸附劑中，在去除污染物的同時(shí)能使有價(jià)值的原料回 收，但該法需要對(duì)吸附劑進(jìn)行再生，易造成二次污染。(3)負(fù)離子發(fā)生裝置 負(fù)離子一方面易與室內(nèi)空氣中的微小顆粒物相吸附，成為帶電的大離子沉降，另一方面使細(xì)菌蛋白質(zhì)表層電性兩極發(fā)生顛倒，促使細(xì)菌死亡。但負(fù)離子凈 化對(duì)發(fā)射設(shè)備要求較高，沉降的污染物易發(fā)生二次飛揚(yáng)，對(duì)一些室內(nèi)空氣中低濃度的污染物去除率不高，且有03和NO等副產(chǎn)物產(chǎn)生。(4)非平衡態(tài)等 離子體裝置利用氣體放電產(chǎn)生的具有高度反應(yīng)活性的電子、原子、分子和 自由基與各種有機(jī)、無機(jī)污染物分子反應(yīng)，從而使污染物分子分解成為小分 子化合物。這一技術(shù)可以高效、便捷地對(duì)各種污染物進(jìn)行破壞分解，但對(duì)電 源要求高，存在一定的電磁輻射。(5)光催化裝置Ti02光催化氧化技術(shù)是 一種環(huán)境友好新技術(shù)，能同時(shí)去除包括無機(jī)物、有機(jī)物、微生物等在內(nèi)的多 種室內(nèi)空氣污染物，具有能耗低、易操作、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。然而由于室 內(nèi)空氣成分復(fù)雜，各類室內(nèi)空氣凈化裝置主要針對(duì)一類或者幾類污染物，不 能很好的治理復(fù)合污染。為解決室內(nèi)空氣復(fù)合污染問題，人們將多種凈化技術(shù)組合使用。比如公 開號(hào)為CN1451917A，發(fā)明名稱為"一種室內(nèi)空氣的凈化方法及裝置"的中國(guó) 專利公開了一種室內(nèi)空氣凈化的裝置，采用過濾網(wǎng)除塵-紫外殺菌-光催化殺菌 及降解化學(xué)污染物組合的方法進(jìn)行室內(nèi)空氣治理。然而紫外燈下易產(chǎn)生臭氧， 引起二次污染，該方法及裝置并未提及避免措施。公開號(hào)為CN2221175Y，發(fā) 明名稱為"復(fù)合式室內(nèi)空氣凈化器"的中國(guó)專利，采用活性炭吸附-分子篩吸 附-催化氧化的方法進(jìn)行空氣治理，可吸附去除室內(nèi)空氣污染物，同時(shí)可將CO 轉(zhuǎn)化為C02排除，然而活性炭吸附及分子篩吸附存在吸附飽和的問題，長(zhǎng)時(shí) 間使用后需要更換或者采用一定的方法進(jìn)行再生，不能達(dá)到長(zhǎng)效去除室內(nèi)復(fù) 合污染物的要求。由此可見，針對(duì)目前室內(nèi)空氣污染及其治理現(xiàn)狀，有必要 開發(fā)一種長(zhǎng)效去除室內(nèi)空氣復(fù)合污染的裝置，并應(yīng)用于人們的生活。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)目前室內(nèi)空氣凈化器處理污染物種類不多，使用過程復(fù)雜， 不能長(zhǎng)時(shí)間高效作用，易產(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)，提供一種對(duì)顆粒物、微生物、 化學(xué)污染物等室內(nèi)空氣復(fù)合污染物均有較好去除作用的長(zhǎng)效凈化裝置。一種長(zhǎng)效凈化室內(nèi)空氣復(fù)合污染的裝置，包括外殼，所述的外殼內(nèi)設(shè)有 風(fēng)機(jī)、高壓靜電放電極、高壓電源、集塵板、灰塵收集器、直流電源、紫外 光源、光催化板、免再生活性炭纖維層，外殼前部下端設(shè)有進(jìn)氣口，后部下 端設(shè)有出氣口，殼體內(nèi)靠近出氣口設(shè)置風(fēng)機(jī)；殼體內(nèi)靠近進(jìn)氣口設(shè)有高壓靜 電放電極，與高壓靜電放電極平行設(shè)有一集塵板；集塵板后設(shè)置若干組光催化板，相鄰的光催化板一端交替與外殼的上下板固定，另一端留有空隙；光 催化板間設(shè)有紫外光源;殼體后部風(fēng)機(jī)前設(shè)有免再生活性炭纖維層；裝置底 部依次設(shè)灰塵收集器、直流電源、高壓電源，所述的灰塵收集器置于集塵板 下方中間，直流電源正極與光催化板相連，高壓電源負(fù)極與高壓靜電放電極 相連。所述的集塵板為兩塊，分設(shè)高壓靜電放電極兩側(cè)。所述的高壓靜電放電極采用負(fù)電暈放電，電暈電位處于負(fù)25至負(fù)10KV 之間的任一電位。所述的紫外光源采用低壓汞燈，主波長(zhǎng)為200 300nm。所述的光催化板為負(fù)載有Ti02的鈦、不銹鋼等金屬板材，其基材與直流 電源相連，使板電位維持在1 2.5V之間的任一電位。所述的免再生活性炭纖維層為表面及內(nèi)部均負(fù)載有Ti02的活性炭纖維， 其中Ti02的質(zhì)量含量在5 30%之間。室內(nèi)空氣通過風(fēng)機(jī)帶動(dòng)從進(jìn)氣口進(jìn)入裝置后的凈化過程主要分四步1、 靜電除塵本發(fā)明采用靜電除塵的工藝去除氣流中的顆粒物。具體選用負(fù)電暈放電除塵，電暈電位處于負(fù)10至負(fù)25KV之間的任一電位。 該工藝可產(chǎn)生一定的臭氧，進(jìn)入紫外殺菌及光催化段。 選擇負(fù)電暈放電除塵的原因是 一般相同操作條件下，負(fù)電暈放電靜電除塵工藝臭氧產(chǎn)生量是正電暈放電除塵工藝的10倍。為達(dá)到本發(fā)明中高效殺菌、降解有機(jī)物的要求，需要一定量臭氧的協(xié)同。此外，從節(jié)能方面來講，負(fù)電暈放電的能耗也遠(yuǎn)低于正電暈放電。2、 紫外殺菌本發(fā)明采用紫外照射的方法去除氣流中的微生物。光源采用低壓汞燈， 主波長(zhǎng)為200 300nm。紫外光源照射下，氣流中可產(chǎn)生一定量的臭氧、光電 子、羥基自由基等。3、 Ti02光催化去除化學(xué)污染物及部分微生物本發(fā)明采用Ti02光催化的方法去除氣流中的化學(xué)污染物及部分微生物。 光催化采用折流通道增大氣固接觸面積。Ti02采用陽極氧化在鈦板上制備或 擦用化學(xué)氣相沉積的方法在鈦、不銹鋼等金屬板材上制備。光催化板基材與 一直流電源相連，電位維持在1 2.5V之間的任一電位，以促進(jìn)光生空穴電 子的分離，提高光催化板的凈化效率。4、免再生活性炭去除氣流中的剩余臭氧及部分未反應(yīng)的污染物
本發(fā)明采用負(fù)載Ti02的活性炭纖維過濾網(wǎng)去除氣流中的剩余臭氧及部分 未反應(yīng)的污染物，進(jìn)一步降低污染物濃度，保證凈化效率。氣流經(jīng)過靜電除 塵、紫外光源照射后產(chǎn)生一定量的臭氧，雖然大部分在光催化過程中已經(jīng)分 解，但由于氣流速度快，仍有部分剩余臭氧及未反應(yīng)的化學(xué)污染物帶出，可 采用負(fù)載Ti02的活性炭纖維過濾網(wǎng)將其吸附后降解。此外，由于活性炭纖維 過濾網(wǎng)表面負(fù)載有Ti02，其吸附污染物可光催化降解，從而使其維持一定的 吸附容量，不用熱處理再生，可長(zhǎng)時(shí)間使用。
本發(fā)明裝置可用于封閉或半封閉的人類生活空間內(nèi)(如居室、辦公室、 會(huì)議室、實(shí)驗(yàn)室、衛(wèi)生間、病房、乘用車內(nèi))的復(fù)合污染空氣治理。
本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)是可去除室內(nèi)空氣中的顆粒物、生物污染物、化學(xué) 污染物等復(fù)合污染物，應(yīng)用范圍廣泛；采用免再生活性炭去除氣流中的剩余 臭氧及部分未反應(yīng)的污染物，避免了二次污染，且免再生活性炭不需頻繁更 換維護(hù)，降低了處理成本，操作簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)；氣路采用催化板折流方 式，降低風(fēng)阻、增大流道長(zhǎng)度，催化效率高。


圖1為本發(fā)明裝置最佳實(shí)施例組裝狀態(tài)剖面結(jié)構(gòu)示意圖
其中l(wèi)集塵板，2外殼，3高壓靜電放電極，4進(jìn)氣口， 5灰塵收集器，
6光催化板，7免再生活性炭纖維層，8出氣口， 9風(fēng)機(jī)，IO高壓電源，11直
流電源，12紫外光源。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種最佳實(shí)施方式進(jìn)一步說明。 如圖1所示， 一種長(zhǎng)效凈化室內(nèi)空氣復(fù)合污染的裝置包括外殼2，外殼2 內(nèi)設(shè)有風(fēng)機(jī)9、高壓靜電放電極3、高壓電源IO、集塵板l、灰塵收集器5、 直流電源ll、紫外光源12、光催化板6、免再生活性炭纖維層7。外殼2前 部下端設(shè)有進(jìn)氣口4，后部下端設(shè)有出氣口8，殼體內(nèi)靠近出氣口 4設(shè)置風(fēng)機(jī) 9;殼體內(nèi)靠近進(jìn)氣口 4設(shè)有高壓靜電放電極3，高壓靜電放電極3兩側(cè)設(shè)有 兩塊集塵板1;集塵板1后設(shè)置若干組光催化板6，相鄰的光催化板6 —端交 替與外殼2的上下板固定，另一端留有空隙；光催化板6間設(shè)有紫外光源12; 裝置底部依次設(shè)灰塵收集器5、直流電源ll、高壓電源IO,其中灰塵收集器5置于兩塊集塵板1下方中間，直流電源11正極與光催化板6相連，高壓電 源10負(fù)極與高壓靜電放電極3相連。
風(fēng)機(jī)9帶動(dòng)氣流，氣流經(jīng)由進(jìn)氣口 4進(jìn)入凈化裝置，在高壓靜電放電極3、 高壓電源10的作用下去除顆粒物，并產(chǎn)生一定量的臭氧，電暈電位處于負(fù)25 至負(fù)IOKV之間的任一電位。顆粒物由集塵板l收集，落于灰塵收集器5中， 灰塵收集器5內(nèi)為黏附材料，該材料可定期取出清潔。光催化板6可由陽極 氧化或者化學(xué)氣相沉積的方法在金屬基材上制得，金屬基材由直流電源11提 供0 2.5V的正電位。光催化板6構(gòu)成折形流道，氣流經(jīng)由流道在紫外光源 12 (采用低壓汞燈，主波長(zhǎng)為200 300nm)的照射下去除微生物。紫外光照 射光催化板6，氣流經(jīng)光催化作用去除VOCs等污染物，并消耗一定量的臭氧。 氣流經(jīng)免再生活性炭纖維層7吸附去除剩余臭氧及污染物后由氣流出口 8排 出，免再生活性炭纖維層7為表面及內(nèi)部均負(fù)載有Ti02的活性炭纖維，其中 Ti02的質(zhì)量含量在5 30%之間。
實(shí)施例l:裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。整機(jī)總功耗為60W，處理風(fēng)量為lmVmin, 電暈電位為負(fù)25KV，光催化板的金屬基材由壓直流電源提供0.3V的正電位, 免再生活性炭纖維層中Ti02的質(zhì)量含量為15%。在301113密閉環(huán)境艙內(nèi)降解甲 苯及甲醛，艙內(nèi)溫度為28°C，相對(duì)濕度為55%,甲苯濃度為12mg/m3，甲醛 濃度為30mg/m3，開機(jī)12h后，甲苯濃度為0.56mg/m3，甲醛濃度為0.25mg/m3， 臭氧未檢出。甲苯去除率為95.3%，甲醛去除率為99.1%。
實(shí)施例2:裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。整機(jī)總功耗為60W，處理風(fēng)量為lmVmin， 電暈電位為負(fù)IOKV，光催化板的金屬基材由直流電源提供0.6V的正電位， 免再生活性炭纖維層中Ti02的質(zhì)量含量為5。/c)。在60i^某居室內(nèi)運(yùn)行，室內(nèi) 溫度為25°C，相對(duì)濕度為50%, PMio濃度為0.9mg/m3，甲苯濃度為1.3mg/m3， 甲醛濃度為5.0mg/m3，菌落總數(shù)為3600cfWm3，開機(jī)12h后，PM1()濃度為 0.02mg/m3，甲苯濃度為0.11mg/m3，甲醛濃度為0.08mg/m3，菌落總數(shù)為 900cfo/m3,臭氧未檢出。PMn)去除率為97.7%,甲苯去除率為91.5%，甲醛 去除率為98.4%，菌落去除率為75.0%。
實(shí)施例3:裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。整機(jī)總功耗為80W，處理風(fēng)量為lm3/min， 電暈電位為負(fù)IOKV，光催化板的金屬基材由直流電源提供0.8V的正電位， 免再生活性炭纖維層中Ti02的質(zhì)量含量為5%。在451113某醫(yī)院衛(wèi)生間內(nèi)運(yùn)行， 室內(nèi)溫度為30°C，相對(duì)濕度為68%， PMio濃度為0.03mg/m3，菌落總數(shù)為 7200cfii/m3，開機(jī)12h后，PM!o濃度為0.01g/m3，菌落總數(shù)為1600cfb/m3，臭氧未檢出。PMjo去除率為66.7n/。，菌落去除率為77.8%。
實(shí)施例4:裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。整機(jī)總功耗為30W，處理風(fēng)量為 0.50mVmin，電暈電位為負(fù)15KV，光催化板的金屬基材由直流電源提供2.5V 的正電位，免再生活性炭纖維層中Ti02的質(zhì)量含量為25%。在32座空調(diào)旅游 車內(nèi)運(yùn)行，車內(nèi)溫度為25°C，相對(duì)濕度為50%， PMw濃度為0.06mg/m3，甲 苯濃度為1.2mg/m3，甲醛濃度為2.3mg/m3，菌落總數(shù)為2200cfb/m3，開機(jī)12h 后，PMu)濃度為0.02mg/m3，甲苯濃度為0.13mg/m3，甲醛濃度為0.09mg/m3， 菌落總數(shù)為850cfb/m3，臭氧未檢出。PM^去除率為66.7%，甲苯去除率為 89.2%,甲醛去除率為99.6%，菌落去除率為61.4%。
權(quán)利要求
1. 一種長(zhǎng)效凈化室內(nèi)空氣復(fù)合污染的裝置，包括外殼(2)，其特征在于所述的外殼(2)內(nèi)設(shè)有風(fēng)機(jī)(9)、高壓靜電放電極(3)、高壓電源(10)、集塵板(1)、灰塵收集器(5)、直流電源(11)、紫外光源(12)、光催化板(6)、免再生活性炭纖維層(7)；外殼(2)前部下端設(shè)有進(jìn)氣口(4)，后部下端設(shè)有出氣口(8)，殼體內(nèi)靠近出氣口(8)設(shè)置風(fēng)機(jī)(9)；殼體內(nèi)靠近進(jìn)氣口(4)設(shè)有高壓靜電放電極(3)，與高壓靜電放電極(3)平行設(shè)有一集塵板(1)；集塵板(1)后設(shè)置若干組光催化板(6)，相鄰的光催化板(6)一端交替與外殼(2)的上下板固定，另一端留有空隙；光催化板(6)間設(shè)有紫外光源(12)；殼體后部風(fēng)機(jī)(9)前設(shè)有免再生活性炭纖維層(7)；裝置底部依次設(shè)灰塵收集器(5)、直流電源(11)、高壓電源(10)，其中灰塵收集器(5)置于集塵板(1)下方中間，直流電源(11)正極與光催化板(6)相連，高壓電源(10)負(fù)極與高壓靜電放電極(3)相連。
2、 如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空氣復(fù)合污染的長(zhǎng)效凈化裝置，其特征在于-所述的集塵板為兩塊，分設(shè)高壓靜電放電極(3)兩側(cè)。
3、 如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空氣復(fù)合污染的長(zhǎng)效凈化裝置，其特征在于 所述的紫外光源(12)采用低壓汞燈，主波長(zhǎng)200 300nm。
4、 如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空氣復(fù)合污染的長(zhǎng)效凈化裝置，其特征在于: 所述的光催化板(6)為負(fù)載有Ti02的金屬板材。
5、 如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空氣復(fù)合污染的長(zhǎng)效凈化裝置，其特征在于: 所述的免再生活性炭纖維層(7)為表面及內(nèi)部均負(fù)載有Ti02的活性炭纖維， Ti02的質(zhì)量含量為5 30%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長(zhǎng)效凈化室內(nèi)空氣復(fù)合污染的裝置，主要包括高壓靜電放電極、集塵板、光催化板、紫外光源和免再生活性炭纖維層。風(fēng)機(jī)帶動(dòng)氣流進(jìn)入裝置，高壓靜電放電極去除氣流中顆粒物并產(chǎn)生一定的臭氧；紫外燈光源殺滅氣流中的微生物，并產(chǎn)生一定的臭氧、光電子、羥基自由基等，同時(shí)可激發(fā)TiO₂；光催化板去除微生物，降解化學(xué)污染物；免再生活性炭纖維層去除氣流中的剩余臭氧及部分未反應(yīng)的污染物，最終排出潔凈空氣，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣復(fù)合污染物的長(zhǎng)效凈化。本發(fā)明裝置可用于封閉或半封閉的人類生活空間內(nèi)的復(fù)合污染空氣治理。
文檔編號(hào)F24F3/16GK101280943SQ200810060790
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者吳忠標(biāo), 趙偉榮, 森 郭 申請(qǐng)人:浙江大學(xué);浙江天藍(lán)脫硫除塵有限公司